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1、9 遗传的分子基础遗传的分子基础q基因的概念及其发展基因的概念及其发展q基因的本质基因的本质q基因的表达功能基因的表达功能q基因表达调控基因表达调控19.1 基因的概念及其发展基因的概念及其发展基因的研究历史：基因的研究历史：v18821882年，孟德尔年，孟德尔 遗传颗粒学说遗传颗粒学说v19091909年，年，W.Johansen (W.Johansen (丹麦丹麦) )首先使用首先使用“基因基因”一词一词v19251925年，年，T.H T.H MorgenMorgen证明基因是在染色体上呈直线排列的证明基因是在染色体上呈直线排列的遗传单位遗传单位v19571957年，年，S.Benze
2、rS.Benzer用大肠杆菌用大肠杆菌T4T4噬菌体为材料，噬菌体为材料，在在DNADNA分分子水平上子水平上，证明，证明基因是基因是DNADNA分子上的一个特定区段，其功分子上的一个特定区段，其功能是独立的遗传单位。能是独立的遗传单位。2谈家桢先生（谈家桢先生（1909-20081909-2008）是国际著名遗传学家，）是国际著名遗传学家，5050年代回国从事基因研究工作年代回国从事基因研究工作中国现代遗传学奠基人之一中国现代遗传学奠基人之一，是一位杰出的科学，是一位杰出的科学家和教育家。中国遗传学第一人。家和教育家。中国遗传学第一人。新中国成立后，他在复旦大学建立了中国第一个新中国成立后，
3、他在复旦大学建立了中国第一个遗传学专业遗传学专业，创建了第一个遗传学研究所，组建，创建了第一个遗传学研究所，组建了第一个生命科学学院，并担任中国特大型综合了第一个生命科学学院，并担任中国特大型综合性辞典大辞海的副主编。性辞典大辞海的副主编。 3v8080年代初，发达国家来我国采血进行基因的研年代初，发达国家来我国采血进行基因的研究，造成基因资源的流失究，造成基因资源的流失v安徽安庆地区的农村作为采集点，是因为类似安徽安庆地区的农村作为采集点，是因为类似地区人口流动性小，血缘关系相对稳定，服用地区人口流动性小，血缘关系相对稳定，服用药物较少。药物较少。v从村民的家谱推断，当地人在本地有千余年的从
4、村民的家谱推断，当地人在本地有千余年的定居历史定居历史v所以美方研究机构认为他们的基因没有被所以美方研究机构认为他们的基因没有被“污污染染”，可以更方便地查出中国人的基因特征，可以更方便地查出中国人的基因特征，是非常理想的破解东方人群基因密码的试验场是非常理想的破解东方人群基因密码的试验场49.2 基因的本质基因的本质遗传物质的确定遗传物质的确定1 1、肺炎双球菌转化实验、肺炎双球菌转化实验2 2、噬菌体感染实验（、噬菌体感染实验（3232P P、3535S S）因此得出结论：因此得出结论：DNADNA是遗传信息的载体是遗传信息的载体极少数的病毒以极少数的病毒以RNARNA为遗传物质，如天花病
5、毒、流感为遗传物质，如天花病毒、流感病毒等。病毒等。 5以上实验说明，加热杀死的以上实验说明，加热杀死的S S型细菌，在其细胞内可能存型细菌，在其细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入在一种转化物质，它能通过某种方式进入R R型细胞，并使型细胞，并使R R型细胞获得稳定的遗传性状。型细胞获得稳定的遗传性状。格里菲斯的实验格里菲斯的实验6q19441944年美国的埃弗雷年美国的埃弗雷(O(OAvery)Avery)、麦克利奥特、麦克利奥特(C. Macleod)(C. Macleod)及麦克卡蒂及麦克卡蒂(M(MMccartyMccarty) )等人在等人在格里菲斯格里菲斯工作的基础上
6、，对工作的基础上，对转化的本质进行了深入的研究（体外转化实验）转化的本质进行了深入的研究（体外转化实验） q从活的从活的S S菌中抽提各种细胞成分（菌中抽提各种细胞成分（DNADNA、RNARNA、蛋白质、荚膜、蛋白质、荚膜多糖等）多糖等）对各组分进行转化试验。对各组分进行转化试验。证明了转化因子（证明了转化因子（DNADNA）是遗传物质，）是遗传物质，证实了蛋白质不是遗传物质。证实了蛋白质不是遗传物质。 735S35S标记的噬菌体蛋白质外壳在感染宿主菌细胞后，并未标记的噬菌体蛋白质外壳在感染宿主菌细胞后，并未进入宿主菌细胞内部而是留在细胞外面。进入宿主菌细胞内部而是留在细胞外面。被被32P3
7、2P标记的噬菌体感染宿主菌细胞后，测定宿主菌的同标记的噬菌体感染宿主菌细胞后，测定宿主菌的同位素，发现位素，发现32P32P主要集中在宿主菌细胞内。主要集中在宿主菌细胞内。所以所以噬菌体感染宿主菌细胞时进入细胞内的主要是噬菌体感染宿主菌细胞时进入细胞内的主要是DNADNA8q原核生物原核生物DNA分子中有基分子中有基因重叠现象因重叠现象q真核生物真核生物DNA分子中普遍分子中普遍存在非编码顺序存在非编码顺序( (内含子内含子) )q编码的核苷酸顺序携带编码的核苷酸顺序携带着遗传信息着遗传信息ATGCCGAGTCAGACTACGAGENE1GENE2插入顺序插入顺序编码区编码区DNA:ACGTG
8、GCCAGCCThrTrpProAlaAA:内含子内含子DNA分子的结构特征9基因、基因、DNADNA、染色体的关系：、染色体的关系：基因基因遗传的基本功能单位遗传的基本功能单位DNADNA基因的载体基因的载体染色体染色体DNADNA的载体的载体10中心法则中心法则描述描述DNADNA、RNARNA、蛋白质三者关系的过程称为遗传信息的、蛋白质三者关系的过程称为遗传信息的中心法则。中心法则。119.3 9.3 基因的表达功能基因的表达功能DNA的复制的复制RNA的转录的转录蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成129.3.1 DNA9.3.1 DNA的复制的复制半保留复制半保留复制复制复制过程过程13
9、1、半保留复制半保留复制q当细胞分裂当细胞分裂, DNA, DNA进行复制时，双螺旋结构解开而成为进行复制时，双螺旋结构解开而成为单链，用于合成新的互补链。单链，用于合成新的互补链。q子代细胞出现新的子代细胞出现新的DNADNA双链，其中一股单链是从亲代完双链，其中一股单链是从亲代完整地接受过来的。整地接受过来的。q另一股单链完全重新合成，且按碱基配对原则互补。另一股单链完全重新合成，且按碱基配对原则互补。142、DNA复制过程复制过程16A A、DNADNA双螺旋的解旋双螺旋的解旋Y拓扑异构酶拓扑异构酶YDNADNA解链酶解链酶Y单链单链DNADNA结合蛋白结合蛋白17|复制叉复制叉-复制开
10、始后由于复制开始后由于DNADNA双链解开，在两股单链双链解开，在两股单链上进行复制，形成在显微镜下可看到的叉状结构，称上进行复制，形成在显微镜下可看到的叉状结构，称为为复制叉复制叉复制叉复制叉一条模板链为一条模板链为3 53 5前导链前导链一条模板链为一条模板链为5 35 3随后链随后链18B B、引发、引发DNADNA聚合酶合成方向聚合酶合成方向5 35 3DNADNA聚合酶聚合酶只能延长已存在的只能延长已存在的DNADNA链链DNADNA复制时，先由复制时，先由RNARNA聚合酶聚合酶在在DNADNA模板上合成一段模板上合成一段RNARNA引引物物，再由，再由DNADNA聚合酶从聚合酶从
11、RNARNA引引物物33端开始合成新的端开始合成新的DNADNA新新链链5319q5 35 3随后链形成冈崎随后链形成冈崎片段片段q冈崎用电子显微镜看到冈崎用电子显微镜看到了了DNADNA复制过程中出现一复制过程中出现一些不连续片段，这些不些不连续片段，这些不连续片段只存在连续片段只存在与与DNADNA复复制叉上其中的一股。后制叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片来就把这些不连续的片段称为冈崎片段。段称为冈崎片段。q随后链需要多个引物随后链需要多个引物C、冈崎片段冈崎片段 与半不连续复制与半不连续复制5320D D、终止、终止|由由RNAHRNAH降解降解RNARNA引物引物|并由并由DNA
12、DNA聚合酶聚合酶将缺口补齐将缺口补齐|再由再由DNADNA连接酶连接酶将冈崎片段连在一起形成大分子将冈崎片段连在一起形成大分子DNADNA21322真核生物染色体线性真核生物染色体线性DNADNA分子末端的结构分子末端的结构作用：作用：保护染色体末端免受损伤，使染色体保持稳定保护染色体末端免受损伤，使染色体保持稳定与核纤层相连，使染色体得以定位与核纤层相连，使染色体得以定位 3 3、真核生物的端粒、真核生物的端粒23T端粒本身没有任何密码功能端粒本身没有任何密码功能，它就像一顶高帽子置于，它就像一顶高帽子置于染色体头上。染色体头上。T在新细胞中，细胞每分裂一次，染色体顶端的端粒就在新细胞中，
13、细胞每分裂一次，染色体顶端的端粒就缩短一次，当端粒不能再缩短时，细胞就无法继续分缩短一次，当端粒不能再缩短时，细胞就无法继续分裂了。裂了。T这时候细胞也就到了普遍认为的分裂极限并开始死亡。这时候细胞也就到了普遍认为的分裂极限并开始死亡。因此，端粒被科学家们视为因此，端粒被科学家们视为“生命时钟生命时钟”。24T生殖细胞和癌细胞内的染色体端粒是如何长时间不被缩短生殖细胞和癌细胞内的染色体端粒是如何长时间不被缩短的原因：的原因：T19841984年，分子生物学家在对单细胞生物进行研究后，发现年，分子生物学家在对单细胞生物进行研究后，发现了一种能维持端粒长度的了一种能维持端粒长度的端粒酶端粒酶，并揭
14、示了它在人体内的，并揭示了它在人体内的奇特作用：奇特作用：T除了人类生殖细胞和部分体细胞外，端粒酶几乎对其他所除了人类生殖细胞和部分体细胞外，端粒酶几乎对其他所有细胞不起作用，但它却能维持癌细胞端粒的长度，使其有细胞不起作用，但它却能维持癌细胞端粒的长度，使其无限制扩增。无限制扩增。 25复制过程中各种酶和蛋白质因子的作用复制过程中各种酶和蛋白质因子的作用269.3.2 RNA9.3.2 RNA的转录和加工的转录和加工271、转录（、转录（不对称转录不对称转录）转录转录-生物体以生物体以DNADNA为模板合成为模板合成RNARNA的过程的过程转录所需的酶叫转录所需的酶叫RNARNA聚合酶聚合酶
15、（依赖（依赖DNADNA的的RNARNA聚合酶）聚合酶）RNARNA聚合酶聚合酶合成方向为合成方向为535328RNARNA聚合酶聚合酶（转录酶转录酶）结合到）结合到DNADNA上，向前移动，使上，向前移动，使DNADNA双链双链渐渐解开渐渐解开以其中具有转录活性的一条链（以其中具有转录活性的一条链（3 53 5）为模板，将游离）为模板，将游离的核苷酸单体的核苷酸单体AGCAGCU U按碱基互补原则合成按碱基互补原则合成RNARNA分子链分子链转录后的转录后的DNADNA区域又重新形成双螺旋结构区域又重新形成双螺旋结构模板链模板链2953zRNARNA聚合酶聚合酶合成方向均为合成方向均为535
16、3方向方向30DNADNA上带有生物体的全部遗传信息，但生物体上带有生物体的全部遗传信息，但生物体各种不同功能的细胞和组织是极其复杂的，各种不同功能的细胞和组织是极其复杂的，转录时只需转录那些分化细胞所需的信息转录时只需转录那些分化细胞所需的信息。如：对红细胞，需要血红蛋白才能起到运送氧气的作如：对红细胞，需要血红蛋白才能起到运送氧气的作用，因此必须从用，因此必须从DNADNA上转录下血红蛋白基因。上转录下血红蛋白基因。对胰岛细胞，需要转录的是指导合成胰岛素的基因。对胰岛细胞，需要转录的是指导合成胰岛素的基因。31hnRNA（核不均一核不均一RNARNA） 2、转录后的修饰转录后的修饰34A
17、A、真核生物、真核生物mRNAmRNA前体的剪接前体的剪接q首、尾的修饰首、尾的修饰 5-5-端端 加帽加帽 (m(m7 7GpppApN)GpppApN) 3- 3-端端 poly Apoly A尾巴的生成尾巴的生成q断裂基因断裂基因(split gene) (split gene) 外显子外显子( (exonexon) ) 内含子内含子( (intronintron) )3536B、原核生物、原核生物mRNA的特点的特点q原核生物原核生物mRNAmRNA转录后不加工转录后不加工q多顺反子转录：多顺反子转录：q几个结构基因转录在一条几个结构基因转录在一条mRNAmRNA链链上上q转录和翻译同
18、时偶连，转录和翻译同时偶连， mRNAmRNA尚未转录完全，蛋白质尚未转录完全，蛋白质合成就已开始，寿命短合成就已开始，寿命短3719641964年，年，TeminTemin提出逆转录假设提出逆转录假设19701970年，年， TeminTemin和和BatiomoreBatiomore同时分别从致癌的同时分别从致癌的RNARNA病病毒中发现逆转录酶毒中发现逆转录酶3、逆转录现象和逆转录酶、逆转录现象和逆转录酶38逆转录酶逆转录酶逆转录活性逆转录活性(RNA(RNA指导的指导的DNADNA聚合酶聚合酶) )RNaseH 活性活性DNA聚合酶活性聚合酶活性(DNA(DNA指导的指导的DNADNA
19、聚合酶聚合酶) )杂化双链逆转录酶逆转录酶RNaseH整合整合细胞内复制逆转录酶逆转录酶RNA模板单链DNA双链DNAcDNA39mRNA-mRNA-模板模板（半衰期短）（半衰期短）tRNAtRNA-搬运工具搬运工具rRNArRNA-构成核糖体作为蛋白质合成场所构成核糖体作为蛋白质合成场所（含量最多）（含量最多） 9.3.3 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成按细胞核中按细胞核中DNADNA指令，以指令，以mRNAmRNA为模板，用为模板，用tRNAtRNA为运为运载工具，在核糖体内把细胞质中氨基酸有序的排列载工具，在核糖体内把细胞质中氨基酸有序的排列起来的过程起来的过程蛋白质的生物合成过程。蛋
20、白质的生物合成过程。 此过程在遗传学上称为此过程在遗传学上称为转译转译或或翻译翻译。401 1、遗传密码、遗传密码41现已证明：自然界采用现已证明：自然界采用3 3个核苷酸作为一个密码个核苷酸作为一个密码子来编码一种氨基酸。子来编码一种氨基酸。这种遗传密码又称为三联密码。（这种遗传密码又称为三联密码。（6060年代破译）年代破译）4 4种核苷酸语言种核苷酸语言 20 20种氨基酸语言种氨基酸语言遗传密码遗传密码翻译翻译42起始密码起始密码43THolley霍利、霍利、TKhorana科拉纳科拉纳TNirenberg尼伦伯格尼伦伯格破译破译三人因为在遗传密码三人因为在遗传密码( (或称生命密码或
21、称生命密码) )方面的研究而获诺贝尔医学奖方面的研究而获诺贝尔医学奖441.1.读码连续性读码连续性2.2.简并性简并性3.3.摆动性摆动性4.4.通用性通用性5.5.有起始子有起始子( (AUGAUG) )和终止子和终止子( (UAG,UAA,UGAUAG,UAA,UGA) )遗传密码的特点遗传密码的特点452、 tRNA和氨基酰和氨基酰-tRNA氨基酰氨基酰- -tRNAtRNA合成酶具有绝对专一性合成酶具有绝对专一性氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰-tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATPAMP+PPi46DNADNA双链双链 转录转录 翻译翻译均为反向互补均为反向互补qt
22、RNAtRNA的的33端端CCA-OHCCA-OH是氨基酸的结合位点是氨基酸的结合位点qtRNAtRNA的反密码子环与的反密码子环与mRNAmRNA的密码配对的密码配对473 3、活化氨基酸的缩合、活化氨基酸的缩合起动、延长、终止起动、延长、终止三个阶段三个阶段这三个阶段在原核生物和真核生物类似这三个阶段在原核生物和真核生物类似现以原核生物中的过程加以介绍现以原核生物中的过程加以介绍48A A、起动阶段：、起动阶段：430S30S起动复合物的形成：起动复合物的形成：430S-mRNA-fmet-tRNA30S-mRNA-fmet-tRNAfmetfmet起动因子：起动因子：原核生物中存在原核生
23、物中存在3 3种起始种起始因子，分别称为因子，分别称为IF1-3IF1-3。在真核生物中存在在真核生物中存在9 9种起种起始因子（始因子（eIFeIF）。）。其作用主要是促进核蛋其作用主要是促进核蛋白体小亚基与起动白体小亚基与起动tRNAtRNA及模板及模板mRNAmRNA结合结合SD序列序列先形成先形成mRNA-30S-IF3mRNA-30S-IF3复合物复合物然后在然后在IF1IF1、IF2IF2参与下参与下, mRNA-30S-IF3, mRNA-30S-IF3进一步与进一步与fmet-tRNAfmet fmet-tRNAfmet 、GTPGTP相结合，并释相结合，并释放放IF3IF3，
24、形成，形成30S30S起始复合物：起始复合物：49原核原核mRNAmRNA的起动部位由一段富含嘌呤的特殊核的起动部位由一段富含嘌呤的特殊核苷酸顺序组成，称为苷酸顺序组成，称为SDSD序列序列（核蛋白体结合位（核蛋白体结合位点，点，RBSRBS），可被核蛋白体小亚基辨认结合。），可被核蛋白体小亚基辨认结合。真核生物中的真核生物中的mRNAmRNA具有帽子结构，已知需一种具有帽子结构，已知需一种特殊的特殊的帽子结合蛋白（帽子结合蛋白（CBPCBP）以识别此结构。以识别此结构。 50470S70S起动复合体的形成：起动复合体的形成：450S50S大亚基与复合体结合大亚基与复合体结合， GTPGTP被
25、水解，被水解，IF1IF1和和IF2IF2从复合物上从复合物上脱落。脱落。4此时，此时，tRNAtRNAfmetfmet的反密码的反密码UACUAC与与mRNAmRNA上的起动密码上的起动密码AUGAUG互补结合，互补结合，tRNAtRNAfmetfmet结合在核蛋白的结合在核蛋白的P P位（给位）。位（给位）。 51B、肽链延长阶段：、肽链延长阶段：进位：进位：与与mRNAmRNA下一个密码下一个密码相对应的氨基酰相对应的氨基酰tRNAtRNA进入进入核蛋白体的受位。核蛋白体的受位。此步骤需此步骤需GTPGTP，MgMg2+2+，和，和EFEF参与。参与。 52成成肽肽：在在转转肽肽酶酶的的
26、催催化化下下，将将P P位位上上的的tRNAtRNA所所携携带带的的肽肽酰酰基基转转移移到到A A位位( (受受位位) )上上的的氨氨基基酰酰tRNAtRNA上上，与与其其-氨氨基基缩缩合合形成肽键。形成肽键。此步骤需此步骤需MgMg2+2+，K K+ +。P P位位上上已已失失去去肽肽酰酰基基的的tRNAtRNA从从核核蛋蛋白白上上脱落。脱落。53移位：移位：核蛋白体向核蛋白体向mRNAmRNA的的3-3-端滑端滑动相当于一个密码的距离，同时使动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基肽酰基tRNAtRNA从从A A位移到位移到P P位。位。此步骤需此步骤需EFEF（EFGEFG）、）、GTPGT
27、P和和MgMg2+2+参参与。与。此时，核蛋白体的此时，核蛋白体的A A位留空，与下位留空，与下一个密码相对应的氨基酰一个密码相对应的氨基酰tRNAtRNA即可即可再进入，重复以上循环过程，使多再进入，重复以上循环过程，使多肽链不断延长。肽链不断延长。54C、肽链终止阶段：、肽链终止阶段：核核蛋蛋白白体体沿沿mRNAmRNA链链滑滑动动，不不断断使使多多肽肽链延长，直到终止信号进入受位。链延长，直到终止信号进入受位。 1 1识识别别：释释放放因因子子RFRF识识别别终终止止密密码码，进入核蛋白体的进入核蛋白体的A A位。位。 2 2水水解解：RFRF使使转转肽肽酶酶变变为为水水解解酶酶，多多肽
28、肽链链与与tRNAtRNA之之间间的的酯酯键键被被水水解解，多多肽链释放。肽链释放。 3 3解离：解离：通过水解通过水解GTPGTP，使核蛋白体，使核蛋白体与与mRNAmRNA分离，分离，tRNAtRNA、RFRF脱落，核蛋白脱落，核蛋白体解离为大、小亚基。体解离为大、小亚基。 5556多聚核糖体多聚核糖体q在一条在一条mRNAmRNA链上，多个核糖体呈串珠状排列（间隔链上，多个核糖体呈串珠状排列（间隔8080个核个核苷酸），多个核糖体同时在一条苷酸），多个核糖体同时在一条mRNAmRNA上进行翻译上进行翻译q大大加速蛋白质合成的速度，提高了大大加速蛋白质合成的速度，提高了mRNAmRNA的利
29、用率的利用率57蛋蛋白白质质合合成成示示意意图图589.3.4 蛋白质的加工蛋白质的加工q切除切除N端的端的fMet或或Metq形成二硫键形成二硫键q磷酸化磷酸化q糖基化糖基化原核生物：不能进一步加工原核生物：不能进一步加工真核生物：内质网、高尔基体对蛋白质进一步加工真核生物：内质网、高尔基体对蛋白质进一步加工59+原核生物基因表达调控原核生物基因表达调控+真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控9.4 基因表达调控基因表达调控原核生物：转录水平原核生物：转录水平真核生物：转录、翻译等多层次水平真核生物：转录、翻译等多层次水平609.4.1 原核生物原核生物基因表达调控基因表达调控操纵子学说6
30、1 操纵子操纵子原核基因表达的协同单位原核基因表达的协同单位操纵子操纵子结构基因（编码蛋白质，结构基因（编码蛋白质，S）控制部位控制部位操纵基因（操纵基因（operator, O）启动子（启动子（premotor, P）19601961年由雅各布（年由雅各布（FJacob）和莫诺（）和莫诺（JMonod）对）对E.coli研究基础上提出研究基础上提出62 调节基因调节基因 阻遏蛋白阻遏蛋白 启动子启动子 操纵基因操纵基因63大肠杆菌乳糖操纵子模型大肠杆菌乳糖操纵子模型64葡萄糖效应葡萄糖效应（降解物阻遏）降解物阻遏）大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中生长时，大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基
31、中生长时，细菌首先利用葡萄糖，不利用乳糖细菌首先利用葡萄糖，不利用乳糖当葡萄糖消耗尽时，细菌经过一个停滞期，再在乳当葡萄糖消耗尽时，细菌经过一个停滞期，再在乳糖的诱导下产生乳糖酶，并开始利用乳糖。糖的诱导下产生乳糖酶，并开始利用乳糖。4对代谢降解物敏感的操纵子受到降解物的阻遏对代谢降解物敏感的操纵子受到降解物的阻遏6566乳糖操纵子的降解物阻遏乳糖操纵子的降解物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表达达CAP基因基因结构基因结构基因TCAPOCAP结结合部位合部位 RNA聚合酶聚合酶TcAMP -CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代谢产物谢产物腺苷酸腺
32、苷酸环化酶环化酶磷酸二磷酸二酯酶酯酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物与葡萄糖降解物与cAMP的关系的关系cAMPCAP：环腺苷酸受体蛋白（：环腺苷酸受体蛋白（cycilic AMP receptor protein）降低降低cAMP浓度浓度使使CAP呈失活状态呈失活状态增强启动基因增强启动基因与与RNARNA聚合酶聚合酶的结合，增加的结合，增加mRNAmRNA转录活性转录活性679.4.2 真核细胞基因表达调控真核细胞基因表达调控4比原核细胞要精细的多，也复杂得多，是多层次比原核细胞要精细的多，也复杂得多，是多层次的调控的调控4可发生在可发生在DNADNA水平水平转录水平转
33、录水平最重要的调控最重要的调控转录后加工转录后加工翻译水平翻译水平翻译后蛋白质的修饰翻译后蛋白质的修饰68转录水平调控转录水平调控T增强子增强子T转录因子转录因子T组蛋白修饰组蛋白修饰TDNADNA甲基化甲基化69增强子增强子(enhancer)(enhancer)增强基因启动子工作效率的顺式作用序列增强基因启动子工作效率的顺式作用序列( (DNADNA序列序列) )有效的增强子可以位于基因的有效的增强子可以位于基因的55端，也可位于基因的端，也可位于基因的33端，有的还可位于基因的内含子中。端，有的还可位于基因的内含子中。可使基因转录效率提高可使基因转录效率提高1010200200倍，甚至上
34、千倍倍，甚至上千倍70沉默子沉默子减弱或抑制启动子的活性减弱或抑制启动子的活性71绝缘子绝缘子(insulator)(insulator)：长约几百个核苷酸对长约几百个核苷酸对通常位于启动子同正调控元件通常位于启动子同正调控元件( (增强子增强子) )或负调控因子之间或负调控因子之间的一种调控序列的一种调控序列绝缘子本身对基因的表达既没有正效应，也没有负效应，绝缘子本身对基因的表达既没有正效应，也没有负效应，其作用只是不让其他调控元件对基因的活化效应或失活效其作用只是不让其他调控元件对基因的活化效应或失活效应发生作用。应发生作用。72转录因子转录因子能识别启动子、增强子或特定序列而调控基因表能
35、识别启动子、增强子或特定序列而调控基因表达的达的蛋白质蛋白质。73组蛋白修饰组蛋白修饰当核小体串珠盘绕成螺旋状时，染色质纤维呈致密结构，当核小体串珠盘绕成螺旋状时，染色质纤维呈致密结构，因此因此DNA无法进行转录无法进行转录在核小体核心组蛋白的在核小体核心组蛋白的“尾巴尾巴”上存在着可被化学修饰的氨上存在着可被化学修饰的氨基酸基酸当核小体核心组蛋白的当核小体核心组蛋白的“尾巴尾巴”发生发生高度乙酰化高度乙酰化后，染色质后，染色质纤维成疏松状态，使纤维成疏松状态，使DNA易于转录易于转录74DNADNA甲基化甲基化主要是胞嘧啶被甲基化，形成主要是胞嘧啶被甲基化，形成5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶甲基化
36、若发生于启动子附近，则抑制转录甲基化若发生于启动子附近，则抑制转录只是暂时关闭基因转录只是暂时关闭基因转录751 1、为什么、为什么DNADNA复制一定是从复制一定是从5 3?5 3?2 2、癌细胞如何使其染色体端粒保持在一定长、癌细胞如何使其染色体端粒保持在一定长度上度上? ?761、染色体的基本结构单位是（、染色体的基本结构单位是（ ）A、端粒、端粒 B、核小体、核小体 C、染色体纤维、染色体纤维 D、着丝粒、着丝粒2、下列对端粒描述、下列对端粒描述不正确的是不正确的是（）（）A、端粒的作用是保护染色体末端、端粒的作用是保护染色体末端B、端粒和、端粒和核纤层核纤层相连，使染色体定位相连，使
37、染色体定位C、正常细胞中端粒保持不变、正常细胞中端粒保持不变D、癌细胞中端粒保持不变、癌细胞中端粒保持不变习题习题773、最不稳定的、最不稳定的RNA是（），细胞中数量最多的是（），细胞中数量最多的RNA是（）是（）A、mRNA B、rRNA C、tRNA D、都可能、都可能4、关于、关于DNA复制复制错误的说法是错误的说法是（）（）A、首先由拓扑异构酶解旋、首先由拓扑异构酶解旋 B、形成复制叉、形成复制叉C、冈崎片段按、冈崎片段按 3端到端到5端复制端复制 D、引物由、引物由RNA担任担任5、反密码子位于（、反密码子位于（ ）上）上A、mRNA B、rRNA C、tRNA D、DNA786、
38、蛋白质的合成是直接以（）上的密码子的信息指导氨基酸、蛋白质的合成是直接以（）上的密码子的信息指导氨基酸单体合成多肽的过程单体合成多肽的过程A、mRNA B、rRNA C、单链、单链DNA D、双链、双链DNA7、下列对遗传密码描述、下列对遗传密码描述不正确的是不正确的是（）（）A、最早的遗传密码是、最早的遗传密码是Matthei和和Nirenberg破译的破译的B、遗传密码有三个起始密码、遗传密码有三个起始密码C、遗传密码中第三位是易变的，称为、遗传密码中第三位是易变的，称为“摆动摆动”D、遗传密码有三个终止密码、遗传密码有三个终止密码798 8、下列对原核基因表达调控描述、下列对原核基因表达
39、调控描述不正确不正确的是的是 （ ）A A、操纵子包括启动基因、操纵基因和结构基因、操纵子包括启动基因、操纵基因和结构基因B B、乳糖操纵子使大肠杆菌在乳糖和葡萄糖共存时优先利用葡、乳糖操纵子使大肠杆菌在乳糖和葡萄糖共存时优先利用葡萄糖萄糖C C、阻遏蛋白可以和结构基因结合，阻止结构基因的表达、阻遏蛋白可以和结构基因结合，阻止结构基因的表达D D、乳糖可以和阻遏蛋白结合、乳糖可以和阻遏蛋白结合9 9、乳糖操纵子是（、乳糖操纵子是（ ）中基因表达调控系统）中基因表达调控系统A A、原核生物、原核生物 B B、真核生物、真核生物C C、原核生物和真核生物都有、原核生物和真核生物都有 D D、植物、
40、植物1010、操纵子模型中，调节基因的产物是（）、操纵子模型中，调节基因的产物是（）A A、诱导物、诱导物 B B、阻遏物、阻遏物 C C、调节物、调节物 D D、以上都是、以上都是801111、真核生物基因的转录发生在、真核生物基因的转录发生在 （ ） A A、细胞核内、细胞核内 B B、细胞质内、细胞质内 C C、细胞膜上、细胞膜上 D D、内质网上、内质网上1212、下列不属于真核细胞、下列不属于真核细胞mRNAmRNA修饰的有修饰的有 （ ） A A、加、加55帽帽 B B、加、加33帽帽 C C、加、加55多聚多聚A A尾尾 D D、加、加33多聚多聚A A尾尾 81一条一条DNADNA编码链部分序列是：编码链部分序列是：5- TTACTAGTAGCATG- 3 5- TTACTAGTAGCATG- 3 请写出：请写出：(1)(1)互补互补DNADNA链的序列；链的序列；(2) DNA(2) DNA序列转录得到的序列转录得到的mRNAmRNA序列。序列。82Thank you!84
