第十章 基因表達(dá)與調(diào)控

浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章1第十章

基因表達(dá)與調(diào)控浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章2*1．基因概念及其發(fā)展。

2．原核生物基因調(diào)控：操縱元模型。

3．真核生物基因調(diào)控：

DNA、轉(zhuǎn)錄和翻譯三個(gè)水平。本章重點(diǎn)浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章3第一節(jié)基因的概念浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章4㈠、經(jīng)典遺傳學(xué)關(guān)于基因的概念：一、基因的概念及其發(fā)展：①．孟德爾：

把控制性狀的因子稱為遺傳因子。

如豌豆紅花（C）、白花（c）、植株高（H）、矮（h）。②．約翰生：

提出基因（gene）取代遺傳因子。③．摩爾根：

對(duì)果蠅、玉米等的大量遺傳研究，建立了以基因和

染色體為主體的經(jīng)典遺傳學(xué)。

基因是化學(xué)實(shí)體，以念珠狀直線排列在染色體上。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章5基因共性（按照經(jīng)典遺傳學(xué)關(guān)于基因的概念）：

基因具有染色體的主要特性：自我復(fù)制和相對(duì)穩(wěn)定性，

在分裂時(shí)有規(guī)律地進(jìn)行分配。

交換單位：基因間能進(jìn)重組，而且是交換的最小單位。

突變單位：一個(gè)基因能突變?yōu)榱硪粋€(gè)基因。

功能單位：控制有機(jī)體的性狀?！?/p>

經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為：基因是一個(gè)最小的單位，不能分割；既是結(jié)構(gòu)單位，又是功能單位。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章6⑴.揭示遺傳密碼的秘密：基因

具體物質(zhì)。一個(gè)基因

DNA分子上一定區(qū)段，攜帶有特殊遺傳信息

轉(zhuǎn)錄成RNA

翻譯成多肽鏈，或?qū)ζ渌虻幕顒?dòng)起調(diào)控作用（如調(diào)節(jié)基因、啟動(dòng)基因、操縱基因）。⑵.基因不是最小遺傳單位

更復(fù)雜的遺傳和變異單位：

例如：在一個(gè)基因區(qū)域內(nèi)，仍可以劃分出若干起作用的小單位。㈡、分子遺傳學(xué)關(guān)于基因的概念：浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章7⑶.

現(xiàn)代遺傳學(xué)認(rèn)為：

①．突變子（muton）：性狀突變時(shí)產(chǎn)生突變的最小單位。

一個(gè)突變子可以小到只有一個(gè)堿基對(duì)；如移碼突變。

②．重組子（recon）：性狀重組時(shí)，可交換的最小單位。

一個(gè)交換子可以只包含一個(gè)堿基對(duì)。

③．順?lè)醋樱╟istron）：表示一個(gè)作用的單位，基本符合

通常所述基因的大小或略小。所包括的一段

DNA與

一個(gè)多肽鏈合成相對(duì)應(yīng)；平均為500~1500個(gè)堿基對(duì)。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章8⑷．現(xiàn)代遺傳學(xué)的基因概念：①.可轉(zhuǎn)錄一條完整的RNA分子或編碼一個(gè)多肽鏈；

②.功能上被順?lè)礈y(cè)驗(yàn)或互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)所規(guī)定。分子遺傳學(xué)

保留功能單位的解釋，而拋棄最小結(jié)構(gòu)單位說(shuō)法?；颍合喈?dāng)于一個(gè)順?lè)醋?，包含許多突變子和重組子。紫外燈下的DNA浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章9

⑴．結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）：

指可編碼RNA或蛋白質(zhì)的一段DNA序列。其RNA/蛋白質(zhì)或直接具有功能或參加某些功能。㈢、分子遺傳學(xué)對(duì)基因概念的新發(fā)展：rRNA基因浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章10⑵．調(diào)控基因（regulatorgene）：

指其表達(dá)產(chǎn)物參與調(diào)控其它基因表達(dá)的基因。lac調(diào)控基因浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章11⑶．重疊基因（overlappinggene）：

指在同一段DNA順序上，由于閱讀框架不同或終止早晚不同，同時(shí)編碼兩個(gè)以上基因的現(xiàn)象。

在一些細(xì)菌和動(dòng)物病毒中有重疊基因，最早由Sanger于1977年發(fā)現(xiàn)了ΦΧ174單鏈DNA病毒中有6個(gè)基因是重疊的。ABCDEFextron⑷．隔裂基因（splitgene）：

指基因內(nèi)部被一個(gè)或更多不翻譯的編碼順序即內(nèi)含子所隔裂。內(nèi)含子（intron）：DNA序列中不出現(xiàn)在成熟mRNA的片段；

外顯子（extron）：DNA序列中出現(xiàn)在成熟mRNA中的片段。卵清蛋白基因浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章13⑸．跳躍基因（jumpinggene）：

即轉(zhuǎn)座因子，指染色體組上可以轉(zhuǎn)移的基因。

實(shí)質(zhì)：能夠轉(zhuǎn)移位置的DNA片斷。

功能：在同一染色體內(nèi)或不同染色體之間移動(dòng)

引起插入突變、DNA結(jié)構(gòu)變異（如重復(fù)、缺失、畸變）

通過(guò)表現(xiàn)型變異得到鑒別。

遺傳工程：轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽法。玉米轉(zhuǎn)座子現(xiàn)象玉米轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)Ac轉(zhuǎn)座酶活性沒(méi)有被激活，無(wú)轉(zhuǎn)座發(fā)生Ac轉(zhuǎn)座酶活性被激活，轉(zhuǎn)座發(fā)生

性狀發(fā)生改變浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章15

*金魚草轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)：

金魚草中最少含有四種轉(zhuǎn)座子（Tam），含有12或13bp的插入重復(fù)順序。其中Tam1、Tam2和Tam3轉(zhuǎn)座子分別為15kb、

5kb和3.6kb長(zhǎng)度。

Tam轉(zhuǎn)座子

用于控制花的生物合成基因研究。

∵突變結(jié)果很容易通過(guò)表現(xiàn)型變異加以鑒定。

浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章16⑹.假基因（pseudogene）:

同已知的基因相似，處于不同的位點(diǎn)，因缺失或突變而不能轉(zhuǎn)錄或翻譯，是沒(méi)有功能的基因。真核生物中的血紅素蛋白基因家族中就存在假基因現(xiàn)象。血紅蛋白分子的四條多肽鏈浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章17

設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立起源的隱性突變，具有類似的表現(xiàn)型。

判斷是屬于同一個(gè)基因突變，還是屬于兩個(gè)基因突變？

即判斷是否屬于等位基因？①．建立雙突變雜合二倍體；

②．測(cè)定突變間有無(wú)互補(bǔ)作用。

㈠、互補(bǔ)作用：二、基因的微細(xì)結(jié)構(gòu)：本澤爾：提出順?lè)醋?，表示功能的最小單位和順?lè)吹奈恢眯?yīng)。1．互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)（順?lè)礈y(cè)驗(yàn)）：根據(jù)功能確定等位基因的測(cè)驗(yàn)。

順?lè)礈y(cè)驗(yàn)：根據(jù)順式表現(xiàn)型和反式表現(xiàn)型來(lái)確定兩個(gè)突變體是否屬于同一個(gè)基因（順?lè)醋樱?。順式排列為?duì)照（是兩個(gè)突變座位位于同一條染色體上），其表現(xiàn)型

野生型。

實(shí)質(zhì)上是進(jìn)行反式測(cè)驗(yàn)（反式排列：是兩個(gè)突變座位位于不同的染色體上）。

①

反式排列為野生型：突變分屬于兩個(gè)基因位點(diǎn)；

②

反式排列為突變型：突變分屬于同一基因位點(diǎn)。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章192．無(wú)互補(bǔ)作用：

則個(gè)體表現(xiàn)為突變型，突變來(lái)自同一個(gè)基因，只能產(chǎn)生突變的mRNA

形成突變酶和個(gè)體，顯示突變的表現(xiàn)型。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章203．有互補(bǔ)作用：

突變來(lái)自不同的基因，則每個(gè)突變的相對(duì)位點(diǎn)上都有一個(gè)正常野生型基因

最終可產(chǎn)生正常mRNA，其個(gè)體表現(xiàn)型為野生型。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章21㈡、基因的微細(xì)結(jié)構(gòu)：

本澤爾利用經(jīng)典的噬菌體突變和重組技術(shù)

分析T4噬菌體rⅡ區(qū)基因的微細(xì)結(jié)構(gòu)。

⑴．原理：

r+野生型T4噬菌體：侵染E.coliB株和K12株；

rⅡ突變型T4噬菌體：只侵染B株，不能侵染K12（λ）株。利用上述特點(diǎn):

讓兩個(gè)rⅡ突變型雜交

侵染K12（λ）株，選擇重組體r+

計(jì)算出兩個(gè)r+

突變座位間的重組頻率。⑵．方法：兩種rⅡ突變類型：rx、ry

r+rx

×

ryr+

↓混合感染

E.coliB株

接種

B株K12(λ)株計(jì)數(shù)r+ry、rxr+

r+

r+r+

r+、rxry

僅生長(zhǎng)一四種基因型種重組型均能生長(zhǎng)浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章23r47r104r101r106r31r107⑶．結(jié)果：

①.重組值計(jì)算：

rxry的數(shù)量與r+r+相同，計(jì)算時(shí)r+r+

噬菌體數(shù)×2。

可以獲得小到0.001％，即十萬(wàn)分之一的重組值。利用大量rⅡ區(qū)內(nèi)二點(diǎn)雜交結(jié)果，繪制出rⅡ區(qū)座位間微細(xì)的遺傳圖：

1.3

1.0

1.6

1.9

1.6浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章24②.

rⅡ突變體類型：

rⅡA、

rⅡB：兩個(gè)rⅡA突變體混合K12無(wú)噬菌體繁殖兩個(gè)rⅡB突變體混合K12無(wú)噬菌體繁殖

rⅡA

＋rⅡB突變體

K12噬菌體繁殖∴rⅡA與rⅡB區(qū)段可以互補(bǔ)，分屬于不同基因座位。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章251.順式調(diào)控：

如基因啟動(dòng)子發(fā)生突變，使調(diào)控蛋白不能識(shí)別啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)，基因不能表達(dá)，這種只影響基因本身表達(dá)、不影響其它等位基因調(diào)控的突變

稱順式調(diào)控。2.反式調(diào)控：

調(diào)控蛋白發(fā)生突變，不能與這個(gè)基因的啟動(dòng)子結(jié)合，將可影響到與該調(diào)控蛋白結(jié)合有關(guān)的所有等位基因位點(diǎn)表達(dá)

這種突變稱為反式調(diào)控。三、順式與反式調(diào)控浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章26浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章27rRNA

如發(fā)生致死突變，不能形成核糖體，易死亡。tRNA

發(fā)生突變后，

多肽鏈改變。轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白生物酶直接間接某段DNAmRNA性狀四、基因的作用與性狀的表現(xiàn)

基因變異

直接影響蛋白質(zhì)特性，表現(xiàn)出不同遺傳性狀。例如人的鐮形紅血球貧血癥。

紅血球碟形HbA

突變

HbS

HbC

紅血球鐮刀形

血紅蛋白分子有四條多肽鏈：

兩條α鏈（141個(gè)氨基酸/條）；兩條β鏈（146個(gè)氨基酸/條）。

HbA、Hbs、Hbc氨基酸組成的差異在于β鏈上第6位上氨基酸：

HbA第6位為谷氨酸（GAA、GAG）；

HbS第6位為纈氨酸（GUA、GUG）；

HbC第6位為賴氨酸（AAA、AAG）。1.

結(jié)構(gòu)蛋白：產(chǎn)生貧血癥的原因：

單個(gè)堿基的突變

引起氨基酸的改變

導(dǎo)致蛋白質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化，直接產(chǎn)生性狀變化。正常碟形紅血球轉(zhuǎn)變?yōu)殓牭缎渭t血球

缺氧時(shí)表現(xiàn)貧血癥。HbA

HbS

HbC

2.酶蛋白：

例如：豌豆：

圓粒（RR）×

皺粒（rr）

F1

圓粒（Rr）

F21/4皺粒。

R基因酶蛋白淀粉分枝酶正常合成淀粉

r基因不合成酶無(wú)功能酶缺少一種淀粉分枝酶積累蔗糖和大量的水分

產(chǎn)生多肽，有表型；∴基因產(chǎn)生tRNA、rRNA，無(wú)表型；不轉(zhuǎn)錄mRNA，但對(duì)其它基因起調(diào)控作用。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章31第二節(jié)基因的調(diào)控浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章32

一種生物的整套遺傳密碼可以比作一本密碼字典

該種生物的每個(gè)細(xì)胞中都有這本字典。

為什么基因只有在它應(yīng)該發(fā)揮作用的細(xì)胞內(nèi)和應(yīng)該發(fā)揮作用的時(shí)間才能呈現(xiàn)活化狀態(tài)?

結(jié)論：必然有一個(gè)基因調(diào)控系統(tǒng)在發(fā)揮作用?；蛘{(diào)控主要在三個(gè)水平上進(jìn)行：①.

DNA水平；②.

轉(zhuǎn)錄水平；③.

翻譯水平。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章33

一、原核生物的基因調(diào)控：浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章34㈠、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控:負(fù)調(diào)控：細(xì)胞中阻遏物阻止基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程的調(diào)控機(jī)制。

阻遏物與DNA分子結(jié)合

阻礙RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄

使基因處于關(guān)閉狀態(tài)；正調(diào)控：經(jīng)誘導(dǎo)物誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制。

誘導(dǎo)物通常與蛋白質(zhì)結(jié)合

形成一種激活子復(fù)合物

與基因啟動(dòng)子DNA序列結(jié)合

激活基因起始轉(zhuǎn)錄

使基因處于表達(dá)的狀態(tài)。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章35

正調(diào)控與負(fù)調(diào)控并非互相排斥的兩種機(jī)制，而是生物體適應(yīng)環(huán)境的需要，有的系統(tǒng)既有正調(diào)控又有負(fù)調(diào)控；

原核生物以負(fù)調(diào)控為主，真核生物以正調(diào)控為主；

降解代謝途徑中既有正調(diào)控又有負(fù)調(diào)控；合成代謝途徑中一般以負(fù)調(diào)控來(lái)控制產(chǎn)物自身的合成。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章36乳糖操縱元（操縱子）：

1.

乳糖操縱元模型：

1961年，雅各布（JacobF.）和莫諾（MonodJ.）的操縱元模型：

操縱元：細(xì)菌的主要基因調(diào)控單位，也就是轉(zhuǎn)錄單位。如：大腸桿菌乳糖代謝的調(diào)控需要三種酶參加：

①.

-半乳糖酶：將乳糖分解成半乳糖和葡萄糖；

②.

滲透酶：增加糖的滲透，易于攝取乳糖和半乳糖；

③.

轉(zhuǎn)乙酰酶：

-半乳糖轉(zhuǎn)變成乙酰半乳糖。

大量乳糖時(shí)：大腸桿菌三種酶的數(shù)量急劇增加，幾分鐘即可達(dá)到千倍以上，這三種酶能夠成比例地增加；

乳糖消耗完：這三種酶的合成也即同時(shí)停止。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章372.乳糖操縱元的負(fù)調(diào)控：①.乳糖操縱元組成部分；②.野生型基因型（I+O+Z+Y+A+）,

無(wú)乳糖時(shí)，基因不表達(dá)；③.野生型基因型（I+O+Z+Y+A+）,

有乳糖時(shí)，基因表達(dá)；④.抑制基因突變（I－O+Z+Y+A+）,

無(wú)乳糖時(shí)，基因組成型表達(dá)；⑤.操縱基因突變型（I＋OcZ+Y+A+）,

無(wú)乳糖時(shí)，基因組成型表達(dá)。阻遏蛋白乳糖RNA聚合酶浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章383.乳糖操縱元的正調(diào)控：

當(dāng)有乳糖存在時(shí)，操縱子開啟，基因進(jìn)行表達(dá)。

當(dāng)既有大量半乳糖又有葡萄糖時(shí)，基因表達(dá)將會(huì)怎樣？

基因不表達(dá)，存在新的調(diào)節(jié)因子來(lái)控制乳糖操縱子開啟，這個(gè)因子的活性與葡萄糖有關(guān)。

葡萄糖可使腺苷酸環(huán)化酶活性降低；而腺苷酸環(huán)化酶能將ATP轉(zhuǎn)變成cAmP。

cAmP又與代謝激活蛋白（cataboliteactivatingprotein,

CAP）結(jié)合

形成cAmP-CAP復(fù)合物，作為lac操縱子正調(diào)控因子。當(dāng)cAmP-CAP復(fù)合物二聚體插入到lac特異啟動(dòng)子序列時(shí)

使DNA構(gòu)型發(fā)生變化，而RNA聚酶與該新構(gòu)型的DNA結(jié)合緊密，轉(zhuǎn)錄效率高。

葡萄糖抑制操縱子的原理：

葡萄糖

腺苷酸環(huán)化酶活性降低

ATP無(wú)法轉(zhuǎn)變成cAmP

不能形成CAP-cAmP復(fù)合蛋白

RNA酶無(wú)法結(jié)合在DNA上

基因不表達(dá)。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章404.乳糖操縱元存在的遺傳證據(jù)：

⑴.遺傳分析的三個(gè)基本假定：①.阻遏基因的產(chǎn)物是可以在細(xì)胞中擴(kuò)散的反式調(diào)控元件；②.操縱子Ｏ是調(diào)控位點(diǎn)，不編碼蛋白；③.Ｏ位點(diǎn)需緊鄰受其控制的結(jié)構(gòu)基因，是順式調(diào)控元件；通過(guò)性導(dǎo)產(chǎn)生局部二倍體，可以進(jìn)行遺傳驗(yàn)證。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章41⑵.阻遏蛋白的分離與鑒定：吉爾伯特（GilbertW.,1966）等利用阻遏蛋白超量表達(dá)突變型（regulatorQuantity，Iq）

分離出阻遏蛋白；

①.IPTG誘導(dǎo)Iq細(xì)胞，分離提取阻遏蛋白，用含有同位素標(biāo)記的IPTG溶液透析，透析袋內(nèi)外濃度不一樣

提取物中含有與IPTG結(jié)合的物質(zhì)，純化分析證明具有蛋白特性。IPTG乳糖類似物浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章42②.沉降分析：

IPTG阻遏蛋白復(fù)合物

lacO+序列：

DNA沉降系數(shù)為40S；

IPTG阻遏蛋白復(fù)合物：沉降系數(shù)為7S；

IPTG阻遏蛋白復(fù)合物（同位素標(biāo)記）

DNA序列：超速梯度沉降分析有同位標(biāo)記的沉降系數(shù)為40S。③.序列特異結(jié)合：

阻遏蛋白只與正常的乳糖操縱子（lacO）序列結(jié)合，而不與lacOc

的序列結(jié)合。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章43⑶.蛋白的結(jié)晶分析：

劉毅斯（LewisM.，1996）等成功地測(cè)定了阻遏蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，與誘導(dǎo)物以及與DNA

序列的結(jié)合的結(jié)構(gòu)。阻遏蛋白：

360個(gè)氨基酸；功能蛋白：

同聚四聚體。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章44操縱元調(diào)控位點(diǎn)的精細(xì)分析：浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章45色氨酸操縱元：

1．色氨酸操縱元模型：

由雅各布（JacobF.）和莫諾（MonodJ.）提出，具有合成代謝途徑典型的操縱元模型。

操縱元：包括色氨酸合成有關(guān)的5種酶的結(jié)構(gòu)基因；

大量色氨酸時(shí)：大腸桿菌5種酶的轉(zhuǎn)錄同時(shí)受到抑制；

色氨酸不足時(shí)：這５種酶的基因開始轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄；色氨酸：作為阻遏物而不是誘導(dǎo)物參與調(diào)控結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄?！鄑rp操縱元是一個(gè)典型的可阻遏操縱元模型（repressible

operon）。色氨酸操縱元模型結(jié)構(gòu)：5種結(jié)構(gòu)基因：trpE、D、C、B、A；調(diào)控結(jié)構(gòu)：?jiǎn)?dòng)子、操縱子、前導(dǎo)序列、弱化子；阻遏物trpR基因：與trp操縱元相距較遠(yuǎn)；浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章472.色氨酸操縱元的負(fù)調(diào)控：

⑴.阻遏調(diào)控：

trpR基因編碼無(wú)輔基阻遏物

與色氨酸結(jié)合

形成有活性的色氨酸阻遏物

與操縱子結(jié)合

阻止轉(zhuǎn)錄；色氨酸不足：阻遏物三維空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

，不能與操縱子結(jié)合，操縱元開始轉(zhuǎn)錄；色氨酸濃度升高：色氨酸與阻遏物結(jié)合，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可與操縱子結(jié)合，阻止轉(zhuǎn)錄。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章48⑵.弱化子調(diào)控：

當(dāng)有色氨酸存在而trp操縱元受抑制時(shí)，仍有一段前導(dǎo)序列發(fā)生轉(zhuǎn)錄，可能存在另一種的機(jī)制來(lái)抑制trp操縱元的轉(zhuǎn)錄？色氨酸高濃度存在時(shí)，轉(zhuǎn)錄的前導(dǎo)序列140bp長(zhǎng)，其中有一28bp的弱化子區(qū)域；形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，為內(nèi)部終止子，RNA酶從DNA上脫落；

色氨酸低濃度或不存在時(shí)，RNA聚合酶能通過(guò)弱化子區(qū)域，轉(zhuǎn)錄完整的多順?lè)醋觤RNA序列；

浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章49阿拉伯糖操縱元

Ara操縱元是控制分解代謝途徑的另一調(diào)控系統(tǒng)。特點(diǎn)：調(diào)節(jié)蛋白既可起正調(diào)控作用，又可起負(fù)調(diào)控作用。

組成：R：

araC基因編碼調(diào)節(jié)蛋白AraC蛋白；

O：O1不參與調(diào)控；O2

：AraC蛋白負(fù)調(diào)控結(jié)合位點(diǎn)；

I

：調(diào)節(jié)位點(diǎn)，CAP-cAmP復(fù)合物結(jié)合位點(diǎn)，AraC蛋白正調(diào)控結(jié)合位點(diǎn)。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章50調(diào)控：①.誘導(dǎo)物阿拉伯糖和cAMP同時(shí)存在：

Ara與AraC蛋白復(fù)合物結(jié)合在Ｉ位點(diǎn)，

CAP-cAmp復(fù)合物結(jié)合I位點(diǎn)，基因轉(zhuǎn)錄開啟；

②.在沒(méi)有誘導(dǎo)物阿拉伯糖和cAMP時(shí)：

AraC蛋白同時(shí)與I和

O2結(jié)合，DNA構(gòu)型發(fā)生改變，形成一個(gè)緊密的環(huán)結(jié)構(gòu)，抑制表達(dá)。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章51浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章52（二）

翻譯水平的調(diào)控：

①.反饋調(diào)控機(jī)制（feedbackregulation）：大腸桿菌核糖體蛋白合成：

E.coli有

7個(gè)參與核糖體蛋白合成的操縱元結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)錄的各種mRNA都可與同一操縱元編碼的核糖體蛋白識(shí)別結(jié)合；如其中有一種核糖體蛋白過(guò)量累積，它們將與其自身的mRNA結(jié)合

阻止進(jìn)一步翻譯。結(jié)合位點(diǎn)：

5’端非翻譯區(qū)（untranslatedregion，UTR）也包括啟動(dòng)子Shine-Dalgarno序列，為mRNA翻譯起始信號(hào)上游的一段5’-AGGAGGU-3’保守序列，與16SrRNA3’端保守序列互補(bǔ)配對(duì)。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章53②.反義RNA（antisenseRNA）的調(diào)控：

原核生物中mRNA的翻譯也受反義RNA的調(diào)控。

反義RNA與mRNA的5’端非翻譯區(qū)UTR片段互補(bǔ)配對(duì)，使mRNA不能有效地與核糖體結(jié)合

阻止蛋白質(zhì)的合成。

真核細(xì)胞中導(dǎo)入反義RNA基因

控制真核生物基因表達(dá)。如將乙烯形成酶基因的反義RNA導(dǎo)入番茄，延長(zhǎng)了番茄常溫貯藏期。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章54

二、真核生物的基因調(diào)控：真核生物與原核生物的調(diào)控差異浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章56

1.基因劑量與基因擴(kuò)增：

①.拷貝數(shù)增加：如合成大量組蛋白用于形成染色質(zhì)，多數(shù)細(xì)胞具有數(shù)百個(gè)蛋白基因拷貝；②.基因丟失：發(fā)育過(guò)程中，一些組織的細(xì)胞丟失了某些基因，決定細(xì)胞分化。

如：原生動(dòng)物（馬蛔蟲）、昆蟲、甲殼綱動(dòng)物。㈠、DNA的改變：浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章57③.基因擴(kuò)增：

兩棲類卵細(xì)胞前體同體細(xì)胞一樣具有600個(gè)rRNA基因，基因擴(kuò)增后rRNA基因拷貝數(shù)達(dá)2×106

組裝大量的核糖體，滿足卵細(xì)胞大量合成蛋白質(zhì)需要。

也發(fā)生在異常細(xì)胞中，如人類的癌細(xì)胞中，由于癌基因的大量擴(kuò)增，高效表達(dá)

導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)失控，誘發(fā)癌癥。燈刷染色體上大量擴(kuò)增rRNA基因浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章582.DNA重排：

⑴.酵母交配型轉(zhuǎn)變

酵母有兩種交配類型

a和α，單倍體孢子

a和α之間交配才產(chǎn)生

a/α

二倍體，經(jīng)減數(shù)分裂及產(chǎn)孢過(guò)程形成

4個(gè)單倍體孢子；相同交配型的單倍體孢子之間不能發(fā)生交配。

但酵母存在一種同宗配合類型（homothallism），其細(xì)胞可轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)交配類型，使細(xì)胞間發(fā)生配合。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章59交配型轉(zhuǎn)換的遺傳基礎(chǔ)：

控制交配型的

MAT基因位于第3染色體上，MATa基因表現(xiàn)為a交配型，MAT

基因表現(xiàn)為

交配型；兩基因互為等位基因；在MAT基因兩端有同源序列HML

和HMRa，由于兩基因上游存在沉默子，故不表達(dá)，但可分別與

MAT

、MATa基因序列相同。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章60⑵.動(dòng)物抗體基因重排：

哺乳動(dòng)物一般可產(chǎn)生108個(gè)抗體分子，比整個(gè)基因組基因數(shù)目還多（人類為105

個(gè)基因），人類的抗體基因約有

300個(gè)，為什么？

抗體分子結(jié)構(gòu)：

重鏈H：440個(gè)氨基酸；

輕鏈L：220個(gè)氨基酸；

N

端：110個(gè)氨基酸。

重鏈和輕鏈：

由變異區(qū)V和非變異區(qū)C組成；均由二硫鍵連接。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章61抗體基因的結(jié)構(gòu)：重鏈包括4個(gè)片段：（人類第14號(hào)染色體上）

86個(gè)重鏈變異區(qū)段（VH）；30個(gè)多樣區(qū)片段（D）；

9個(gè)連接區(qū)片段（L）；11個(gè)恒定區(qū)片段（C）；輕鏈有3個(gè)片段：（第2號(hào)和第22號(hào)染色體上）

輕鏈變異區(qū)（VL）；連接區(qū)（J）；恒定區(qū)（C）。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章62

所有的抗體并不是由一個(gè)完整的基因來(lái)編碼，而是由不同的基因片段經(jīng)重排連接而成的。

隨著B淋巴細(xì)胞發(fā)育，基因組中抗體基因在DNA水平發(fā)生重排，形成編碼抗體的完整基因，一個(gè)淋巴細(xì)胞只有一種組合的抗體基因。

由于抗體基因重排中各個(gè)片段間的隨機(jī)組合，因此

300個(gè)抗體基因產(chǎn)生

108個(gè)抗體。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章633.DNA甲基化：

在真核生物中，少數(shù)胞嘧啶在C5的位置上的H被甲基所取代，發(fā)生甲基化后的胞嘧啶仍可滲入復(fù)制的DNA中。甲基化酶可識(shí)別一條鏈上半甲基化，使另一條鏈也甲基化。

CG序列中發(fā)生甲基化的頻率較高，許多真核生物基因的5’端非編碼序列富含CG序列，為甲基化提供位點(diǎn)。甲基化可降低轉(zhuǎn)錄效率。浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章64

一些基因在所有細(xì)胞中都呈現(xiàn)活躍狀態(tài)，為組成型表達(dá)，稱為看家基因（housekeepinggene）。

另一些基因則在不同細(xì)胞或組織中呈現(xiàn)高度表達(dá)，受到一定的調(diào)控，稱為特異表達(dá)基因。1.啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子：?jiǎn)?dòng)子（promoter）：轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)，位于基因上游某一固定位置，緊接轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，是基因一個(gè)組成部分。轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor，TF）

：

激活真核生物基因轉(zhuǎn)錄的一系列蛋白質(zhì)。㈡、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控：浙江大學(xué)遺傳學(xué)第十章65啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)（真核生物）：

TATA盒（TATAbox）：RNA酶識(shí)別并結(jié)合位點(diǎn)；

CAAT盒（CAATbox）：轉(zhuǎn)錄起始起重要作用；

GC盒（GCbox）：增強(qiáng)子作用。浙江大學(xué)遺傳學(xué)