分子生物學(xué)課件

原核生物基因表達(dá)的調(diào)控8.1乳糖操縱元lactoseoperon8.2色氨酸操縱元8.3基因轉(zhuǎn)錄的時序調(diào)控8.4小分子RNA的翻譯調(diào)節(jié)8.1.1DiscoveryofOperon

1961年,F.Jacob&J.Monod提出,此后不斷完善。獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎1940年，Monod發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長時，細(xì)菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源轉(zhuǎn)變期，細(xì)菌的生長會出現(xiàn)停頓。即產(chǎn)生“二次生長曲線”。文獻(xiàn)：細(xì)胞中存在兩種酶，即組成酶與誘導(dǎo)酶1947年，報告：“酶的適應(yīng)現(xiàn)象及其在細(xì)胞分化中的意義”FrancisJacob

JacquesMonod

8.1乳糖操縱元1951年，Monod與Jacob合作，發(fā)現(xiàn)兩對基因：Z基因：與合成β-半乳糖苷酶有關(guān)；I基因：決定細(xì)胞對誘導(dǎo)物的反應(yīng)。Szilard：I基因決定阻遏物的合成，當(dāng)阻遏物存在時，酶無法合成，只有有誘導(dǎo)物存在，才能去掉該阻遏物。

Jacob：結(jié)構(gòu)基因旁有開關(guān)基因（操縱基因），阻遏物通過與開關(guān)基因的結(jié)合，控制結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。乙?；D(zhuǎn)移酶半乳糖苷透性酶?-半乳糖苷酶操作位點乳糖操縱元結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)基因操縱元是一種完整的具有特定功能的細(xì)菌基因表達(dá)和調(diào)節(jié)的單位，包括調(diào)節(jié)基因，操縱位點，結(jié)構(gòu)基因，組成一個控制單元結(jié)構(gòu)基因：產(chǎn)生mRNA,合成蛋白質(zhì)操縱位點promotor,operator：啟動子結(jié)合位點調(diào)節(jié)基因：產(chǎn)生調(diào)節(jié)蛋白（與操縱位點結(jié)合）→結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)物存在時，可與阻遏蛋白結(jié)合→結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄ControlelementStructuralgenes8.1.2酶的誘導(dǎo)現(xiàn)象B-半乳糖苷酶分解底物的酶只有在底物存在時才出現(xiàn)！無乳糖時，幾個B-gal/cell

加入乳糖時，5000個再去掉乳糖，lacmRNA下降

乳糖能激發(fā)lacmRNA的合成

乳糖的誘導(dǎo)作用是由酶前體轉(zhuǎn)化而來，還是誘導(dǎo)新酶合成？培養(yǎng)基（35S-aa,無乳糖）→E.coli繁殖→培養(yǎng)基（無35S-aa,加入乳糖）→β-gal(無35S)8.1.3調(diào)控機(jī)理1調(diào)控區(qū)結(jié)構(gòu)lacI,1045bp，獨(dú)立PiP,82bp，－82～＋1O,35bp，－7～＋28lacZYA體外結(jié)合競爭實驗:

阻遏物＋RNApol,off

RNApol＋阻遏物，on2.阻遏狀態(tài)3誘導(dǎo)狀態(tài)誘導(dǎo)物誘導(dǎo)作用：在可誘導(dǎo)的操縱元中，加入對基因表達(dá)有調(diào)節(jié)作用的小分子后，開啟基因的轉(zhuǎn)錄活性4誘導(dǎo)物不是乳糖生成lac誘導(dǎo)物乳糖代謝Allolctose異構(gòu)乳糖別乳糖細(xì)胞內(nèi)β-半乳糖苷酶來源?gratuitousinducer

安慰誘導(dǎo)物

義務(wù)誘導(dǎo)物可誘導(dǎo)半乳糖苷酶產(chǎn)生，但不是其底物IPTG，異丙基半乳糖苷TMG，巰甲基半乳糖苷ONPG,O-硝基半乳糖苷在研究誘導(dǎo)作用時，很少使用乳糖8.1.4阻遏蛋白的作用機(jī)制1阻遏蛋白結(jié)構(gòu)38KD，4聚體，一個亞基結(jié)合一個IPTG分子lacI

組成型轉(zhuǎn)錄

Pi弱啟動子，

5－10個／cell具有二重性阻止轉(zhuǎn)錄（與lacO結(jié)合）開始轉(zhuǎn)錄（與誘導(dǎo)物結(jié)合）

阻遏蛋白的結(jié)構(gòu)域

頭段，-NH2端，lacO結(jié)合區(qū)絞鏈區(qū)

核心段，-COOH，誘導(dǎo)物結(jié)合區(qū)4個亞基的核心片段接觸形成四聚體

對稱軸，+11對稱序列，6bp

阻遏蛋白的結(jié)合位點－－lacO的結(jié)構(gòu)3阻遏蛋白對RNApol功能的影響阻遏蛋白和RNApol可同時與DNA結(jié)合

RNApol與啟動子結(jié)合的平衡常數(shù)1.9X107

有阻遏蛋白時,2.5X109結(jié)合著的RNApol不能轉(zhuǎn)錄.但加入誘導(dǎo)物后,釋放出阻遏蛋白,變?yōu)殚_放型啟動子復(fù)合物.阻遏蛋白實際上使RNApol貯存在啟動子上。這一模式是否存在于其它操縱元系統(tǒng)中？+glucose-glucoseTime(hr)Unitsof-galactosidase+lactoseGlucoseadded8.1.5lacoperon的正調(diào)控

1代謝物阻遏效應(yīng)實驗，在lac＋Glu培養(yǎng)基上

E.coli只利用G，只有G

耗盡時，才會利用lac葡萄糖抑制lacmRNA的轉(zhuǎn)錄：

可阻止誘導(dǎo)物引起的阻遏物失活效應(yīng)僅去掉阻遏物并不能啟動lac基因表達(dá),有其它因素參與葡萄糖對lac操縱元表達(dá)的抑制是間接的

葡萄糖的降解是通過cAMP與CAP結(jié)合起作用的

cAMP:環(huán)化腺苷酸CAP,cataboliteactivatorprotein

由crp編碼CRP,catabolitereceptorprotein2CAP結(jié)合位點CAP為二聚體，45KD，被cAMP激活結(jié)合位點～22bpI-70~-50II-50~-40由于序列的差異，使不同基因受cAMP激活的水平不同結(jié)合位點序列保守3CAP的結(jié)合對DNA構(gòu)型的影響DNA彎曲彎曲點位于CAP結(jié)合位點二重對稱的中心彎曲使CAP能與啟動子上的RNApol接觸（1）CAP結(jié)合位點與轉(zhuǎn)錄起始點的位置CAP與轉(zhuǎn)錄起始點的距離，相距數(shù)個整雙螺旋CAP結(jié)合位點在啟動子的上下游，都能發(fā)揮作用4

CAP對轉(zhuǎn)錄的影響（2）基因轉(zhuǎn)錄對cAMP—CAP系統(tǒng)的依賴性，

與啟動子本身的效率有關(guān)cAMP-CAP復(fù)合物的結(jié)合，使位點II附近的富含GC區(qū)域雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，因而-10區(qū)的熔解溫度降低，促進(jìn)開放型啟動子復(fù)合物的形成（3）CAP激活轉(zhuǎn)錄的方式CAP直接作用于RNApola亞基缺失RNApola亞基的—C末端時，失去受CAP激活的能力作用于DNA，改變其結(jié)構(gòu)8.1.6lacoperon的其它問題lacoperon的功能是在正負(fù)兩個調(diào)控體系的協(xié)調(diào)作用(coordinateregulation)下實現(xiàn)的。阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP不發(fā)揮作用；如沒有CAP加強(qiáng)轉(zhuǎn)錄，即使阻遏蛋白從P上解聚仍無轉(zhuǎn)錄活性CAP組成型合成，所以cAMP－CAP復(fù)合物取決于cAMP含量腺苷酸環(huán)化酶位于細(xì)胞膜上，其活性與葡萄糖運(yùn)輸?shù)拿赣嘘P(guān)，因此cAMP－CAP調(diào)控乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等糖類代謝有關(guān)的酶降解物敏感型操縱元：只要有葡萄糖存在，這些操縱元就不表達(dá)

2.A基因及其生理功能編碼B-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶，使半乳糖苷乙酰化。該酶不參與乳糖代謝！生理意義：在細(xì)胞中有許多能被半乳糖苷酶降解的半乳糖苷類物質(zhì)，其分解產(chǎn)物不能進(jìn)一步代謝，積累，抑制細(xì)胞生長。半乳糖苷乙?；?，即無毒.所以lacA雖不在乳糖降解中起作用，但可抑制有害物質(zhì)的積累3.lac基因產(chǎn)物數(shù)量，1：0.5：0.2

不同酶的數(shù)量差異,是由于在翻譯水平上的調(diào)節(jié).方式有二:核糖體脫離:多順反子的差別性翻譯

內(nèi)切酶作用:在lacmRNA分子內(nèi)部，a基因比z基因更易受內(nèi)切酶作用SummarySummaryoflacoperonregulationGlucosecAMPLactoseTranscriptionoflacmRNAHighLowPresentlowrateofexpressionHighLowAbsentessentiallynoneLowHighAbsentessentiallynoneLowHighPresenthighrateofexpression8.2Trpoperon生物細(xì)胞中的氨基酸合成，也受操縱元的調(diào)節(jié)。細(xì)胞需要某種氨基酸時，其基因即表達(dá)，不需要時基因關(guān)閉，達(dá)到經(jīng)濟(jì)的原則。trpR,阻遏蛋白P，-40~+18O,-21~+1L,+1~+162結(jié)構(gòu)基因t,A下游36bp,不依賴pt’,t下游250bp，依賴p8.2.1基因組成sne2988.2.2Trpoperon的阻遏系統(tǒng)1TrpR四聚體阻遏蛋白＋trp

→

有活性的阻遏物SNE299＋trpO→不轉(zhuǎn)錄2阻遏蛋白的結(jié)合位點

trpO-21~+1，反向重復(fù)序列trpP-40~+18活性阻遏物與trpO的結(jié)合與RNApol與啟動子的結(jié)合發(fā)生競爭SNE2993阻遏系統(tǒng)主管轉(zhuǎn)錄是否啟動，在缺乏Trp時，mRNA起始合成，但不能自動延伸，一般在trpE之前終止轉(zhuǎn)錄

粗調(diào)開關(guān)8.2.3弱化作用

attenuation1弱化子，衰減子，α前導(dǎo)RNA，140bpα弱化子，衰減子，α序列分析發(fā)現(xiàn)，其中4個片段進(jìn)行配對，形成不同的二級結(jié)構(gòu)Terminator

S312POE4321LDNARNAATGTGA2trpcodons14322前導(dǎo)肽14aa3轉(zhuǎn)錄弱化作用LackoftrpLackofaminoacyltRNARibosomepauseattrpcodons,occludingsequence1Form2:3hairpinanti-terminator

TranscriptionintotrpEandbeyondHightrpTrpisinsertedatthetrpcodonsTranslatetotheendofleadermessageRibosomeoccludesequence2Terminatetranscriptionat(3:4formterminator)弱化子對轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵空間結(jié)構(gòu)，10thand11thcodonsencodetrpresidues(rareAA)時間，核糖體停頓在2個Trp密碼子上時，產(chǎn)生延宕，此時4區(qū)未轉(zhuǎn)錄出來Theleaderpeptideistodeterminertrpavailabilityandtoregulatetranscriptiontermination14–amino-acid(encodedby27-68oftheleaderRNAsummary8.2.4阻遏作用與弱化作用的協(xié)調(diào)

阻遏效率啟動子的轉(zhuǎn)錄起始頻率在R+和R-相差70倍弱化作用

trp存在時，約有10％的RNApol僥幸轉(zhuǎn)錄

-trp

活性阻遏物－－－－→無活性阻遏物

←－－－－

+trptrp操縱子具有雙重調(diào)節(jié)體系？Negative—repressibleoperon可以被最終合成產(chǎn)物所阻遏RPOleadingseq.EDCBAtrp+為什么需要阻遏體系？當(dāng)大量Trp存在時，阻遏系統(tǒng)起作用。阻遏物與之結(jié)合，阻止先導(dǎo)mRNA合成。

經(jīng)濟(jì)僅有少量trp時，RNApol啟動，但在L.S.處脫落，轉(zhuǎn)錄中斷RPOleadingseq.EDCBA少量trp+不足以結(jié)合

O

位點為什么需要弱化系統(tǒng)？當(dāng)trp濃度低時，阻遏物從有活性變?yōu)闊o活性，速度極慢，不能很快引發(fā)trp合成。因此需要一個能快速作出反應(yīng)的系統(tǒng)，以保持培養(yǎng)基中適當(dāng)?shù)腡rp水平。8.2.5細(xì)菌演化出弱化系統(tǒng)的生物學(xué)意義

通過tRNA荷載與否進(jìn)行調(diào)控，更為靈敏氨基酸的主要用途是合成蛋白質(zhì)，因而tRNA荷載為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)控更為恰當(dāng)兩個調(diào)控系統(tǒng)，避免浪費(fèi)提高效率阻遏系統(tǒng)高水平trp時，不轉(zhuǎn)錄低水平trp時，轉(zhuǎn)錄至LS

弱化系統(tǒng)細(xì)調(diào)原核生物細(xì)致的精細(xì)調(diào)控機(jī)制增強(qiáng)原核生物對環(huán)境的適應(yīng)性8.2.6正控制系統(tǒng)和負(fù)控制系統(tǒng)1負(fù)控制系統(tǒng)：在沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時基因表達(dá)，加入調(diào)節(jié)蛋白后基因表達(dá)活性被關(guān)閉阻遏蛋白：負(fù)控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)蛋白Addsignalmol.

OperonoffCo-repressor輔阻遏物Addsignalmol.

OperononInducer誘導(dǎo)物(inducibleoperon)(repressibleoperon)2正控制系統(tǒng)：沒有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)存在時基因關(guān)閉,加入這種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)后基因活性被開啟誘導(dǎo)蛋白8.3基因轉(zhuǎn)錄的時序調(diào)控概念：原核生物在生長發(fā)育的各個階段，基因的表達(dá)是按照一定時間順序進(jìn)行的意義有效利用能源避免不適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)，造成的危害途徑

亞基的更換（枯草桿菌，E.coli，T4phage）

T7噬菌體生長過程中RNApol的替代噬菌體基因表達(dá)的調(diào)控

亞基的更換8.3.1枯草桿菌噬菌體SPO1早中晚基因表達(dá)的轉(zhuǎn)換SPO1，烈性噬菌體如何實現(xiàn)早中晚基因表達(dá)的轉(zhuǎn)換?通過更換亞基，使SPO1的早中晚基因有條不紊地表達(dá)

因子的負(fù)責(zé)識別啟動子的保守序列，是轉(zhuǎn)錄起始唯一需要的因子。許多細(xì)菌能生產(chǎn)多種可取代的因子，以識別不同的啟動子。當(dāng)細(xì)胞從基本的轉(zhuǎn)錄機(jī)制轉(zhuǎn)入各種特定基因表達(dá)時，需要不同的因子指導(dǎo)RNA聚合酶與各種啟動子結(jié)合早期，

2

‘55，產(chǎn)生gp28gp28

取代

55中期，gp28取代55產(chǎn)生gp33,gp34晚期,gp33,gp34取代

gp28，

55枯草桿菌中每個

因子都能識別具有特征性的一致序列的一組啟動子調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)相互取代的原因，可能是它們與核心酶的親和力所決定的8.3.2E.coli熱休克基因的表達(dá)熱激反應(yīng)（熱休克，熱震驚）正常情況下，

70

高溫下，

32

，32kDrpoH

識別熱休克基因的啟動子70S304不同熱休克基因識別的啟動子序列不同Q:70，熱激反應(yīng)中不需要，但大量表達(dá)！?從E.coli到人類，都有熱休克基因不同種屬中，熱激蛋白的氨基酸序列高度相關(guān)A:70中含有

Phs(熱休克啟動子),能在高溫下表達(dá)為恢復(fù)正常秩序作準(zhǔn)備.Phs70大多數(shù)熱休克基因，在細(xì)菌適應(yīng)較高溫度后，停止表達(dá)。如大腸桿菌，42度20分鐘后,開始表達(dá)常規(guī)基因8.4小分子RNA的翻譯調(diào)節(jié)8.4.1干擾mRNA的互補(bǔ)RNAmRNA－interferingcomplementaryRNA1983年，Mizuno,Simon幾乎同時發(fā)現(xiàn)RNA可作為調(diào)節(jié)因子，與調(diào)節(jié)蛋白一樣，RNA合成后，可擴(kuò)散到靶位點。RNA也可作為調(diào)節(jié)物質(zhì)？！反義RNA，可與mRNA結(jié)合結(jié)合位點是S-D,AUG,部分N端密碼子與RNA形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，作為內(nèi)切酶底物與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合，使轉(zhuǎn)錄提前終止例，Ecoli中外膜蛋白o(hù)mpF的表達(dá)調(diào)控λ噬菌體，cII蛋白抑制晚期基因轉(zhuǎn)錄Tn10中轉(zhuǎn)座酶翻譯的調(diào)節(jié)8.4.2Ecoli中ompF

基因的翻譯調(diào)節(jié)Env，編碼滲透壓感受器的受體蛋白o(hù)mpC低滲時，ompC關(guān)閉，ompF增加高滲時，ompC增加，ompF下降ompC與ompF是外膜蛋白，受培養(yǎng)基滲透壓的調(diào)節(jié)RNAi技術(shù)1998年2月，AndrewFire等將單鏈RNA純化后注射線蟲時發(fā)現(xiàn)，基因抑制效應(yīng)變得十分微弱，而經(jīng)過純化的雙鏈RNA卻正好相反，能夠高效特異性阻斷相應(yīng)基因的表達(dá)。將這一現(xiàn)象稱為RNA干擾1984年，抗病毒藥物的開發(fā)1988年,轉(zhuǎn)基因番茄（PG酶的反義RNA）延緩成熟的轉(zhuǎn)基因西紅柿ACC，1-氨基丙環(huán)烷羧酸氧化酶，乙烯合成途徑酶類PG，半乳糖醛酸酶第一個上市的轉(zhuǎn)基因植物思考題概念：操縱元、誘導(dǎo)物、阻遏物、降解物敏感型操縱元、弱化子、正控制、負(fù)控制、RNAi請說明乳糖和色氨酸操縱元的調(diào)節(jié)機(jī)制葡萄糖/乳糖共同存在時，細(xì)菌優(yōu)先利用哪一種糖，為什么？

DNA的結(jié)構(gòu)

第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)第二節(jié)核酸的化學(xué)組成第三節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)第四節(jié)DNA的物理化學(xué)性質(zhì)第五節(jié)超螺旋和拓?fù)洚悩?gòu)第一節(jié)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)

1、遺傳物質(zhì)必須具有的特性a、貯存并表達(dá)遺傳信息b、能把信息傳遞給子代c、物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定d、具有遺傳變化的能力DNA的特征

各異的堿基序列儲存大量的遺傳信息

堿基互補(bǔ)是其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄表達(dá)遺傳信息的基礎(chǔ)

生理狀態(tài)下物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定

有突變和修復(fù)能力，可穩(wěn)定遺傳是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)1kbDNA序列41000

種遺傳信息一、DNA攜帶兩類不同的遺傳信息2、DNA攜帶兩種遺傳信息a、編碼蛋白質(zhì)和RNA的信息(編碼tRNA、rRNA)64個三聯(lián)體密碼子三個終止密碼子編碼氨基酸的61個密碼子由簡并性、通用性b、編碼基因選擇性表達(dá)的信息

*

原核生物的結(jié)構(gòu)基因占Genome的比例很大

Φx174phage5386bp結(jié)構(gòu)基因用去5169bp

比例達(dá)96％*真核生物的結(jié)構(gòu)基因占Genome的比例很小

哺乳動物中結(jié)構(gòu)基因只占10％～15％其余80％以上的DNA起什么作用目前還無法精確解釋，但可以肯定其中大部分DNA序列是編碼基因選擇性表達(dá)的遺傳信息

表現(xiàn)在：細(xì)胞周期的不同時相中個體發(fā)育不同階段不同的器官和組織不同的外界環(huán)境下各種基因的表達(dá)與否以及量的差異

所以又稱－－調(diào)控序列二、RNA也可作為遺傳物質(zhì)

*RNA病毒傳染媒介是病毒顆粒（病毒基因組RNA、蛋白質(zhì)外殼）

TobaccoMosaicVirus(TMV)

*類病毒（viroid）:使高等植物產(chǎn)生疾病的傳染性因子只由RNA組成三、是否存在核酸以外的遺傳物質(zhì)Prion(proteinaccousinfectionsparticle)引起的風(fēng)波朊病毒－－－蛋白質(zhì)樣的感染因子羊搔癢病(scripie)Prion

復(fù)制?轉(zhuǎn)錄?翻譯?

人類庫魯（

kuru）病牛海綿狀腦炎(瘋牛病)…

均由傳染性病原蛋白顆粒引起統(tǒng)稱Prion(朊病毒)

上節(jié)課內(nèi)容回顧:

基因概念的演變:五種關(guān)于遺傳的認(rèn)識

基因概念的發(fā)展:順反子理論操縱元理論

經(jīng)典的基因概念:

第二章內(nèi)容DNA攜帶的兩類遺傳信息DNA以外的遺傳物質(zhì):RNA

蛋白質(zhì)??第二節(jié)核酸的化學(xué)組成嘧啶Pyrimidines嘌呤Purines

一、含氮堿基、核苷、核苷酸☉堿基NitrogenousbasesUracil(U)☉核苷（nucleotide）糖苷鍵Glycosidicbond嘧啶的1位N原子、嘌呤的9位N原子核糖是戊糖RNA－核糖核苷

DNA－脫氧核糖核苷1’9☉核苷酸（nucleotideacid）核苷的磷酸酯脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸Deoxynucleotides

其中α和β、β和γ之間是高能磷酸鍵αβγdNTPRibonucleotides核糖核苷三磷酸縮寫為NTP

二、DNA分子的一級結(jié)構(gòu)

(DNAsequence)1、多聚核苷酸鏈

主鏈?zhǔn)呛颂呛土姿醾?cè)鏈為堿基由3’,5’磷酸二酯鍵連接2、鏈的方向：同一個磷酸基的3’酯鍵到5’酯鍵的方向

(5’→3’)5’-UCAGGCUA-3’=UCAGGCUA

默認(rèn)書寫順序5‘→3’3’5’3、DNA一級結(jié)構(gòu)的特點a、脫氧核糖是其顯著特點－－－－DNA極其穩(wěn)定的根本原因DNA在高pH值時磷酸酯鍵非常穩(wěn)定只是堿基存在構(gòu)像的變化變化酮式烯醇式酮式烯醇式RNA在高pH時則穩(wěn)定性很差OH自由的5’-OH2’,3’-環(huán)式單核苷酸堿由于2‘－OH導(dǎo)致的水解b、磷酸呈四面體構(gòu)型，脫氧核糖呈折疊的五元環(huán)，堿基是平面的C、主鏈?zhǔn)怯H水的，側(cè)鏈（堿基）是疏水的

主鏈的脫氧核糖的羥基能與水形成氫鍵，而磷酸基團(tuán)在生理條件下離解為負(fù)離子

這些特點保證了多核苷酸鏈可形成穩(wěn)定的構(gòu)象4、一級結(jié)構(gòu)的概念指DNA分子中的核苷酸排列順序

不同生物借此貯存遺傳信息決定DNA的二級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)第二節(jié)DNA的二級結(jié)構(gòu)

一、DNA雙螺旋模型的提出（doublehelixmodel）

*

依據(jù)a、1938.W.T.Astbury首次用X－射線分析DNAb、1950ChargaffA+G/T+C=1A+T≠G+Cc、1952AlexanderTodd

發(fā)現(xiàn)了核苷酸和核苷酸之間由磷酸二酯鍵聯(lián)接d、1952M.H.F.Wilkins&RosalindFranklin

得到了高度定向的DNA纖維的X-射線照片發(fā)現(xiàn)原子長軸存在0.34和3.4nm兩種周期性

此外，之前的密度測定表明螺旋由兩條多核苷酸鏈組成，且直徑恒定（2nm)。*

提出1953.Watsosn&Crick

右手B-DNADoublehelixModel

每一單鏈具有

5‘3’極性兩條單鏈極性相反反向平行兩條單鏈間以氫鍵連接以中心為軸，向右盤旋（直徑2nm）雙螺旋中存在

大，小溝

*

雙螺旋的主鏈PhosphodiesterBackboneC-GT-A

堿基互補(bǔ)·直徑20?

*雙螺旋模型參數(shù)·螺距為34?（任一條鏈繞軸一周所升降的距離）·每圈有10個核苷酸（堿基）·有大溝和小溝配對堿基并不充滿雙螺旋空間，且堿基對占據(jù)的空間不對稱

·兩個堿基之間的垂直距離是3.4?。螺旋轉(zhuǎn)角是36度Pitch34?Rise3.4?Width20?MajorGrooveMinorGroove10.4bp/turnTwist36°?大、小溝的差異⊕大溝中堿基差異容易識別，往往是蛋白質(zhì)因子結(jié)合特異DAN序列的位點⊕小溝相對體現(xiàn)的信息較少二、影響雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素

l

氫鍵

(Hydrogenbond4~6kc/mol)

消除DNA單鏈上磷酸基團(tuán)間的靜電斥力

弱鍵,可加熱解鏈氫鍵堆積,有序排列(線性,方向)

l

磷酸酯鍵(phosphoesterbond80~90kc/mol)l

0.2mol/LNa+

生理鹽條件

強(qiáng)鍵,需酶促解鏈

*維持穩(wěn)定性的因素l

堿基堆積力(非特異性結(jié)合力)

(1kc/mol—0.6kc/mol)×n

☆

范德華力（Vandewaalsforce）

(1.7A°/嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)作用半徑)(0.34nm/堿基對間距)3.4A°☆疏水作用力(Hydrophobicinteraction)

不溶于水的非極性分子在水中相互聯(lián)合,成串結(jié)合的趨勢力.

即熵值(Entrophy)ΔS上升-----熱力學(xué)上的穩(wěn)定態(tài)成為堿基間的部分堆積力

(磷酸骨架,氨基,酮基周圍水分子間的有序排列

)非極性分子間（嘌呤和嘧啶堿基）的相互成串結(jié)合熵值上升(ΔSgoingup)

l

磷酸基團(tuán)間的靜電斥力

堿基內(nèi)能增加(溫度),使氫鍵因堿基排列有序狀態(tài)的破壞而減弱

*不穩(wěn)定因素三、雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式

·B-DNA資料來自相對濕度為92％所得到的DNA鈉鹽纖維·

此外人們還發(fā)現(xiàn)了A、C、D、E等右手雙螺旋和左手雙螺旋

Z構(gòu)象等形式DNA結(jié)構(gòu)的多態(tài)性：幾種不同的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)以及同一種雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)參數(shù)存在差異的現(xiàn)象原因：多核苷酸鏈的骨架含有許多可轉(zhuǎn)動的單鍵磷酸二酯鍵的兩個P-O鍵、糖苷鍵、戊糖環(huán)各個鍵戊糖的構(gòu)象ADNABDNAABZHandednessBaseInclinationABZ大溝寬小溝窄小溝窄大溝變深小溝寬深大溝不存在小溝窄而深1、反向重復(fù)序列與二級結(jié)構(gòu)

反向重復(fù)序列（invertedrepeatitivesequenceorinvertedrepeatsIR）又稱回文序列（廻文）：指兩段同樣的核苷酸序列同時存在于一個分子中，但具有相反的方向有時也有不完全相同的情況RNA和DNA中都可能存在

此外還可有directedrepeatitivesequence---正向重復(fù)序列四、一些DNA序列的不尋常結(jié)構(gòu)C反向重復(fù)序列間間隔較短或無間隔反向重復(fù)序列間間隔較長

上節(jié)課內(nèi)容回顧:1、堿基、核苷、核苷酸的化學(xué)組成2、核酸的一級結(jié)構(gòu)書寫方向3、Watson＆Crick的DoubleHelixModel

參數(shù)大小溝二級結(jié)構(gòu)的多態(tài)性4、影響二級結(jié)構(gòu)的作用力：穩(wěn)定因素不穩(wěn)定因素5、DNA序列的不尋常結(jié)構(gòu)：反向重復(fù)序列

*較短的回文序列可能是作為一種信號如：限制性內(nèi)切酶的識別位點一些調(diào)控蛋白的識別位點2、三螺旋DNA(TribleHelixDNA,T.SDNA)

例如限制性內(nèi)切酶EcoRⅠ的識別位點

5‘－－GAATTC－－3’3‘－－CTTAAG－－5’

（1）發(fā)現(xiàn)和證實

1953年Watson&CrickD.SDNAmodel

證明沿大溝存在多余的氫鍵給體與受體潛在的專一與DNA(蛋白質(zhì))

結(jié)合的能力形成T.SDNA可能性

這些發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了三螺旋DNA的研究

（2）形成條件

¤

第二股中間鏈必須是嘌呤鏈

¤

第三股鏈至少長于八個核苷酸

1957Felsenfeld等發(fā)現(xiàn)一股為嘌呤，另一股為嘧啶的核苷酸雙鏈能夠形成三鏈如：polyA/polyUpolydA/polydTpolyd(AG)/polyd(CT)

1987年Mirkin.S.M

證明plasmidDNA在pH=4.3的溶液中,

有T.SDNA的存在

三螺旋DNA的概念提出PolyT/A

TTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAA

PolyT/A

TTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAAa、D.S.DNA+D.S.DNAT.S.

DNA+

S.S.

DNA

（3）組成形式三鏈螺旋雙鏈螺旋

雙鏈DNA的同源回文序列形成的三鏈DNA（鏡向重復(fù)）Mirkin(1987)pGG332plasmidDNA

b、

分子組成

☆

PY/PU+PU(偏堿性介質(zhì)中穩(wěn)定)G＊G、A＊A、

G＊A＋

☆PY/PU+PY(偏酸性介質(zhì)中穩(wěn)定)常見類型

G＊C＋

A＊T第三條鏈位于B-DNA的

Majorgroove中H-DNA

兩種異構(gòu)體

T.S.DNA的連接鍵

Watsonbonding

A＝TG≡C(D.S.DNA)H+Hoogsteen氫鍵G＝C+(質(zhì)子化)(第三鏈,pH小于7)三股螺旋DNA結(jié)構(gòu)特點總結(jié)第三條單鏈DNA分子位于B-DNA大溝內(nèi)

與B-DNA以Hoogsteen鍵連接AT,GC兩氫鍵配對，C必需質(zhì)子化

poly(Py):(Pu):(Py)為常見類型TriblehelixMajorgroovePy:Pu:Py3ed*可能功能可能與基因調(diào)控區(qū)域的功能和染色體重組有關(guān)3、四股螺旋DNA

(tetraplexDNA,TetrableHelixDNA)

發(fā)現(xiàn)

1958.

Poly(G)X-rayphotograph

堿基形成環(huán)狀氫鍵連接結(jié)構(gòu)TetrableHelixDNA

均有形成四股螺旋DNA的可能

5’---TTAGGGTTAGGGTTAGGG-3’3’---AATCCCAATCCC-5’

Poly(G),4(dG)

染色體端粒高度重復(fù)的DNA序列

著絲點附近的高度重復(fù)序列

形成條件－－串聯(lián)重復(fù)的鳥苷酸

已有實驗結(jié)果表明－－真核細(xì)胞端粒中存在四鏈結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)特點堿基之間靠Hoogsteen鍵連接GGGG基本結(jié)構(gòu)單元－－鳥嘌呤四聯(lián)體可能的功能

A、穩(wěn)定真核生物染色體結(jié)構(gòu)

B、保證DNA末端準(zhǔn)確復(fù)制

C、與DNA分子的組裝有關(guān)

D、與染色體的meiosis&mitosis有關(guān)

HoogsteenBonding

5’-----TTAGGGTTAGGGTTAGGGT

3’-----AATCCCAATCCC

GGG

TA

第四節(jié)DNA的物理、化學(xué)性質(zhì)一、DNA分子的變性

DNA雙股鏈的互補(bǔ)是其結(jié)構(gòu)和功能上的一個基本特征，也是DNA研究中一些實驗技術(shù)的基礎(chǔ)

變性（denaturation或融解melting）：DNA雙螺旋區(qū)的氫鍵斷裂，使雙螺旋的兩條鏈完全分開變成單鏈，這一鏈分離的過程叫做變性1、條件：加熱,極端pH,有機(jī)溶劑（尿素、酰胺)，低鹽濃度等

2、變性過程的表現(xiàn)

¤

是一個爆發(fā)式的協(xié)同過程，變性作用發(fā)生在一個很窄的溫度范圍

¤

導(dǎo)致一些理化性質(zhì)發(fā)生劇烈變化※熔液黏度降低

※沉降速度加大

※浮力密度上升

※此外吸收值升高（A260nm），即增色效應(yīng)指在DNA變性的過程中，他在260nm的吸收值先是緩慢上升，達(dá)到某一溫度時及驟然上升

天然DNA和變性DNA的吸收值相差可達(dá)34％D.SDNAA260=1.0S.SDNAA260=1.37dNTPsA260=1.60

當(dāng)濃度為50μg/ml時：1.1851.01.37OD℃

Tm=

℃ofCt=C0/2

=OD增加值的中點溫度(一般為85-95℃)或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時的溫度3、熔解曲線與Tm值

緩慢而均勻地增加DNA

溶液的溫度（現(xiàn)可做到

0.1℃／分）可根據(jù)各點的A260值繪制成DNA

的熔解曲線

這也是一般PCR實驗技術(shù)中把變性溫度定為94℃的原因1、影響Tm值的因素

（1）在A,T,C,G隨機(jī)分布的情況下，決定于GC含量（2）GC%含量相同的情況下GC%愈高→Tm值愈大GC%愈低→Tm值愈小

AT形成變性核心，變性加快，Tm值小

堿基排列對Tm值具有明顯影響5`GC3`CGn＞＞5`CG3`GCn5`TA3`ATn＜＜5`AT3`TAn36.7℃57.02℃

Tm136.12℃72.55℃

※

嘌呤嘧啶的排列順序?qū)﹄p螺旋結(jié)構(gòu)（穩(wěn)定性）的影響

即－－氫鍵數(shù)目相同，但相鄰堿基的堆積力不同

從嘌呤到嘧啶方向的堿基堆積力作用顯著地大于同樣組成的嘧啶到嘌呤方向的堿基堆積作用Pyrimidine-PurineStepsHaveLittleBaseStacking5’3’3’5’CGAT5’CA3’3’GT5’Purine-PyrimidineStepsHaveExtensiveBaseStacking5’3’3’CATG5’5’AC3’3’TG5’

生物體內(nèi)僅UAA為最有效的終止密碼子

因為：UAAAUU

的Tm值是最低的一個，即使生理溫度下也不穩(wěn)定（3）大片段D.SDNA分子之間比較片段長短對Tm值的影響較小,與組成和排列相關(guān)（4）小于100bp的D.SDNA分子比較片段愈短，變性愈快，Tm值愈?。?）變性液中含有尿素，甲酰胺等尿素，甲酰胺與堿基間形成氫鍵改變堿基對間的氫鍵

Tm值可降至40℃左右

（6）鹽濃度的影響

思考題：室溫下蒸餾水中的DNA會如何？pH~12酮基→烯醇基pH~2-3NH2→NH2+(質(zhì)子化)

改變氫鍵的形成與結(jié)合力（7）極端pH條件的影響一切減弱氫鍵，堿基堆積力的因素均將使Tm

值降低2、常用的變性方法☆熱變性☆堿變性應(yīng)用廣泛，特別是用于變性動力學(xué)研究缺點：高溫引起磷酸二酯鍵的斷裂，得到長短不一的單鏈pH11.3時，全部氫鍵被淘汰無熱變性的缺點，為制備單鏈DNA的首選方法

◎保存單鏈DNA的條件

保持pH大于11.3

鹽濃度低于0.01mol/LD.SDNAS.SDNADenaturation▲▼Renaturation

復(fù)性過程依賴于單鏈分子間的隨機(jī)碰撞

(DependsonthecollisionofcomplementaryS.S.DNA)

二、DNA分子的復(fù)性（annealorrenaturation）

概念：變性DNA在適當(dāng)條件下，兩條彼此分開的鏈又可以重新地合成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程（退火）

1、影響DNA復(fù)性過程的因素：

陽離子濃度0.18~0.2MNa+

可消除polydNt間的靜電斥力

復(fù)性反應(yīng)的溫度低于Tm值25℃左右(60-65℃)

S.S,DNA的初始濃度C0

DNA分子中,dNt的排列狀況(隨機(jī)排列,重復(fù)排列)

S.S.DNA分子的長度（片段的大小）S.S.DNA愈長S.S.DNA愈短→分子擴(kuò)散愈慢→復(fù)性愈慢→分子擴(kuò)散愈快→復(fù)性愈快3’-ATCTATGCTGTCAT-5’5‘-TAGATACGACAGTA-3’5‘-TAGATACGACAGTA-3’3’-ATCTATGCTGTCAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’5‘-TATATATATATA-3’3’-ATATATATATAT-5’3’-ATATATATATAT-5’5‘-TATATATATATA-3’2、復(fù)性動力學(xué)的研究方法

Hydroxyapatitecolumn

羥基磷灰石柱LowCofPHighCofPabsorbD.S.DNAreleaseD.S.DNA三、C0t曲線－－復(fù)性發(fā)生過程的討論

遵循二級反應(yīng)動力學(xué)dCt/dt=-KC02

反應(yīng)初始t=0

單鏈DNA的隨機(jī)碰撞過程（randomlycollision

）單鏈DNA濃度=C0反應(yīng)達(dá)t時單鏈DNA濃度=CtK＝復(fù)性速度常數(shù)dCt/dt=-KC02積分Ct/C0=1/(1+KC0t)當(dāng)Ct/C0=1/2

時Ct/C0=1/2=1/(1+KC0t(1/2))K=1/Cot(1/2)Cot(1/2)

=1/K(mol.Sec/L)

常數(shù)

Ct/C0是C0t的函數(shù)按此公式作圖得C0t曲線C0t(1/2)值對DNA具有特征性，其中與DNA的堿基對數(shù)目成反相關(guān)在控制反應(yīng)條件相同的前提下,兩種DNA分子的C0t(1/2)值,

取決于dNt的排列復(fù)雜性

(復(fù)性動力學(xué)的復(fù)雜性,Kineticcomplexity,K.CX)AAAAAAAAK.C.=1C0t(1/2)=2×10-6ATCGATCGATCGK.C.=4K.C.=5×105C0t(1/2)=1Ct/C0

0101C0t(1/2)C0t(1/2)

Fractionreassociated因此－－

*

C0t曲線提供了一種測定DNA分子量的方法

*同時也能解釋單一來源的DNA所具有的不同復(fù)雜性部分復(fù)雜性P74圖－16

上節(jié)課內(nèi)容回顧:1、DNA的不尋常結(jié)構(gòu)：三螺旋DNA

四鏈DNA2、第四節(jié)DNA的物理化學(xué)性質(zhì)變性：溶解曲線Tm影響因素（GC、化學(xué)試劑、鹽、pH）復(fù)性C0t曲線C0t（1／2）Ct/C0

0101C0t(1/2)C0t(1/2)

Fractionreassociated縱坐標(biāo)1－Ct／Co四、雜交（hybridization）概念：不同來源的兩個互補(bǔ)核酸序列通過相互退火形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的反應(yīng)DNA與RNADNA與DNA雜交分子DNA／RNADNA／DNA※用途檢測DNA的缺失、插入，考察不同生物種類在進(jìn)化中的關(guān)系其中不連續(xù)基因的發(fā)現(xiàn)就是通過mRNA與DNA雜交試驗而發(fā)現(xiàn)的※雜交形式固相雜交（濾膜）液相雜交※檢測方法電子顯微鏡觀察放射性自顯影＊固相分子雜交（1975E.M.Southern）

五、富含A－T序列和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的呼吸作用●

高等生物染色體的某一區(qū)段，A·T含量變化很大

很多有重要調(diào)節(jié)功能的的DNA區(qū)段都富含A·T

（原核、真核－－復(fù)制起點、啟動子、終止子等區(qū)域）●

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的呼吸作用：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部，配對堿基的氫鍵的迅速斷裂和再生的過程這已通過甲醛變性試驗得到證實1.01.45A260小時24

*甲醛只能和自由氨基起反應(yīng)含4％甲醛的DNA溶液的變性圖（T為25℃）

*并且甲醛能使DNA發(fā)生不可逆變性

甲醛要與全部的氨基反應(yīng)需要相當(dāng)長的時間●

DNA內(nèi)富含A·T區(qū)段呼吸作用尤為明顯

這對于某些特殊的蛋白質(zhì)與DNA發(fā)生反應(yīng)并閱讀鏈內(nèi)部的信息具有重要作用第五節(jié)超螺旋和拓?fù)洚悩?gòu)一、超螺旋（superhelixORsupercoil）●

最早在SV40和多瘤病毒中發(fā)現(xiàn)●

超螺旋是所有線性或環(huán)形DNA的共有的重要特征ThesupercoilsoftheSV40minichromosomecanberelaxedtogenerateacircularstructure,whoselossofhistonesthengeneratessupercoilsinthefreeDNA.1、超螺旋結(jié)構(gòu)的方向性B-DNA緊纏overwinding(右旋)

正超螺旋（positivesupercoiled）導(dǎo)致左手超螺旋以一根繩子做實驗：原來的繩子的兩股以右旋方向纏繞；在繩子的一端向緊纏方向捻轉(zhuǎn)，再將繩子的兩端連接起來，則產(chǎn)生一個左旋的超螺旋以解除外加捻轉(zhuǎn)的協(xié)變B-DNA松纏unwinding(左旋)

負(fù)超螺旋（NegativeSupercoiled

）導(dǎo)致右手超螺旋在繩子的一端向松纏方向捻轉(zhuǎn)，再將繩子的兩端連接起來，則產(chǎn)生一個右旋的超螺旋以解除外加捻轉(zhuǎn)的協(xié)變

超螺旋的形成總是要向著抵消初級螺旋改變的方向發(fā)展所有生物的DNA幾乎有5%為NegativeSuperhelix

二、超螺旋狀態(tài)的描述1、可用數(shù)學(xué)公式描述Vinograd方程式L=T+W(α=β+γ)？L

連接數(shù)（Linkingnumber）

雙鏈DNA的交叉數(shù)，不發(fā)生鏈斷裂時，L為定值T

盤繞數(shù)（Twistingnumber）雙鏈DNA的纏繞數(shù)，初級螺旋圈數(shù)W超盤繞數(shù)（Writhingnumber）直觀上為雙螺旋在空間的轉(zhuǎn)動數(shù)W=負(fù)值（negativesuperhelix）W=正值(positivesuperhelix）

420bp*B-DNA是力學(xué)上穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)(10bp/helix)*

螺旋數(shù)改變的結(jié)果之一是產(chǎn)生超螺旋

或是在B_DNA中保留一單鏈區(qū)域，但須能量的功給

＊

DNA在水溶液中,構(gòu)型偏B型狀態(tài)＊

DNA以10.5bp/helix為最穩(wěn)定構(gòu)型＊

小于10.5bp/helix向正超螺旋發(fā)展(緊縮態(tài))＊

大于10.5bp/helix向負(fù)超螺旋發(fā)展(松弛態(tài))

天然的DNA都是負(fù)超螺旋但一些生命活動過程中存在正超螺旋B-DNA的變化情況：basebase3.4埃EB7.0埃basebasebasebase局部DNA的緊縮2、體外可產(chǎn)生正超螺旋

溴化乙錠（EthidiumbromideEB）放線菌素Da、EB的插入只改變盤繞數(shù)T－－使其降低但L值不變W＝L－TL值不變T值降低W＝正值產(chǎn)生正超螺旋360o/helix360o-26o/helix/0neofEBinserted負(fù)Superhelix

OC,L,DNA

正Superhelix

EB對超螺旋結(jié)構(gòu)的影響三、拓?fù)洚悩?gòu)酶

拓?fù)洚悩?gòu)體：只在連接數(shù)上有差別的同種DAN分子稱為這種DNA的拓?fù)洚悩?gòu)體

拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase）：催化DNA由一種拓?fù)洚悩?gòu)體轉(zhuǎn)變成另一種拓?fù)洚悩?gòu)體的酶類拓?fù)洚悩?gòu)酶的類別和特性被切割的DNA鏈1122對ATP的需求否否是是依賴于DNA的ATP酶否否是是產(chǎn)生負(fù)超螺旋否否是否松弛負(fù)超螺旋是是否是松弛正超螺旋否是是是性質(zhì)Ⅰ型Ⅱ型原核生物原核生物真核生物真核生物改變超螺旋的方式結(jié)合到一條鏈上形成復(fù)合物切斷一條鏈形成酶和蛋白的復(fù)合體共價連接Tyrosine-5’P一條鏈穿越重新連接L=2L=3

1、拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ

(topoisomeraseI)

結(jié)果：連接數(shù)增加一個增加一個負(fù)超2、拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ

－TopII

旋轉(zhuǎn)酶(gyrase)TopⅡ亞類之一引入負(fù)超螺旋作用于雙鏈涉及雙鏈的斷裂和連接－－每次使DNA的連接數(shù)改變23、拓?fù)洚悩?gòu)酶的生物學(xué)功能b、防止細(xì)胞DNA的過度超螺旋多種拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用嚴(yán)格控制體內(nèi)負(fù)超螺旋維持在5%水平所以－－一種拓?fù)洚悩?gòu)酶的單向突變對細(xì)胞來說是致命的因而一般兩種拓?fù)洚悩?gòu)酶的突變水平相當(dāng)a、恢復(fù)由一些細(xì)胞過程產(chǎn)生的超螺旋如：復(fù)制叉前面正超的消除轉(zhuǎn)錄酶前正超的消除，后面負(fù)超的產(chǎn)生本章內(nèi)容結(jié)束，謝謝！復(fù)習(xí)題1、名詞解釋反向重復(fù)序列DNA鏈的呼吸作用Cot曲線DNA變性

DNA的熔解溫度DNA復(fù)性2、簡答題＊DNA是否唯一的遺傳物質(zhì)？＊如何確定DNA一級結(jié)構(gòu)的方向性？＊決定DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)狀態(tài)的因素如何？＊B-DNA中出現(xiàn)的大溝、小溝有何差別？＊DNA結(jié)構(gòu)多態(tài)性及其產(chǎn)生的原因。＊室溫中蒸餾水中的DNA變化如何？為什么？＊三螺旋、四螺旋DNA的形成條件如何？各自的基本結(jié)構(gòu)情況＊說明SV40的CCCDNA分子與EB結(jié)合過程中CCC的變化情況＊Ⅰ、Ⅱ型拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用方式和結(jié)果的情況TopoIReactions

真核基因表達(dá)的調(diào)控9.1DNA水平的調(diào)控9.2染色質(zhì)水平上的基因活化調(diào)節(jié)9.3轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控9.4轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控9.5翻譯水平調(diào)控9.6翻譯后水平調(diào)控9.7原核與真核基因表達(dá)調(diào)控差異原核與真核生物基因表達(dá)的差異RepeptitivegeneOverlappinggeneSplittinggenenointronPost-transcriptiontranscription&translation

RNAprocessingsynchronizelyEukaryoteProkaryote

DNA+histon→chromatin

NakedDNA回顧enhancer&silencerAttenuatermonocistronpolycistron(operon)m5C

geneofftransfactoracetylationphosphorylationmethylationglucosylationactiveformEukaryoteProkaryote9.1.1基因丟失在細(xì)胞分化過程中，通過丟掉某些基因而去除其活性。例如某些原生動物，線蟲、昆蟲、甲殼類動物，體細(xì)胞常丟掉部分或整條染色體，只保留將來分化產(chǎn)生生殖細(xì)胞的那套染色體。例如在蛔蟲胚胎發(fā)育過程中，有27％DNA丟失。在高等動植物中，尚未發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。許多生物各類不同的細(xì)胞或細(xì)胞核都具有全能性totipotency9.1DNA水平的調(diào)控9.1.2基因擴(kuò)增

在沒有發(fā)生細(xì)胞分裂，整條染色體幾乎沒有復(fù)制的情況下，細(xì)胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性增加的現(xiàn)象9.1.2.1為滿足正常的生長發(fā)育需要如兩棲類和昆蟲卵母細(xì)胞rRNA基因的擴(kuò)增:卵母細(xì)胞中的rDNA拷貝數(shù)比體細(xì)胞中增加了4000倍，用于轉(zhuǎn)錄合成卵裂期所需要的1012個核糖體。在果蠅濾泡細(xì)胞中，編碼卵殼蛋白的卵殼基因的擴(kuò)增9.1.2.2外界環(huán)境因素引起基因擴(kuò)增

基因擴(kuò)增與腫瘤形成及細(xì)胞衰老有關(guān)。在原發(fā)性的視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤中，含myc原癌基因的DNA區(qū)段擴(kuò)增10－200倍。許多致癌劑可誘導(dǎo)DNA擴(kuò)增。9.1.3基因重排特異性調(diào)節(jié)，發(fā)生在特殊的細(xì)胞類型中例如：釀酒酵母接合型哺乳動物免疫球蛋白編碼區(qū)的連接無序的，發(fā)生在腫瘤細(xì)胞基因組中9.1.3.1釀酒酵母接合型的決定Saccharomycescerevisiae單倍體細(xì)胞,aor

接合型不同接合型的細(xì)胞可以接合相同接合型的細(xì)胞不能接合MATa,MAT接合型可互變a←→

需要HO基因，編碼內(nèi)切酶S3419.1.3.2Cassettemodel匣子模型1接合型互變的匣子模型一個單倍體細(xì)胞中同時存在MATa和MAT在同一染色體上，活躍匣子MAT

沉寂匣子HML,HMRS341活躍匣子表達(dá)，HML和HMR保持沉默？Sir(silentinformationregulator)，編碼阻遏蛋白,其結(jié)合位點在HML和HMR啟動子上游1500bp以外，在MAT上無結(jié)合位點

sir如何控制轉(zhuǎn)錄？影響RNA聚合酶的結(jié)合通過染色質(zhì)濃縮，改變基因轉(zhuǎn)錄

DNaseI超敏感位點不存在于HML/R上與活躍匣子不同類型的沉寂匣子可以取代活躍匣子，改變接合型3接和型互變

接合型的改變，實際上是DNA序列的代換，依賴于序列同源性與活躍匣子不同類型的沉寂匣子可以取代活躍匣子，改變接合型

匣子WXYZ1Z2totalHML

723704747