第十四章基因的表達(dá)與調(diào)控

基因

gene基因是遺傳信息的功能單位。基因表達(dá)就是將基因所攜帶的遺傳信息釋放出來(lái)指導(dǎo)生物體性狀表達(dá)的過(guò)程。基因表達(dá)的過(guò)程是十分復(fù)雜的，具有不同的形式和精確的調(diào)控。目前一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)§1基因的概念基因的概念是不斷發(fā)展的。Mendel遺傳因子inheritedfactor1909丹麥人Johnson用gene取代了Mendel的inheritedfactor，一直應(yīng)用至今。目前二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)經(jīng)典遺傳學(xué)關(guān)于基因的概念1、基因是不連續(xù)的顆粒狀因子，在Chr上有固定的位置，呈直線排列，具有相對(duì)的穩(wěn)定性。2、基因作為一個(gè)功能單位控制性狀的表達(dá)。目前三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)經(jīng)典遺傳學(xué)關(guān)于基因的概念3、基因以整體進(jìn)行突變，是突變的最小單位。4、基因在交換中不再被分割，是重組的最小單位。目前四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)經(jīng)典遺傳學(xué)關(guān)于基因的概念5、基因能自我復(fù)制，在有機(jī)體內(nèi)通過(guò)有絲分裂有規(guī)律地傳遞，在上下代之間能通過(guò)減數(shù)分裂和受精作用有規(guī)律地傳遞。目前五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)突變單位交換單位基因既是一個(gè)結(jié)構(gòu)單位，又是一個(gè)功能單位。倒底基因是什么物質(zhì)構(gòu)成的，基因的本質(zhì)是什么，經(jīng)典遺傳學(xué)無(wú)法回答這個(gè)問(wèn)題。結(jié)構(gòu)單位目前六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)分子遺傳學(xué)關(guān)于基因的概念

1、一個(gè)基因就是DNA分子上的一段序列2、每一個(gè)基因都攜帶有特殊的遺傳信息，這些遺傳信息：

mRNA多肽鏈；

rRNA或tRNA；對(duì)其他基因的活動(dòng)起調(diào)控作用。目前七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)3、基因在結(jié)構(gòu)上還可以劃分為若干個(gè)小單位。①突變單位（突變子

muton）：

發(fā)生突變的最小單位。最小的突變子是一個(gè)bp。②重組單位（重組子recon）：

可交換的最小單位。最小的重組單位也可以只是一個(gè)bp。③功能單位（順?lè)醋?/p>

cistron，又叫作用子）：

基因中指導(dǎo)一條多肽鏈的合成DNA序列，平均大小約為500-1500bp。目前八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)

順?lè)醋优c經(jīng)典概念的功能單位相當(dāng)，是遺傳信息的最小功能單位。

目前九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)現(xiàn)代概念與經(jīng)典概念的比較基因是功能單位，不是結(jié)構(gòu)單位一個(gè)基因內(nèi)包含了大量的突變單位和重組單位共同點(diǎn)：基因是遺傳功能的最小單位目前十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)基因概念的進(jìn)一步發(fā)展

結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）：編碼多肽鏈或RNA分子的基因調(diào)控基因（regulatorgene）：參與調(diào)控結(jié)構(gòu)基因表達(dá)的基因，

包括控制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄起始和產(chǎn)物合成速率的基因，能影響其他基因活性的一類基因。目前十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)重疊基因（overlappinggene）：同一個(gè)DNA序列可以參與編碼兩個(gè)以上的RNA或多肽鏈。不連續(xù)基因（splitgene）：在真核生物中，一個(gè)基因的編碼序列（exon）是不連續(xù)的，被若干個(gè)非編碼序列（intron）分割，這類結(jié)構(gòu)斷裂的基因稱為不連續(xù)基因，又稱斷裂基因（interruptedgene）。目前十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)跳躍基因（jumpinggene）：可以在基因組內(nèi)移動(dòng)位置的基因。

假基因（pseudogene）：不產(chǎn)生有功能產(chǎn)物的基因。目前十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)基因的作用與性狀的表達(dá)

在生物體內(nèi)，大部分遺傳性狀都是直接或間接通過(guò)蛋白質(zhì)表現(xiàn)出來(lái)的。

DNA→RNA→protein

目前十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)一個(gè)基因→一種酶→一個(gè)生化反應(yīng)一個(gè)基因→一個(gè)mRNA→一條多肽鏈目前十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)人類鐮刀形紅血球貧血癥每個(gè)血紅蛋白分子有四條多肽鏈：兩條相同的α鏈，141aa兩條相同的β鏈，146aa正常的血紅蛋白HbA編碼正常的βA鏈。正常的紅血球是球形的。當(dāng)HbA突變?yōu)镠bc編碼多肽鏈βC

HbsβS

使紅血球呈鐮刀形，引起貧血病。目前十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)

作用子βADNAGTACATCATGTACTTGAAACTTGACCTGGAGAACTTGAACTTAAATTTmRNA密碼子GUACAUCUUACUCCUGAAGAAAAA氨基酸valhisleuthrprogluglulysβSDNA

GTACAT

mRNA密碼子

GUA

氨基酸

val

βCDNA

AAATTT

mRNA密碼子

AAA

氨基酸

lys

目前十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)豌豆株高高莖豌豆（TT）×矮莖豌豆（tt）↓F1為高（Tt）高莖豌豆中有赤霉素，而矮莖豌豆中沒(méi)有。赤霉素能促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)，表現(xiàn)為高莖。赤霉素的合成需要一種酶T基因就編碼合成赤霉素的酶等位基因t的核苷酸序列與T不同，不能編碼合成赤霉素所需要的那種酶。目前十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)一個(gè)基因→一個(gè)mRNA→一條多肽鏈仍然顯得太簡(jiǎn)單?；虿粌H可以作為mRNA轉(zhuǎn)錄的模板，也可以作為rRNA和tRNA轉(zhuǎn)錄的模板。有些基因只對(duì)其它基因的作用進(jìn)行調(diào)控。多肽鏈的合成與停止更主要的是受制于基因作用的調(diào)控系統(tǒng)。目前十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)AmodelforthemultistepproductionofcoloncancerVilli茸毛benign良性的adenoma腺瘤epithelium上皮Proliferate增生擴(kuò)散目前二十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)§2原核生物基因表達(dá)的調(diào)控

一個(gè)個(gè)體的各類細(xì)胞都是按照一定的規(guī)律和一定的時(shí)空順序，關(guān)閉一些基因，開(kāi)啟另一些基因，并不斷地進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控，以保證個(gè)體的發(fā)育得以順利進(jìn)行。決定哪些基因表達(dá)、哪些基因不表達(dá)、表達(dá)速率的過(guò)程就是基因表達(dá)的調(diào)控。目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)一、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控單細(xì)胞的原核生物對(duì)環(huán)境條件具有高度的適應(yīng)性，可以迅速調(diào)節(jié)各種基因的表達(dá)水平，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件。目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)原核生物主要是在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控基因的表達(dá)。當(dāng)需要某種基因產(chǎn)物時(shí)，就大量合成這種mRNA，當(dāng)不需要這種基因產(chǎn)物時(shí)就抑制這種mRNA的轉(zhuǎn)錄，就是讓相應(yīng)的基因不表達(dá)。目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)通常所說(shuō)的基因不表達(dá)，并不是說(shuō)這個(gè)基因就完全不轉(zhuǎn)錄為mRNA，而是轉(zhuǎn)錄的水平很低，維持在一個(gè)基礎(chǔ)水平（本底水平）。基因表達(dá)完全關(guān)閉的情況使極為少見(jiàn)的。目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)順式調(diào)控元件和反式作用因子在基因轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控都是特定的蛋白質(zhì)分子和特定的DNA序列相互作用的結(jié)果。起調(diào)控作用的DNA序列稱為順式調(diào)控元件。與這些DNA序列相互作用的蛋白質(zhì)稱為反式作用因子。目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)反式作用因子也是基因產(chǎn)物。所以，基因表達(dá)調(diào)控是非等位基因之間相互作用的結(jié)果。目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)啟動(dòng)子和終止子與RNA轉(zhuǎn)錄起始相關(guān)的順式調(diào)控元件稱為啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄終止有關(guān)的順式調(diào)控元件稱為終止子。目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)原核生物的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)錄起始是基因表達(dá)的關(guān)鍵階段。與轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)的順式調(diào)控元件稱為啟動(dòng)子(promoter)。啟動(dòng)子是位于結(jié)構(gòu)基因上游的DNA序列，100bp到200bp不等。是轉(zhuǎn)錄起始階段RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合的特異序列，其本身并不被轉(zhuǎn)錄。

目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)原核生物啟動(dòng)子由兩個(gè)元件組成1、－10序列（Pribnowbox）轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游－10位置，consensussequence是TATAPuATG2、－35序列（Sextamabox）RNA聚合酶所覆蓋的區(qū)域，共有序列是TTGACA，位于－35位置。是RNA聚合酶對(duì)轉(zhuǎn)錄模板的初始識(shí)別位點(diǎn)，決定啟動(dòng)子的強(qiáng)度。3、－10區(qū)和－35區(qū)間的距離兩個(gè)元件之間的距離卻至關(guān)重要;相距17bp時(shí)，轉(zhuǎn)錄效率最高。目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)在原核生物中，當(dāng)幾種酶參與同一個(gè)代謝途徑時(shí)，往往編碼這幾個(gè)酶的基因同時(shí)被轉(zhuǎn)錄為一個(gè)mRNA，稱為多順?lè)醋觤RNA。而真核生物基因都是轉(zhuǎn)錄成單順?lè)醋觤RNA的。

單順?lè)醋雍投囗樂(lè)醋幽壳叭?yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)原核生物中基因的組織形式幾個(gè)作用相關(guān)的基因在染色體上串連排列在一起，由同一個(gè)調(diào)控系統(tǒng)來(lái)控制。這樣的一個(gè)整體稱為一個(gè)操縱元(operon)。

目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)lacZβ—半乳糖苷酶，將乳糖分解成半乳糖和葡萄糖lacY半乳糖滲透酶，幫助細(xì)菌從培養(yǎng)基中攝取乳糖lacA半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶乳糖操縱元目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)合成調(diào)節(jié)與降解調(diào)節(jié)基因表達(dá)產(chǎn)物有的用于降解代謝途徑，有的用于合成代謝途徑。這兩種代謝途徑的調(diào)控方式是不同的。在降解代謝途徑中，反應(yīng)底物（被降解的物質(zhì)）決定參與降解反應(yīng)的酶是否需要合成。在合成代謝途徑中，由合成反應(yīng)的終產(chǎn)物調(diào)節(jié)合成酶基因的表達(dá)。目前三十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)正調(diào)控和負(fù)調(diào)控目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)激活蛋白結(jié)合ON激活蛋白不結(jié)合OFF阻遏蛋白結(jié)合OFF阻遏蛋白不結(jié)合ON靶基因轉(zhuǎn)錄狀態(tài)控制調(diào)節(jié)蛋白的合成？控制調(diào)節(jié)蛋白的活性？調(diào)節(jié)蛋白狀態(tài)（正調(diào)控）（負(fù)調(diào)控）目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)正調(diào)控（positiveregulation）如果調(diào)節(jié)蛋白不與啟動(dòng)子DNA序列（順式調(diào)控元件）結(jié)合時(shí)，基因是關(guān)閉的，當(dāng)調(diào)節(jié)蛋白與啟動(dòng)子結(jié)合時(shí)基因開(kāi)始表達(dá)，這種調(diào)控系統(tǒng)稱為正調(diào)控。正調(diào)控系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)蛋白稱為誘導(dǎo)蛋白（inducer）。誘導(dǎo)蛋白與基因啟動(dòng)子DNA序列結(jié)合，激活基因啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)負(fù)調(diào)控（negativeregulation）在調(diào)節(jié)蛋白不與啟動(dòng)子（順式調(diào)控元件）結(jié)合時(shí)，基因是表達(dá)的；當(dāng)調(diào)節(jié)蛋白與啟動(dòng)子結(jié)合時(shí)，基因的表達(dá)被關(guān)閉，這樣的調(diào)控機(jī)制稱為負(fù)調(diào)控。負(fù)調(diào)控系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)蛋白稱為阻遏蛋白（repressor）。阻遏蛋白分子與啟動(dòng)子結(jié)合，阻礙RNA聚合酶的工作，使基因處于關(guān)閉狀態(tài)目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖、半乳糖核葡萄糖目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)大腸桿菌乳糖代謝需要兩種酶：(1)

β-半乳糖苷酶

(2)β-半乳糖苷透性酶β-半乳糖苷酶目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)Twophysiologicallyimportantreactionscatalyzedbyβ-galactosidase?2003JohnWileyandSonsPublishers異乳糖目前四十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖操縱元的負(fù)調(diào)控

目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖操縱元的負(fù)調(diào)控目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)CyclicAMPATP在腺苷酸環(huán)化酶的作用下轉(zhuǎn)變成環(huán)式AMP(cyclicadenosinemonophosphate,cAMP)。

目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)Theadenylcyclase-catalyzedsynthesisofcyclicAMP(cAMP)fromATP?2003JohnWileyandSonsPublishers目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)cAmp-CAPCataboliteactivatingprotein,CAP代謝激活蛋白，是cAmp的受體蛋白(cyclicAmpreceptorprotein,CRP)cAmp-CAP復(fù)合物，是lac操縱元的正調(diào)控因子目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖操縱元的正調(diào)控

目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖操縱元的表達(dá)調(diào)控實(shí)際上是正調(diào)控和負(fù)調(diào)控協(xié)同作用的。

目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)Lacrepressor,CRPandLacoperon目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖操縱子的雙調(diào)控系統(tǒng)(1)受乳糖與阻遏蛋白監(jiān)控的、可誘導(dǎo)的負(fù)調(diào)控系統(tǒng);(2)受cAMP與CAP調(diào)節(jié)的、可誘導(dǎo)的正調(diào)控系統(tǒng)。葡萄糖通過(guò)調(diào)節(jié)cAMP的合成間接監(jiān)控這一過(guò)程。以此保證大腸桿菌靈活、經(jīng)濟(jì)、有效地適應(yīng)外界環(huán)境，只有在必需的時(shí)候（只有乳糖，沒(méi)有葡萄糖）才啟動(dòng)乳糖操縱子的表達(dá)。目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖操縱元模型的三個(gè)基本假定1、調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白是可以在細(xì)胞中擴(kuò)散的反式調(diào)控因子；2、操縱子（o）是調(diào)控序列，不編碼蛋白質(zhì)；3、操縱子（o）是順式調(diào)控元件，鄰近受其控制的結(jié)構(gòu)基因。目前五十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖操縱元的組成型突變目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)乳糖操縱元不同基因型在有無(wú)乳糖存在時(shí)的表現(xiàn)型

目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)翻譯水平的調(diào)控

基因表達(dá)的調(diào)控可以調(diào)控轉(zhuǎn)錄環(huán)節(jié)，也可以調(diào)控翻譯環(huán)節(jié)。

目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)E.coli核糖體蛋白質(zhì)合成的反饋調(diào)控機(jī)制(feedbackregulation)。E.coli有7個(gè)操縱元與核糖體蛋白質(zhì)合成有關(guān)。每一種操縱元轉(zhuǎn)錄的mRNA都能夠被同一操縱元編碼的蛋白質(zhì)識(shí)別，并能夠與其結(jié)合。如果某種核糖體蛋白質(zhì)在細(xì)胞中過(guò)量積累，它們將與其自身的mRNA結(jié)合，阻止這些mRNA進(jìn)一步翻譯成蛋白質(zhì)。目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)§3真核生物基因表達(dá)的調(diào)控目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核生物和原核生物的比較一、高等真核生物基因組遠(yuǎn)比原核生物基因組大

E.coli4.6×106

bp，4288個(gè)基因，平均每個(gè)基因約1100bp。真核生物啤酒酵母1.2×107bp，5885個(gè)基因，平均每個(gè)基因約2000bp

擬南芥1×108bp水稻3.89×108

bp

人3.3×109

bp

小麥1.6×1010

bp目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核生物和原核生物的比較二、真核生物有復(fù)雜的染色體結(jié)構(gòu)DNA與組蛋白等結(jié)合形成染色質(zhì)，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化可以調(diào)控基因表達(dá)

基因組分散在多個(gè)染色體上目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核生物和原核生物的比較三、在真核生物中，不同組織的細(xì)胞在功能上是高度分化的在動(dòng)物胰臟細(xì)胞中不會(huì)產(chǎn)生視網(wǎng)膜色素，而在視網(wǎng)膜細(xì)胞中也會(huì)不產(chǎn)生胰島素。真核細(xì)胞具有選擇性激活和抑制基因表達(dá)的機(jī)制。目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核生物和原核生物的比較四、真核生物細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上是分開(kāi)的

轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中翻譯在細(xì)胞質(zhì)中目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核生物可以在多個(gè)層次上對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控DNA水平上的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄后調(diào)控翻譯水平上的調(diào)控翻譯后調(diào)控目前六十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)一DNA水平的調(diào)控DNA水平上的調(diào)控是通過(guò)改變基因組中有關(guān)基因的數(shù)量和結(jié)構(gòu)順序而控制基因的表達(dá)。包括基因擴(kuò)增基因丟失基因重排基因的化學(xué)改變其中有些改變是可逆的目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)1、基因劑量基因產(chǎn)物的需要量大，基因的拷貝數(shù)就多組蛋白是染色質(zhì)的組成成分，需要量大，多數(shù)物種的基因組含有數(shù)百個(gè)組蛋白基因拷貝

目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)2、基因擴(kuò)增兩棲動(dòng)物蟾蜍的卵母細(xì)胞很大，是正常體細(xì)胞的100倍，需要合成大量蛋白質(zhì)，所以需要大量核糖體。rRNA基因數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。在卵母細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，rRNA基因數(shù)目臨時(shí)增加4000倍。卵母細(xì)胞的前體同其它細(xì)胞一樣，含有600個(gè)18S和28SrRNA基因?；驍U(kuò)增后rRNA基因拷貝數(shù)高達(dá)2×106。目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)基因擴(kuò)增常發(fā)生在異常的細(xì)胞中。人類癌細(xì)胞中的許多致癌基因，經(jīng)大量擴(kuò)增后高效表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)失控。癌基因擴(kuò)增的速度與病癥的發(fā)展及癌細(xì)胞擴(kuò)散程度高度相關(guān)。目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)3、基因丟失馬蛔蟲(chóng)2n＝2，但染色體上有多個(gè)著絲粒。第一次卵裂是橫裂，產(chǎn)生上下2個(gè)子細(xì)胞。第二次卵裂時(shí)，一個(gè)子細(xì)胞仍進(jìn)行橫裂，保持完整的基因組，而另一個(gè)子細(xì)胞卻進(jìn)行縱向分裂，丟失部分染色體。一部分細(xì)胞總是保留完整的基因組，將來(lái)發(fā)育為生殖細(xì)胞；丟失了部分染色體的細(xì)胞分化為體細(xì)胞。目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)馬蛔蟲(chóng)受精卵的早期分裂目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)4、基因重排基因重排(generearrangement)是指DNA分子中核苷酸序列的重新排列。序列重排可以形成新的基因，也可以調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。重排是由基因組中特定的遺傳信息決定的，重排后的基因序列轉(zhuǎn)錄成mRNA，翻譯成新的蛋白質(zhì)。盡管基因組中的DNA序列重排并不是一種普通方式，但它是有些基因調(diào)控的重要機(jī)制，在真核生物細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育中起關(guān)鍵作用。

目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)酵母交配型轉(zhuǎn)換

酵母菌有兩種交配型，分別a和α。單倍體a和α之間配合才能產(chǎn)生二倍體a/α，經(jīng)減數(shù)分裂及產(chǎn)孢過(guò)程形成單倍體四分子，其中a和α的孢子的比例為2：2。如果單獨(dú)培養(yǎng)基因型a或α的孢子，由于僅有與親代相同的交配型基因型，所以形成的孢子之間不能發(fā)生交配。目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)酵母菌的交配型轉(zhuǎn)換有一種同宗配合交配類型，其細(xì)胞可轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的交配類型，使細(xì)胞之間可發(fā)生交配。目前七十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)HO內(nèi)切核酸酶將MATa基因內(nèi)的一段24bp的雙鏈DNA切開(kāi)，另一種核酸外切酶在雙鏈DNA的切口合成一段突出的3′單鏈尾端序列（約500bp），MATa基因用這一段單鏈系列插入到MATα基因的同源序列中，以HMLα序列為模板，合成一段新的HMLα基因序列，再通過(guò)重組使HMLα整合到MATa序列中，導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)換，由MATa轉(zhuǎn)換成MATα。目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)動(dòng)物抗體重排人體可產(chǎn)生108以上不同的抗體分子?？贵w是蛋白質(zhì)，每一種特異抗體具有不同的氨基酸序列。人類基因組中編碼蛋白質(zhì)的基因大概只有30000個(gè)左右。編碼抗體分子需要的基因是人體基因總數(shù)的1000倍!可能嗎？目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)抗體的基本結(jié)構(gòu)目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)抗體的基本結(jié)構(gòu)目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)在人類基因組中，所有抗體的重鏈和輕鏈都不是由固定的完整基因編碼的，而是由不同基因片段經(jīng)重排后形成的完整基因編碼的。完整的重鏈基因由VH、D、J和C四個(gè)基因片斷組合而成完整的輕鏈基因由VL、J和C3個(gè)片段組合而成。目前七十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)完整的重鏈基因由VH、D、J和C四個(gè)基因片斷組合而成人的第14號(hào)染色體上具有86個(gè)重鏈變異區(qū)片段（VH），30個(gè)多樣區(qū)片段（diverse，D），9個(gè)連接區(qū)片段（jioning，J）以及11個(gè)恒定區(qū)片段（C）。目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)人類抗體重鏈基因結(jié)構(gòu)目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)輕鏈基因分為3個(gè)片段，變異區(qū)（VL），連接區(qū)(J)和恒定區(qū)(C)。人類的輕鏈分為2型：κ型（Kappa，κ）κ輕鏈基因位于第2染色體上，

λ型（Lambda，λ）λ輕鏈基因位于第22染色體上。目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)抗體

輕鏈的形成過(guò)程目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)人類基因組中抗體基因片斷

目前八十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)產(chǎn)生免疫球蛋白分子多樣性的遺傳控制重鏈和輕鏈的不同組合，κ、λ、H；在重鏈中，V、D、J和C片段的組合；κ輕鏈中V和C的組合；λ輕鏈中V、J和C的組合；基因片段之間的連接點(diǎn)也可以在幾個(gè)bp的范圍內(nèi)移動(dòng)。因此，可以從約300個(gè)抗體基因片段中產(chǎn)生109數(shù)量級(jí)的免疫球蛋白分子。

目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)5、DNA的甲基化在真核生物DNA分子中，少數(shù)胞嘧啶堿基第5碳上的氫可以在甲基化酶的催化下被一個(gè)甲基取代，使胞嘧啶甲基化(methylation)。甲基化多發(fā)生在5′－CG－3′二核苷酸對(duì)上。有時(shí)CG二核苷酸對(duì)上的兩個(gè)C都甲基化，稱為完全甲基化，只有一個(gè)C甲基化稱為半甲基化。甲基化酶可識(shí)別半甲基化DNA分子，使另一條鏈上的胞嘧啶也甲基化。目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)甲基化可以調(diào)控基因表達(dá)DNA的甲基化可以引起基因的失活。活躍表達(dá)的基因都是甲基化不足的基因。表達(dá)活性與甲基化程度呈負(fù)相關(guān)。甲基化的程度可以在轉(zhuǎn)錄的充分激活和完全阻遏之間起調(diào)節(jié)作用。把甲基化和未甲基化的病毒DNA或細(xì)胞核基因分別導(dǎo)入活細(xì)胞，已甲基化的基因不表達(dá)，而未甲基化的能夠表達(dá)。

目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

盡管真核生物基因表達(dá)的調(diào)控可以在多個(gè)層次上進(jìn)行，但是最主要、最經(jīng)濟(jì)的調(diào)控仍然是轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控。目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控的順式作用元件順式作用元件(cis-actingelement)是指DNA分子上對(duì)基因表達(dá)有調(diào)節(jié)活性的特定核苷酸序列。順式作用元件多位于基因上游或內(nèi)含子中，只影響同一DNA分子上的基因。真核基因的順式作用元件按其功能可以分為：?jiǎn)?dòng)子增強(qiáng)子靜止子目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核生物啟動(dòng)子目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)增強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)子（enhancer）

又稱強(qiáng)化子（transcriptionalenhancer），是一種遠(yuǎn)端調(diào)控元件，通常位于－700～－1000bp處，所以又稱為上游激活序列(upstreamactivatorsequence,UAS)。增強(qiáng)子區(qū)的跨度一般有100－200bp，和啟動(dòng)子一樣，由一個(gè)或多個(gè)各具特征的DNA序列組成，常由8－12bp的核心序列和其他序列相間排列。增強(qiáng)子也要通過(guò)與特定的蛋白質(zhì)因子(轉(zhuǎn)錄因子)結(jié)合而實(shí)現(xiàn)其對(duì)轉(zhuǎn)錄的增強(qiáng)作用。

目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)增強(qiáng)子的功能與轉(zhuǎn)錄激活子（增強(qiáng)子結(jié)合蛋白）結(jié)合，改變DNA分子的構(gòu)型；使DNA彎曲形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使增強(qiáng)子與啟動(dòng)子直接接觸，以便于轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的形成目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)Organizationofthealphaglobingenesubfamily(a)onchromosome16andthebetaglobingenesubfamily(b)onchromosome11.Alsoshownistheinternalorganizationoftheα1gene

andthe

βgene.Eachgenecontains3exons(E-Ⅰ，E-Ⅱ，E-Ⅲ)andtwointrons.Thenumbersbelowtheexonindicatetheaminoacidsinthegeneproductencodedbyeachexon.目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的組裝目前九十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)轉(zhuǎn)錄復(fù)合體示意圖（示增強(qiáng)子）目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)增強(qiáng)子競(jìng)爭(zhēng)控制基因表達(dá)目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)靜止子類似增強(qiáng)子但起負(fù)調(diào)控作用的順式作用元件。有人稱為沉默基因。靜止子與相應(yīng)的反式作用因子結(jié)合后，可以使正調(diào)控系統(tǒng)失去作用。

目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)典型的真核生物基因結(jié)構(gòu)示意圖目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核基因調(diào)控的反式作用因子不論是啟動(dòng)子還是增強(qiáng)子都必須與特定的蛋白質(zhì)的相互作用才能調(diào)控基因的表達(dá)真核生物的RNA聚合酶不能直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。必須事先有一套轉(zhuǎn)錄因子裝配到啟動(dòng)子上，RNA聚合酶才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄因子一般并不是RNA聚合酶的組成分。目前九十五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)真核生物的RNA聚合酶

目前九十六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)反式作用因子的功能反式作用因子通過(guò)不同的途徑發(fā)揮調(diào)控作用：與順式調(diào)控元件相互作用；與配基結(jié)合；與其它蛋白質(zhì)相互作用。目前九十七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)特征DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域大多在100bp以下。大體上有3種主要結(jié)構(gòu)特征：α螺旋－轉(zhuǎn)角－α螺旋(helix-turn-helix,HTH)結(jié)構(gòu)鋅指(zincfinger)結(jié)構(gòu)亮氨酸拉鏈(leucinezipper)結(jié)構(gòu)目前九十八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)α螺旋－轉(zhuǎn)角－α螺旋目前九十九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)鋅指(zincfinger)結(jié)構(gòu)目前一百頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)鋅指(zincfinger)結(jié)構(gòu)目前一百零一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)由Cys-His與鋅離子形成的鋅指結(jié)構(gòu)

A.模式圖B.與DNA結(jié)合目前一百零二頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)亮氨酸拉鏈(leucinezipper)結(jié)構(gòu)目前一百零三頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)二聚體形成的拉鏈目前一百零四頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)與其它蛋白質(zhì)因子結(jié)合結(jié)構(gòu)域

反式作用因子需與其它蛋白質(zhì)分子結(jié)合之后才能起作用。

目前一百零五頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)選擇性啟動(dòng)子有些真核生物基因具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的啟動(dòng)子，用于在不同細(xì)胞中表達(dá)。不同啟動(dòng)子可產(chǎn)生不同的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物和不同的蛋白質(zhì)編碼序列。果蠅的乙醇脫氫酶基因是一個(gè)典型的例子。目前一百零六頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)成蟲(chóng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物和加工目前一百零七頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控在真核生物中，蛋白質(zhì)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物必須經(jīng)過(guò)加工才能成為成熟的mRNA分子。加工過(guò)程包括三個(gè)方面：加帽加尾去掉內(nèi)含子。內(nèi)含子剪切過(guò)程在基因表達(dá)的調(diào)控中具有重要意義。目前一百零八頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)mRNA的剪接大多數(shù)真核生物基因是不連續(xù)的，外顯子與內(nèi)含子相間排列而轉(zhuǎn)錄的時(shí)候外顯子和內(nèi)含子是一起轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄以后必須降內(nèi)含子切除，才能形成成熟的mRNA分子這個(gè)過(guò)程成為剪接（splicing）目前一百零九頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)選擇性剪接同一初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在不同細(xì)胞中可以用不同方式切割加工，形成不同的成熟mRNA分子，使翻譯成的蛋白質(zhì)在含量或組成上都可能不同。

目前一百一十頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前一百一十一頁(yè)\總數(shù)一百二十三頁(yè)\編于十八點(diǎn)翻譯水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控也是十分重要的。阻遏蛋白與mRNA結(jié)合，可以阻止蛋白質(zhì)的翻譯。鐵蛋白的功能是在細(xì)胞內(nèi)貯存鐵