遗传学 第十四章基因表达的调控ppt课件

1、 第十四章第十四章 基因表达的调控基因表达的调控一、原核生物基因表达的调控一、原核生物基因表达的调控一大肠杆菌乳糖支配子的调控机一大肠杆菌乳糖支配子的调控机制制1、大肠杆菌对乳糖的利用和酶诱导、大肠杆菌对乳糖的利用和酶诱导诱导作用诱导作用induction)可诱导系统可诱导系统inducible system)与乳糖分解利用相关的酶：与乳糖分解利用相关的酶： -半乳糖苷酶半乳糖苷酶(Z)；半乳糖透性酶；半乳糖透性酶(Y)；硫代半乳糖苷转乙酰基酶硫代半乳糖苷转乙酰基酶(A).二大肠杆菌乳糖支配子的负调控二大肠杆菌乳糖支配子的负调控 1961，法国，法国F.Jacob和和J.Monod提出提出乳糖

2、支配子学说乳糖支配子学说operon hypothesis).野生型乳糖支配子野生型乳糖支配子I+O+Z+Y+A+I+O+Z+Y+A+的负调控作用的负调控作用 细胞中没有乳糖时，阻遏物连到支配基因上，细胞中没有乳糖时，阻遏物连到支配基因上，阻断转录，没有酶产生。阻断转录，没有酶产生。 细胞中有乳糖时，乳糖与阻遏物衔接，诱导细胞中有乳糖时，乳糖与阻遏物衔接，诱导转录，产生相应的酶。转录，产生相应的酶。三建立乳糖支配子模型的相关实验分析三建立乳糖支配子模型的相关实验分析1、相关突变体、相关突变体1构造基因本身改动的突变体构造基因本身改动的突变体Z+ : 能合成能合成-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Z- :

3、不能合成不能合成-半乳糖苷酶半乳糖苷酶2组成型突变体组成型突变体 没有诱导物存在，也能进展酶合成的突变型。没有诱导物存在，也能进展酶合成的突变型。多发生在多发生在I基因和基因和O基因上。基因上。 lacI- lacI-：该组成型突变使阻遏物发生改动，不能连到支：该组成型突变使阻遏物发生改动，不能连到支配基因区，构造基因总是处于开放形状。配基因区，构造基因总是处于开放形状。 lacOclacOc：该组成型突变使支配基因的：该组成型突变使支配基因的DNADNA序列发生改动，序列发生改动，不能与正常的阻遏物分子衔接，构造基因处于转录形状。不能与正常的阻遏物分子衔接，构造基因处于转录形状。3 3超阻遏

4、物突变体超阻遏物突变体 突变株丧失合成构造基因产物的才干。突变株丧失合成构造基因产物的才干。 lacIslacIs：该突变的效应与：该突变的效应与lacI-lacI-相反，产生的阻遏物分相反，产生的阻遏物分子不能与乳糖相互作用，而是连在支配基因序列上，使构子不能与乳糖相互作用，而是连在支配基因序列上，使构造基因转录封锁。造基因转录封锁。2 2、部分二倍体分析、部分二倍体分析 将带调理基因的将带调理基因的F F导入导入E.coli F- E.coli F- 细胞，构细胞，构建不同组合的部分二倍体，比较在乳糖存在或没建不同组合的部分二倍体，比较在乳糖存在或没有乳糖时，野生型和突变型基因的活性。有乳

5、糖时，野生型和突变型基因的活性。3、调理基因、调理基因I的功能及其产物分析的功能及其产物分析 1调理基因调理基因I的功能的功能 P328 表表14-12 lac阻遏物的晶体构造分析阻遏物的晶体构造分析阻遏物单体。阻遏物单体。阻遏物二聚体，连到两个阻遏物二聚体，连到两个21bp的支配基因的支配基因DNA片片段。段。阻遏物单体阻遏物单体阻遏物二聚体，连到两个阻遏物二聚体，连到两个21bp21bp的支配基因的支配基因DNADNA片段片段4、支配基因、支配基因O确实定确实定 支配基因序列的突变将导致阻遏物不能识别支配基因序列的突变将导致阻遏物不能识别和结合到该部位上。从而呵斥乳糖利用物质继续和结合到该

6、部位上。从而呵斥乳糖利用物质继续合成。合成。 如何识别突变体如何识别突变体Oc和和I- 。部分二倍体实验。部分二倍体实验。5、启动子、启动子 RNA聚合酶识别和结合部位：聚合酶识别和结合部位： -10区：区： 序列特征序列特征 5-TATGTT-3 -35区：区： 序列特征序列特征 5-TTTACA -3四乳糖支配子的正调控四乳糖支配子的正调控 大肠杆菌的葡萄糖效应大肠杆菌的葡萄糖效应二、色氨酸支配子中基因表达时的衰减作用二、色氨酸支配子中基因表达时的衰减作用一色氨酸支配子的构造一色氨酸支配子的构造 编码色氨酸合成相关的五个基因编码色氨酸合成相关的五个基因trpE,trpD,TrpC,TrpB

7、,trpA；在这五个构造基因上游有启动；在这五个构造基因上游有启动区和支配基因区和支配基因trpO；在第一个构造基因；在第一个构造基因trpE和和trpO之间，有一长达之间，有一长达160bp的核苷酸序列，称为的核苷酸序列，称为前导序列前导序列L，其中含一段衰减子，其中含一段衰减子A区段。区段。二、真核生物基因表达调控二、真核生物基因表达调控一真核生物基因转录程度调理一真核生物基因转录程度调理1、真核基因转录调理中的两种主要成分、真核基因转录调理中的两种主要成分1顺式调理元件顺式调理元件 启动子；近启动子；加强子和沉默子。启动子；近启动子；加强子和沉默子。2转录调理蛋白反式作用因子转录调理蛋白

8、反式作用因子 转录因子；激活因子；铺激活因子；阻遏物。转录因子；激活因子；铺激活因子；阻遏物。2、染色质修饰与基因表达、染色质修饰与基因表达 DNA甲基化与基因组印迹。甲基化与基因组印迹。 如小鼠基因组中如小鼠基因组中 IGF-基因。基因。二转录后程度的调控二转录后程度的调控1、选择性剪接、选择性剪接 如如 小鼠前速激肽小鼠前速激肽mRNApreprotachykinin mRNA，PPTmRNA的不同剪接的不同剪接 PPT基因中的两个外显子基因中的两个外显子P和和K，P神经肽主要神经肽主要存在于神经组织中；存在于神经组织中；K神经肽主要发现于肠和甲神经肽主要发现于肠和甲状腺中。当剪接除去一切内含子和状腺中。当剪接除去一切内含子和K外显子时，外显子时，产生产生-PPTmRNA，翻译产生，翻译产生P神经肽。当剪接神经肽。当剪接只除去内含子时只除去内含子时,产生产生-PPTmRNA，翻译产生，翻译产生P和和K神经肽。神经肽。小鼠前速激肽小鼠前速激肽mRNAmRNApreprotachykinin mRNApreprotachykinin mRNA，PPTmRNAPPTmRNA