第8讲 基因表达的调控

第八章基因表达的调控第八章基因表达与调控本章重点1．基因概念及其发展。

2．原核生物基因调控：操纵元模型。

3．真核生物基因调控：

DNA、转录和翻译三个水平。第八章基因表达与调控第一节基因的概念一、基因的概念及其发展：㈠、经典遗传学关于基因的概念：*基因具有染色体的主要特性：自我复制和相对稳定性，在分裂时有规律地进行分配。*交换单位：基因间能进重组，而且是交换的最小单位。*突变单位：一个基因能突变为另一个基因。*功能单位：控制有机体的性状。

所以，经典遗传学认为：基因是一个最小的单位，不能分割；既是结构单位，又是功能单位。

第八章基因表达与调控第一节基因的概念㈡、分子遗传学关于基因的概念：⑴.揭示遗传密码的秘密：基因是具体物质。

一个基因DNA分子上一定区段，携带有特殊遗传信息转录成RNA翻译成多肽链，或对其它基因的活动起调控作用(如调节基因、启动基因、操纵基因)。⑵.基因不是最小遗传单位，是更复杂的遗传和变异单位：

例如：在一个基因区域内，仍可以划分出若干起作用的小单位。第八章基因表达与调控第一节基因的概念⑶.现代遗传学上认为：

①．突变子(muton)：性状突变时产生突变的最小单位。

一个突变子可以小到只有一个碱基对；如移码突变。

②．重组子(recon)：性状重组时，可交换的最小单位。

一个交换子可以只包含一个碱基对。

③．顺反子(cistron)：表示一个作用的单位，基本符合通常所述基因的大小或略小。所包括的一段DNA与一个多肽链合成相对应；平均为500－1500个碱基对。第八章基因表达与调控第一节基因的概念

⑷．基因概念：

①.可转录一条完整的RNA分子或编码一个多肽链；

②.功能上被顺反测验或互补测验所规定。分子遗传学保留功能单位的解释，而抛弃最小结构单位说法。

基因：相当于一个顺反子，包含许多突变子和重组子。第八章基因表达与调控第一节基因的概念㈢、分子遗传学对基因概念的新发展：⑴．结构基因(structuralgene)：指可编码RNA或蛋白质的一段DNA序列。⑵．调控基因(regulatorgene)：指其表达产物参与调控其它基因表达的基因。⑶．重叠基因(overlappinggene)：

指在同一段DNA顺序上，由于阅读框架不同或终止早晚不同，同时编码两个以上基因的现象。第八章基因表达与调控第一节基因的概念⑷．隔裂基因(splitgene)：

指基因内部被一个或更多不翻译的编码顺序即内含子所隔裂。

内含子(intron)：DNA序列中不出现在成熟mRNA的片段；

外显子(extron)：DNA序列中出现在成熟mRNA中的片段。第八章基因表达与调控第一节基因的概念⑸．跳跃基因(jumpinggene)：

即转座因子，指染色体组上可以转移的基因。

实质：能够转移位置的DNA片断。

功能：在同一染色体内或不同染色体之间移动引起插入突变、DNA结构变异（如重复、缺失、畸变）通过表现型变异得到鉴别。⑹.假基因(pseudogene):

同已知的基因相似，处于不同的位点，因缺失或突变而不能转录或翻译，是没有功能的基因。

真核生物中的血红素蛋白基因家族中就存在假基因现象。第八章基因表达与调控第一节基因的概念二、基因的微细结构：㈠、互补作用：

设有两个独立起源的隐性突变，具有类似的表现型。

判断是属于同一个基因突变，还是属于两个基因突变？

即判断是否属于等位基因？

①．建立双突变杂合二倍体；

②．测定突变间有无互补作用。第八章基因表达与调控第一节基因的概念1．无互补作用：

则个体表现为突变型，突变来自同一个基因，只能产生突变的mRNA形成突变酶和个体，显示突变的表现型。第八章基因表达与调控第一节基因的概念2．有互补作用：

突变来自不同的基因，则每个突变的相对位点上都有一个正常野生型基因，最终可产生正常mRNA，其个体表现型为野生型。第八章基因表达与调控第一节基因的概念3．互补测验（顺反测验）：根据功能确定等位基因的测验。

顺反测验：根据顺式表现型和反式表现型来确定两个突变体是否属于同一个基因（顺反子）。

顺式排列为对照（是两个突变座位位于同一条染色体上），其表现型野生型。

实质上是进行反式测验（反式排列：是两个突变座位位于不同的染色体上）。

①反式排列为野生型：突变分属于两个基因位点；

②反式排列为突变型：突变分属于同一基因位点。第八章基因表达与调控第一节基因的概念第八章基因表达与调控第一节基因的概念㈡、基因的微细结构：本泽尔利用经典的噬菌体突变和重组技术，分析T4噬菌体rⅡ区基因的微细结构。

⑴．原理：

r+野生型T4噬菌体：侵染E.coliB株和K12株；

rⅡ突变型T4噬菌体：只侵染B株，不能侵染K12(λ)株。

利用上述特点:让两个rⅡ突变型杂交并侵染K12(λ)株，选择重组体r+，计算出两个r+突变座位间的重组频率。第八章基因表达与调控第一节基因的概念⑵．方法：

第八章基因表达与调控第一节基因的概念⑶．结果：

①.重组值计算：rxry的数量与r+r+相同，计算时r+r+噬菌体数×2。第八章基因表达与调控第一节基因的概念②.rⅡ突变体类型：rⅡA、rⅡB：

两个rⅡA突变体混合K12无噬菌体繁殖

两个rⅡB突变体混合K12无噬菌体繁殖

rⅡA＋rⅡB突变体K12噬菌体繁殖

所以，rⅡA与rⅡB区段可以互补，分属于不同基因座位。第八章基因表达与调控第一节基因的概念1.顺式调控：

如基因启动子发生突变，使调控蛋白不能识别启动子结构，基因不能表达，这种只影响基因本身表达、不影响其它等位基因调控的突变称顺式调控。2.反式调控：

调控蛋白发生突变，不能与这个基因的启动子结合，将可影响到与该调控蛋白结合有关的所有等位基因位点表达这种突