遗传学 教学课件 作者 姚志刚 赵凤娟 主编第12章 基因表达与调控.ppt

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1、第十二章基因表达与调控基因的概念原核生物的基因调控真核生物的基因调控基因gene基因是有一定组织结构的DNA或RNA。基因传递的遗传信息，决定了蛋白质分子的氨基酸组成和排列，此即基因表达的过程。基因所包含的遗传信息是按照特定而精确的时空程序表达从而转化成生物体的性状，基因调控贯穿于基因表达的各个环节。第一节基因的概念基因的概念是不断发展的。Mendel遗传因子（inheritedfactor）1909丹麦人Johnson用基因（gene）取代了Mendel的inheritedfactor，一直应用至今。一、经典遗传学关于基因的概念

2、1、基因是不连续的颗粒状因子，在染色体上有固定的位置，呈直线排列，具有相对的稳定性。2、基因作为一个功能单位控制性状的表达。3、基因以整体进行突变，是突变的最小单位。4、基因在交换中不再被分割，是重组的最小单位。5、基因能自我复制，在有机体内通过有丝分裂有规律地传递，在上下代之间能通过减数分裂和受精作用有规律地传递。突变单位交换单位基因既是一个结构单位，又是一个功能单位。到底基因是什么物质构成的，基因的本质是什么，经典遗传学无法回答这个问题。结构单位二、分子遗传学关于基因的概念1、一个基因就是DNA分子上的一段序列2、每一个基因都

3、携带有特殊的遗传信息，这些遗传信息：mRNA多肽链；rRNA或tRNA；对其他基因的活动起调控作用。3、基因在结构上还可以划分为若干个小单位。①突变单位（突变子muton）：发生突变的最小单位。最小的突变子是一个bp。②重组单位（重组子recon）：可交换的最小单位。最小的重组单位也可以只是一个bp。③功能单位（顺反子cistron，又叫作用子）：基因中指导一条多肽链的合成DNA序列，平均大小约为500-1500bp。顺反子与经典概念的功能单位相当，是遗传信息的最小功能单位。三、现代基因概念现代基因的概念可表述为：基因是DNA分子

4、上具有一定遗传学效应的一段特定的核苷酸序列，它可以被转录和翻译，也可以只转录而不翻译，甚至既不转录也不翻译。四、基因概念的多样性结构基因（structuralgene）：编码多肽链或RNA分子的基因调控基因（regulatorgene）：参与调控结构基因表达的基因，包括控制结构基因转录起始和产物合成速率的基因，能影响其他基因活性的一类基因。跳跃基因（jumpinggene）：可以在基因组内移动位置的基因。断裂基因（interruptedgene）：在真核生物中，一个基因的编码序列（exon）是不连续的，被若干个非编码序列（intr

5、on）分割，这类结构断裂的基因称为断裂基因，又称不连续基因。重叠基因（overlappinggene）：同一个DNA序列可以参与编码两个以上的RNA或多肽链。假基因（pseudogene）：不产生有功能产物的基因。管家基因（house-keepinggene），又称持家基因，在所有的细胞中都处于活动状态，在任何时间都进行表达，属于组成型基因，其产物用以维持细胞的基本生命活动。奢侈基因（luxurygene），即组织特异性表达的基因（tissue-specificgene），只在特定细胞中进行表达，合成组织特异性蛋白，影响细胞的特异

6、性状，对分化有重要影响。跳跃基因（jumpinggene）：可以在基因组内移动位置的基因。假基因（pseudogene）：不产生有功能产物的基因。第二节原核生物基因表达的调控一个个体的各类细胞都是按照一定的规律和一定的时空顺序，关闭一些基因，开启另一些基因，并不断地进行严格的调控，以保证个体的发育得以顺利进行。决定哪些基因表达、哪些基因不表达、表达速率的过程就是基因表达的调控。一、原核生物基因表达调控的水平原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平，如以操纵子为单位的调控。控制翻译过程的调节机制：核糖体蛋白质合成的自体调节、反义RN

7、A通过与自身mRNA的互补结合而产生的调控作用等。DNA水平对基因表达的调节：沙门氏菌的相变。总之，从转录开始直到翻译终止的整个基因表达过程中、其每一步都在以各种方式实行着调控。二、转录水平的调控1、相关概念操纵子：包含结构基因、操纵基因以及调节基因的一些相邻基因组成的DNA片段。结构基因（structuralgenes）：编码细胞必要的蛋白，如酶或结构蛋白，这类基因在细胞中占绝大部分，承担着细胞各种蛋白的结构和功能。调节基因（regulatorygenes）：编码调节蛋白的基因。调节蛋白可调节其他基因的表达。2、乳糖操纵子表达调

8、控控制区信息区结构基因(S)操纵序列（O）启动序列（P）调节基因（I）1）乳糖操纵子的结构2）乳糖操纵子结构基因表达产物3）阻遏蛋白的负性调节作用I阻遏蛋白无乳糖存在时，结构基因受阻遏有乳糖存在时，结构基因表达CyclicAMP(cAMP)ATP在