《基因调控与发育》PPT课件

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1、基因调控与发育Chapter6RegulatiionofGeneExpressionanddevelopment主要内容基因表达与调控原核生物基因调控简述:操纵子学说真核生物基因调控简述发育和细胞分化第一节基因表达与调控基因表达(geneexpression)--基因转录及翻译的过程。中心法则(thecentraldogma):一、原核生物基因调控简述:操纵子学说操纵子模型的提出─莫洛(Monod)和雅各布(Jacob)获1965年诺贝尔生理学和医学奖1、DiscoveryofOperon(1)二次生长现象的诞生1940年,Monod发现:细菌在含葡萄糖和乳糖的培

2、养基上生长时,细菌先利用葡萄糖,葡萄糖用完后,才利用乳糖;在糖源转变期,细菌的生长会出现停顿,即产生“二次生长曲线”。文献:细胞中存在两种酶,即组成酶与适应酶(诱导酶)。“分解葡糖糖和分解乳糖的两种酶可能来自同一个前体;一般情况下,向分解葡萄糖的酶的转化占优势,当葡萄糖用完以后,则有利于向分解乳糖的酶转化”认识到二次生长的机制问题,中心是搞清适应酶形成过程中诱导底物的作用,即诱导底物是影响酶分子形成的全程呢,还是仅仅激活前体而已。1947年,报告:“酶的适应现象及其在细胞分化中的意义”。(2)乳糖酶的来源之迷1948年,Monod和M.Cohn合作实验:筛选出氨基

3、酸营养缺陷型菌株,然后,先让其在含不带放射性标记的氨基酸培养基上生长,然后再转接到含诱导物和带放射性标记氨基酸的培养基上。乳糖酶的来源:β-半乳糖苷酶是诱导后合成的“全新”分子(3)多学科的综合研究β-半乳糖苷渗透酶β-半乳糖苷转乙酰酶(4)酶的合成与基因调控1951年,Monod与Jacob合作。发现两对基因:Z基因:与合成β-半乳糖苷酶有关;I基因:决定细胞对诱导物的反应。Szilard:I基因决定阻遏物的合成,当阻遏物存在时,酶无法合成,只有诱导物存在,才能去掉该阻遏物。Jacob:结构基因旁有开关基因(即操纵基因),阻遏物通过与开关基因的结合,控制结构基因

4、的表达。1961年,“蛋白质合成的遗传调节机制”论文2、乳糖操纵子操纵子(operon):结构基因(structuralgene)、启动子(promoter,P)和操纵基因(operator,O)。阻遏物基因(inhibitor,i),产生阻遏物(repressor)。阻遏蛋白的负性调节(negativecontrolofrepressor)无乳糖(nolactose):lac操纵子处于阻遏状态(repression)有乳糖(presenceoflactose)lac操纵子即可被诱导(derepression,induction)诱导剂(inducer):别乳糖、

5、半乳糖、IPTG(异丙基硫代半乳糖苷)乳糖操纵子(lacoperon)的调控方式CAP的正性调节(PositiveControlofCAP)CAP(cataboliteactivatorprotein)─分解代谢基因激活蛋白同二聚体DNA结合区cAMP(cyclicAMP)结合位点二、真核生物基因表达的调控DNA水平的调控转录水平的调控转录后水平的调控翻译水平的调控翻译后水平的调控原核生物真核生物一、DNA水平的调控1、基因丢失(geneelimination)受精卵（成体早期）只有一个着丝粒行使功能染色体破碎细胞分裂2、基因扩增基因扩增(geneamplific

6、ation):就是指细胞内某些特定基因的拷贝数专一性的大量增加的现象。例如:rRNA和多线染色体它是细胞在短期内为满足某种需要而产生足够的基因产物的一种调控方式。果蝇唾腺染色体3、基因重排基因重排(generearrangement):DNA分子核苷酸序列的重新排列,这些序列的重新排列可以形成新的基因,也可以调节基因的表达。图:限制性内切酶MspI可以切所有的CCGG序列,但是当第二个C被甲基化后就不能切开,但是HpaII仅仅能切开非甲基化的CCGG序列。这两个限制性内切酶称为同切点酶。4、DNA甲基化MspIHpaII5`---mCPG---3`3`---GPC

7、m---5`5`---CPG---3`3`---GPCm---5`半甲基化二、转录水平的调控顺式作用元件反式作用因子1、顺式作用元件(cis-actingelement)DNA分子中对基因表达有调控作用的一段序列,其作用仅影响与其自身处于同一个DNA分子上的基因。非编码序列分启动子(promoter)、增强子(enhancer)、沉默子(silencer)启动子TATA盒,-25bp上游启动子元件(upstreampromotorelements,UPE),CAAT盒,-75bp;GC序列等增强子:远离转录起始点(1~30kb),增强启动子转录活性DNA序列,与方

8、向、距离无