《遺傳學》基因的現(xiàn)代概念內(nèi)容一二三四五移動基因假基因斷裂基因重復基因重疊基因一、移動基因又稱為轉(zhuǎn)位因子，由于它可以從染色體基因組上的一個位置轉(zhuǎn)移到另一個位置，甚至在不同的染色體之間躍遷，因此又叫做跳躍基因，最早在玉米中發(fā)現(xiàn)。它又分為插入序列、轉(zhuǎn)位子、逆轉(zhuǎn)座子。二、斷裂基因是指編碼序列不連續(xù)的間斷基因，最初在腺病毒中發(fā)現(xiàn)。三、假基因類似于基因但不表達的DNA序列。假基因又分為兩種：重復的假基因：許多假基因都是同親本基因連鎖的，而且同其編碼區(qū)及側(cè)翼序列的DNA具有很高的同源性。加工的假基因：這類假基因沒有與“親本基因”連鎖，而且其結(jié)構(gòu)是同轉(zhuǎn)錄本而非“親本基因”類似。加工的假基因與轉(zhuǎn)錄本都沒有啟動子和內(nèi)含子，3’端都有poly（A）尾巴。人的α－及β－珠蛋白基因簇，Ψ表示假基因四、重復基因不重復的唯一序列（只有一個拷貝）：包括大多數(shù)編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因和基因間間隔序列；低度重復序列（＜10個拷貝）；中度重復序列（10到幾百個拷貝）；高度重復序列（幾百個拷貝到幾百萬個拷貝）。四、重復基因五、重疊基因類型：一個基因的核苷酸序列完全包含在另一個核苷酸序列中。由于它們的讀碼結(jié)構(gòu)互不相同，因此編碼著不同的蛋白質(zhì)。兩個基因的核苷酸序列之末端密碼子相互重疊。《遺傳學》基因研究的主要發(fā)展過程內(nèi)容一二四五基因的定義基因研究發(fā)展的過程一、基因研究發(fā)展的過程一段可以編碼具有某種生物學功能物質(zhì)的核苷酸序列。（一）定義：一、基因研究的主要發(fā)展過程（二）基因研究的主要發(fā)展過程：1、1866年，孟德爾提出了遺傳因子的概念。他將控制豌豆性狀的遺傳因素稱之為遺傳因子形成了基因的雛形。一、基因研究的主要發(fā)展過程（二）基因研究的主要發(fā)展過程：2、1910年，美國遺傳學家摩爾根，以果蠅為研究材料，發(fā)現(xiàn)了連鎖交換定律并提出遺傳粒子學說，第一次將代表某一特定性狀的基因與某一特定的染色體聯(lián)系起來，即基因位于染色體上。觸須長/短身體灰/黑眼睛紅/紫翅長/短一、基因研究的主要發(fā)展過程（二）基因研究的主要發(fā)展過程：3、1944年，美國微生物學家O.T.Avery首次證實遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)是DNA，基因位于DNA上。35S標記外殼蛋白質(zhì),感染后放射標記不進入大腸桿菌細胞32P標記DNA,感染后放射標記進入大腸桿菌細胞一、基因研究的主要發(fā)展過程（二）基因研究的主要發(fā)展過程：4、1953年，J.Watson和F.Crike創(chuàng)立DNA雙螺旋模型，證實基因是具有一定遺傳效應(yīng)的DNA片段。ABZDNA雙螺旋模型說明DNA分子能夠充當遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。按照雙螺旋模型，在細胞分裂時，DNA的合成應(yīng)是“半保留復制”的模式。半保留復制一、基因研究的主要發(fā)展過程（二）基因研究的主要發(fā)展過程：5、1955年，Benzer在T4噬菌體的順反互補實驗中，正式使用“順反子”這個術(shù)語，并將順反子與基因在意義上和功能上統(tǒng)一起來。同時證實了基因不是最小單位。它仍然是可分的；并非所有的DNA序列都是基因，只有其中某一特定的核苷酸區(qū)段才是基因的編碼區(qū)。一、基因研究的主要發(fā)展過程（二）基因研究的主要發(fā)展過程：6、1960年，F(xiàn).Jacob和J.Monmd提出了操縱元（操縱子）的概念，揭示了原核生物基因表達調(diào)控的重要規(guī)律。

調(diào)節(jié)基因

啟動子操縱基因結(jié)構(gòu)基因組《遺傳學》乳糖操縱元內(nèi)容一二三四乳糖操縱元的結(jié)構(gòu)乳糖操縱元乳糖操縱元的正調(diào)控乳糖操縱元的調(diào)控機理一、乳糖操縱元1、1961年,F.Jacob&J.Monod提出,此后不斷完善。獲1965年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。2、1940年，Monod發(fā)現(xiàn)：細菌在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長時，細菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源轉(zhuǎn)變期，細菌的生長會出現(xiàn)停頓。即產(chǎn)生“二次生長曲線”。3、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：決定細胞對誘導物的反應(yīng)。4、Szilard：I基因決定阻遏物的合成，當阻遏物存在時，酶無法合成，只有有誘導物存在，才能去掉該阻遏物。

5、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。二、乳糖操縱元的結(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菌基因表達和調(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)錄誘導物存在時，可與阻遏蛋白結(jié)合→結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄三、乳糖操縱元的調(diào)控機理阻遏狀態(tài)體外結(jié)合競爭實驗:

阻遏物先結(jié)合到RNA聚合酶位點上,基因不表達

RNA聚合酶先結(jié)合到位點上，基因表達四、乳糖操縱元的調(diào)控機理誘導狀態(tài)誘導作用：在可誘導的操縱元中，加入對基因表達有調(diào)節(jié)作用的小分子后，開啟基因的轉(zhuǎn)錄活性。四、乳糖操縱元的正調(diào)控(一)實驗在乳糖和葡萄糖的培養(yǎng)基上，E.coli只利用葡萄糖，只有葡糖糖耗盡時，才會利用乳糖。（二）原因：葡萄糖抑制乳糖

mRNA的轉(zhuǎn)錄：可阻止誘導物引起的阻遏物失活效應(yīng)，僅去掉阻遏物并不能啟動乳糖基因表達,有其它因素參與，葡萄糖的降解是通過cAMP與CAP結(jié)合起作用的?！哆z傳學》色氨酸操縱元內(nèi)容一二三基因的組成色氨酸操縱元的阻遏系統(tǒng)色氨酸操縱元一、色氨酸操縱元生物細胞中的氨基酸合成，也受操縱元的調(diào)節(jié)。細胞需要某種氨基酸時，其基因即表達，不需要時基因關(guān)閉，達到經(jīng)濟的原則。一、色氨酸操縱元不產(chǎn)生色氨酸代謝相關(guān)的酶產(chǎn)生色氨酸代謝相關(guān)的五個酶二、基因組成trpR,阻遏蛋白P，-40~+18O,-21~+1L,+1~+162結(jié)構(gòu)基因三、色氨酸操縱元的阻遏調(diào)控無活性的阻遏物有活性的阻遏物Trp有活性的阻遏物結(jié)合在啟動子上，基因不表達。RNA聚合酶不能結(jié)合在啟動子上阻遏蛋白＋色氨酸

→有活性的阻遏物結(jié)合在trpO上→不轉(zhuǎn)錄1、

阻遏調(diào)控三、色氨酸操縱元的阻遏調(diào)控2、

阻遏蛋白的結(jié)合位點trpO

-21~+1，反向重復序列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)生競爭三、色氨酸操縱元的阻遏調(diào)控3、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?！哆z傳學》色氨酸操縱元的弱化作用內(nèi)容一二阻遏作用與弱化作用的協(xié)調(diào)弱化作用一、弱化作用1、弱化子一、弱化作用一、弱化作用區(qū)3與區(qū)4結(jié)合，形成終止子結(jié)構(gòu)區(qū)2與區(qū)3結(jié)合，不形成終止子結(jié)構(gòu)一、弱化作用2、前導肽一、弱化作用2、前導肽一、弱化作用3、弱化作用低色氨酸時核糖體停在區(qū)1區(qū)2和區(qū)3形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)trpE等基因進行轉(zhuǎn)錄一、弱化作用3、弱化作用大量色氨酸時核糖體停在區(qū)1、2區(qū)3和區(qū)4形成終止子發(fā)夾結(jié)構(gòu)trpE等基因不進行轉(zhuǎn)錄二、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？二、阻遏作用與弱化作用的協(xié)調(diào)為什么需要阻遏體系？當大量Trp

存在時，阻遏系統(tǒng)起作用。阻遏物與之結(jié)合，阻止先導mRNA合成。經(jīng)濟二、阻遏作用與弱化作用的協(xié)調(diào)為什么需要弱化系統(tǒng)？當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?shù)膖rp水平?！哆z傳學》真核生物DNA水平上的基因表達調(diào)控內(nèi)容一二三五基因擴增基因重排基因丟失一、基因丟失（一）定義在細胞分化過程中，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胞或細胞核都具有全能性。二、基因擴增（一）定義在沒有發(fā)生細胞分裂，整條染色體幾乎沒有復制的情況下，細胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性增加的現(xiàn)象。二、基因擴增1、為滿足正常的生長發(fā)育需要如兩棲類和昆蟲卵母細胞rRNA基因的擴增:卵母細胞中的rDNA拷貝數(shù)比體細胞中增加了4000倍，用于轉(zhuǎn)錄合成卵裂期所需要的1012個核糖體。

在果蠅濾泡細胞中，編碼卵殼蛋白的卵殼基因的擴增。（二）原因二、基因擴增2、外界環(huán)境因素引起基因擴增基因擴增與腫瘤形成及細胞衰老有關(guān)。在原發(fā)性的視網(wǎng)膜細胞瘤中，含myc

原癌基因的DNA區(qū)段擴增10－200倍。許多致癌劑可誘導DNA擴增。（二）原因三、基因重排DNA水平基因表達調(diào)控的另一個途徑是在真核細胞分化過程中發(fā)生基因重排?；蛑嘏攀怯商囟ɑ蚪M的遺傳信息決定的，重排后的基因序列轉(zhuǎn)錄成mRNA，翻譯成蛋白質(zhì)，在真核生物細胞生長發(fā)育中起關(guān)鍵作用。因此，盡管基因組中的DNA序列重排并不是一種普遍方式，但它對某些基因的表達調(diào)控而言是重要機制。三、基因重排1、特異性調(diào)節(jié)發(fā)生在特殊的細胞類型。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。2、無序的發(fā)生在腫瘤細胞基因組中。特點三、基因重排釀酒酵母接合型的決定：1、單倍體細胞,aor

接合型不同接合型的細胞可以接合；相同接合型的細胞不能接合。2、MATa,MAT

接合型可互變a←→

3、需要HO基因，編碼內(nèi)切酶?！哆z傳學》真核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控元件內(nèi)容一二真核生物基因調(diào)控的反式作用元件真核生物基因調(diào)控的順式作用元件真核生物轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控：真核生物細胞中有成千上萬個基因表達，不同類型細胞由不同組合的基因表達。那么，每種細胞如何保證正確的基因組合表達？一種途徑是基因重復：基因有多個拷貝，不同類型細胞表達不同的拷貝，不同拷貝的表達處于不同調(diào)控系統(tǒng)。另一種途徑是復合控制系統(tǒng)：真核生物單拷貝基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控系統(tǒng)。一、基因轉(zhuǎn)錄的順式調(diào)控元件由若干可以區(qū)分的DNA序列組成，并與特定的功能基因相連，組成基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控區(qū)，通過與相應(yīng)的反式作用因子結(jié)合，實現(xiàn)對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。按照功能分為啟動子、增強子、沉默子。按照調(diào)控水平分為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄水平的順式調(diào)控元件，如啟動子；特異誘導高效表達的順式調(diào)控元件，如增強子。（一）啟動子（二）增強子——SV40增強子的特點促進轉(zhuǎn)錄，不具有啟動子專一性；功能與方向，位置無關(guān)；遠距離發(fā)揮作用(100~500bp，10Kb)；組織或細胞特異性；必須有兩個(以上)增強子成份緊密相連。(三)沉默子負調(diào)控元件,不受距離和方向限制，可對異源基因的表達起作用；對真核生物成簇基因的選擇性表達起重要作用；例如：酵母，matingtype

?-珠蛋白ε基因簇對細胞亞型成熟過程中特異性的選擇表達。二、基因轉(zhuǎn)錄的