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1、第十五章第十五章 细胞核与遗传信息细胞核与遗传信息主要内容概述第一节细胞核结构第二节细胞核的遗传信息与基因第三节遗传信息的表达第四节遗传信息表达的调控第五节遗传信息与疾病概述细胞核是生物进化的重要产物，是真核细胞与原核细胞的根本区别所在。Leeuwenhoek1674年首次在鱼类的红细胞中发现细胞核结构；1831年苏格兰人R.Brown第一次使用“细胞核”一词，并确认普遍存在于真核细胞中。 概述原核细胞：无核，遗传物质DNA无膜包裹，分散于胞质局部，称其为拟核。真核细胞：有核，核膜将遗传物质包裹在核内。转录发生在核中，而加工翻译过程在胞质中进行。对于真核细胞而言，细胞核不光是细胞内遗传物质贮存
2、、复制及转录的场所，同样也是细胞各种生理功能，如生长、繁殖、分化的调控中心。概述细胞核的数量、形态、大小及位置，因不同种类的细胞存在差异。一般真核细胞只有一个核成熟的红细胞没有核；肝细胞常有双核；骨骼肌纤维多达上百个；而破骨细胞最多，可达数百个，是目前发现含核最多的细胞。形态以圆形或椭圆形多见，少数呈杆状，分叶状，三角状。概述细胞核的大小常与细胞的分化程度和分解代谢有关，生长代谢旺盛的细胞如卵细胞、肿瘤细胞，其核的直径较大，而分化程度较高的细胞，其核的直径较小。细胞核的大小常用细胞核与细胞质的体积比（核质指数NP公式），即核质比来表示：NP=Vn（Vc-Vn）=VnVpVn细胞核的体积；Vc细
3、胞的体积；Vp细胞质的体积，一般情况下Vp=0.5。核质比大，则核大；核质比小，则核小。如淋巴细胞、胚胎细胞、肿瘤细胞的核质比较大，则细胞核就大;表皮角质细胞、衰老细胞的核质比较小，则细胞核就小。概述细胞核通常位于细胞的中央，但也有偏于细胞一侧的。细胞核结构可伴随细胞的增殖过程而出现周期性的变化，只有处于间期的细胞核才具有完整的形态结构，此时的细胞核称间期核。第一节细胞核结构 间期细胞核的基本结构包括： 核被膜、核基质、核仁、染色质和染色体 一 核被膜电镜下，核被膜结构包括外核膜、内核膜、核间隙、核纤层、核孔和和核孔复合体等结构。第一节 细胞核结构-核被膜（一）外核膜外核膜是核被膜中与胞质相邻
4、的一层膜。（一）外核膜外核膜厚度约为4-10nm，其形态、结构与粗面内质网相似，部分可与粗面内质网膜相连续，外表面亦有核糖体附着，因此处的核糖体可进行蛋白质合成，故外核膜被认为是粗面内质网的特化区域，有利于核被膜与内质网间的物质交换及核被膜的更新。同时，在外核膜的外表面可见有大量的中间丝组成的细胞核骨架，这些中间丝呈网织状分布，这对细胞核在细胞质中空间位置的定位起重要作用。第一节 细胞核结构-核被膜（二）内核膜内核膜是核被膜中与核内容物相邻的一层膜，与外膜成平行排列。内表面有一层纤维状蛋白网附着，称核纤层。第一节 细胞核结构-核被膜（三）核间隙核间隙是指内、外核膜之间的腔隙，内含多种蛋白质和酶
5、类，以及液体状不定型的其他物质，并与粗面内质网相通。第一节 细胞核结构-核被膜（四）核纤层核纤层是一层附着于内核膜内面的纤维状蛋白网。厚度约100nm.电镜下：电子密度高，细丝状结构相互交错呈网状。外层面：与膜蛋白相连；内侧面：与染色质结合。主要由核纤层蛋白组成，该蛋白又有 、 、 r三种多肽。核核 孔孔复复 合合 体体膜蛋白外 膜内 膜 镶 嵌 膜 蛋 白核核 周周 腔腔 cc c cc c c核纤层核纤层染色质（纤维）染色质（纤维）核纤层(nuclear lamina)第一节 细胞核结构-核被膜核纤层的功能1、构成细胞核骨架组分：核纤层蛋白可将内核膜、染色质、核基质有机连接在一起，构成核的
6、支架，称为核骨架。2 、参与核膜结构的形成3 、参与染色质及核的组装 核纤层与染色质的特定结构相结合，除为染色质提供附着点，还能将其有机组织在一起。第一节 细胞核结构-核被膜（五）核孔与核孔复合体核孔是由内、外膜在一定距离处相互融合而成的环状小孔。通常代谢旺盛的细胞，核孔数量则较多。神经元的核孔数量约10000个。核孔的直径也存在较大差异，小者为5070nm，大者可达100150nm。第一节 细胞核结构-核被膜众所周知，细胞核内合成的RNA和核糖体前身需从核内输出到细胞质发挥其作用，而细胞质中合成的蛋白质，如组蛋白、DNA聚合酶、RNA聚合酶同样需输入到细胞核内发挥其作用，核孔便是上述物质出入
7、细胞核内外必经的通道。然而核孔并非简单的小孔洞，而是一个形态可变、结构复杂、功能各样的复合体。Watson称其为核孔复合体。第一节 细胞核结构-核被膜核孔复合体结构：1，孔环颗粒：在核孔周围的内、外核膜缘处，有8对呈对称分布的球状蛋白颗粒2，周边颗粒：在核孔的内、外核膜间有8个蛋白颗粒3，中央颗粒：位于核孔中央，呈粒状或棒状4，细纤丝：上述各类颗粒间均有细纤丝相互连接位于孔膜区的一种复杂结构，包括核孔及其附属的环状物质体系。位于孔膜区的一种复杂结构，包括核孔及其附属的环状物质体系。核孔直径核孔直径8080120120nm中央颗粒中央颗粒（一个）（一个）孔环颗粒孔环颗粒（八对）（八对）核孔复合体
8、核孔复合体(nuclear pore complex,NPC)(nuclear pore complex,NPC)纤维丝纤维丝第一节 细胞核结构-核被膜核孔复合体的生物学作用：1，核孔复合体的物质被动扩散：核孔复合体的中心部分是一个圆柱形的亲水通道，直径为9，长约15。实验表明，直径小于9，分子量小于5000的一些离子、水溶性分子可以自由扩散，穿梭于核质之间。第一节 细胞核结构-核被膜2，核孔复合体的物质主动运输： 亲核蛋白质的核输入：亲核蛋白质：在细胞质内合成，然后输送到细胞核内发挥作用的一类蛋白质。核定位信号：亲核蛋白质含有特殊的信号序列亲核蛋白的核输入机制与其他膜性细胞器的蛋白质输亲核蛋
9、白的核输入机制与其他膜性细胞器的蛋白质输入不同，其区别在于：入不同，其区别在于：由可调节大小的、亲水性的核膜孔通道控制，而不是通过一个跨膜的蛋白质载体；运输过程不切除核定位信号；蛋白质通过核孔复合体运输时，保持完全折叠的天然构象，而当蛋白质输入其他膜性细胞器时，则必须以非折叠的形式运输。第一节 细胞核结构-核被膜2，核孔复合体的物质主动运输： RNA及核糖体亚基的核输出：核孔复合体除了具有亲核蛋白信号受体外,还具有核输出信号受体.RNA及核糖体亚基输入胞质内.第一节 细胞核结构-核基质狭义核基质或核骨架指真核细胞内除去核膜、核纤层、染色质 和核仁以外的由纤维蛋白构成的网架结构。主要成分为蛋白质
10、, ,以非组蛋白为主第一节 细胞核结构-核基质核基质的生物学作用：1，维持细胞核的形态结构2，参与RNA的复制3，参与DNA的转录和基因表达调控4，参与染色体的组建5，机械性支撑第一节 细胞核结构-核仁核仁是真核细胞间期核中最明显的有形结构，普遍存在于真核细胞内。核仁通常表现为单一或多个球形小体，大小、形态和数量随生物的种类、细胞类型和细胞代谢状态而异。蛋白质合成旺盛、生长活跃的细胞，如分泌细胞、卵母细胞、恶性肿瘤细胞等的核仁体积较大，可占25；不具蛋白质合成能力的或合成能力较低的细胞，如肌肉细胞、淋巴细胞和精子等，其核仁较小，或没有。第一节 细胞核结构-核仁核仁在细胞核中的位置不固定，可位于
11、核内的任何部位，但在生长旺盛的细胞中，常趋向于核的边缘，靠近核膜，即发生“核仁趋边”的现象。这种分布可能有利于核内外物质的交换。在细胞周期中，核仁又是一个高度动态的结构，在有丝分裂期间可表现为周期性的消失与重建。第一节 细胞核结构-核仁（一）核仁的化学成分核仁的化学成分蛋白质蛋白质 ：80%80% R N A : 10%R N A : 10% D N A : 8%(rRNAD N A : 8%(rRNA基因基因) )第一节 细胞核结构-核仁（二）核仁的超微形态结构仁仁核核核仁染色质核仁染色质纤维成分纤维成分颗粒成分颗粒成分核仁基质核仁基质非膜性结构非膜性结构1 . 1 . 核仁染色质核仁染色质
12、核核仁仁相相随随染染色色质质核仁周围染色质核仁周围染色质：包围在核仁周围的染色质，包围在核仁周围的染色质，高度螺旋，高度螺旋，属光镜下所见的属光镜下所见的异染色质。异染色质。核仁内染色质核仁内染色质：伸入核仁内的染色质，处于非伸入核仁内的染色质，处于非螺旋状态，属常染色质，载有螺旋状态，属常染色质，载有rRNArRNA基因（基因（rDNArDNA）此段）此段DNADNA称核仁组织区（称核仁组织区（NORNOR）它是形）它是形成核仁的部位。成核仁的部位。2.2.纤维成分纤维成分 纤维成分纤维成分：是核仁超微结构中电子密度最：是核仁超微结构中电子密度最高的部分。呈环形或半月形包围浅染区的核高的部分
13、。呈环形或半月形包围浅染区的核仁内染色质，通常由致密的纤维构成，见不仁内染色质，通常由致密的纤维构成，见不到颗粒。到颗粒。主要成分为主要成分为RNARNA与蛋白质，构成核与蛋白质，构成核仁的海绵状网架。仁的海绵状网架。 颗粒成分颗粒成分：是核仁的主要结构，由直径约：是核仁的主要结构，由直径约151520nm20nm的核糖核蛋白的核糖核蛋白(RNP)(RNP)颗粒构成，可被颗粒构成，可被RNARNA酶和蛋白酶消化，这些颗粒是正在加工、酶和蛋白酶消化，这些颗粒是正在加工、成熟的成熟的核糖体亚基的前体颗粒。核糖体亚基的前体颗粒。3.3.颗粒成分颗粒成分4.4.核仁基质核仁基质 核仁基质：或称核仁骨架
14、，是将核仁用RNA酶和DNA酶处理过后(核仁内染色质、纤维结构和颗粒结构均被消化)，在电镜下看到的核仁的残余结构。表现为无定型的蛋白质液态物质。第一节 细胞核结构-核仁（三）核仁的形成与消失 核膜核膜核仁核仁含有含有rDNArDNA的的1010个伸个伸展的间期染色体袢展的间期染色体袢环进入核仁中环进入核仁中机械剪切机械剪切分离的含有不完整分离的含有不完整染色体袢环的核仁染色体袢环的核仁间期间期分裂期分裂期细胞分裂期后末期细胞分裂期后末期细胞有细胞有1 12 2个或个或多个核多个核仁。仁。染色质浓缩、染色质浓缩、rRNArRNA合成停止，合成停止，rDNArDNA袢环逐渐缩袢环逐渐缩回到染色体，
15、核回到染色体，核仁缩小继而消失。仁缩小继而消失。 核仁组织者染色体解旋，核仁组织者染色体解旋，rDNArDNA伸展成袢样，在酶伸展成袢样，在酶的作用下合成的作用下合成rRNArRNA，经，经积累和包装积累和包装rDNArDNA袢环周袢环周围又组建成新的核仁。围又组建成新的核仁。核仁（有）核仁（有）核仁（消失）核仁（消失）核仁（再现）核仁（再现）第一节 细胞核结构-核仁（四）核仁的生物学作用合成合成RNA和装配核糖体的大、小亚基和装配核糖体的大、小亚基。rDNA转录转录rRNA(45S rRNA前体、纤维状前体、纤维状)颗粒状颗粒状(18s 5.8s 28srRNA、蛋白质颗粒）蛋白质颗粒）剪切
16、加工剪切加工加工包装加工包装核糖体核糖体亚基亚基第一节 细胞核结构-染色质与染色体细胞核内被碱性染料染色的物质，是同一种物质在细胞不同时期的两种表现形式。细胞分裂时具有特定形态结构,称染色体 (chromosome)。在细胞间期的存在形式，称染色质 (chromatin)。第一节 细胞核结构-染色质与染色体（一）染色质的化学组成染染色色质质D N A蛋蛋 白白 质质少量少量RNA组蛋白组蛋白（稳定）（稳定）：H1、H2A、H2B、H3、H4非组蛋白非组蛋白（不稳定）（不稳定）第一节 细胞核结构-染色质与染色体1 1，DNADNADNA是染色质的主要组成成分，贮存遗传信息，含量稳定；每条染色体只
17、含1个DNA分子；基因：能合成功能多肽或RNA序列所具备的全部核酸序列，即DNA序列；基因组(genome)：细胞内一整套遗传物质的总和。人的基因组为：3.0109。第一节 细胞核结构-染色质与染色体DNADNA序列根据其在基因组中出现的次数不同，可分为3 3类：高度重复序列：百万次，占DNA的20%以上，构成结构异染色质，一般不转录。中度重复序列：10105次，多数是不编码的序列，构成间隔序列，但有一些是有编码功能的基因单一序列：一次，真核生物的绝大多数结构基因(有编码功能的基因)是属于单一序列。第一节 细胞核结构-染色质与染色体2，组蛋白真核细胞特有的蛋白质，是构成染色质的主要蛋白质成分，
18、属含精氨酸和赖氨酸的碱性蛋白。组蛋白功能： 参与染色体的构建； 维持染色体结构； 抑制DNA的复制和转录。第一节 细胞核结构-染色质与染色体3，非组蛋白酸性蛋白质，带负电荷，富含门冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸，种类多,具有种属和组织特异性，与DNA特异性结合，在整个细胞周期都能合成。第一节 细胞核结构-染色质与染色体非组蛋白的功能功能功能1.1.帮助帮助DNADNA分子折叠，有利于分子折叠，有利于DNADNA的复制和转录。的复制和转录。2.2.启动基因复制。启动基因复制。3.3.控制基因转录，调节基因表达。控制基因转录，调节基因表达。第一节 细胞核结构-染色质与染色体染色质的基本结构单位核小体核
19、小体的结构要点包括：核小体是由含200个左右的碱基对的DNA和5种组蛋白 （H2A、H2B、H3、H4和H1） 组成。其中， H2A、H2B、H3、H44种组蛋白各2分子，共同组成一个扁圆柱形的组蛋白八聚体。含140个碱基对的DNA在其外表缠绕1.75圈，形成核小体核心。第一节 细胞核结构-染色质与染色体其余60个碱基对的DNA构成与相邻核小体的联系段，成为连接线，组蛋白H1位于连接线上。核小体核心与含1分子的组蛋白H1的连接线共同组成一个完整的核小体。核小体为染色体的一级结构。第一节 细胞核结构-染色质与染色体（二）染色质的基本结构单位 核小体核核小小体体核心颗粒核心颗粒连接部连接部DNAD
20、NA分子：分子：140140160160bpbp，1.751.75圈圈组蛋白：组蛋白：2 2（H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4）八聚体）八聚体核心核心组蛋白：组蛋白：H H1 1DNADNA分子：分子：6060bpbpH2BH2BH4球状组蛋白核心球状组蛋白核心DNA双螺旋双螺旋(140bp、1.75圈）圈）H4H3H3H4H2AH2AH2BH2B连接连接DNA（60bp）H3H4H3H2AH2A 10nm H1 H1核核小小体体将将DNA分子长度压缩分子长度压缩1/7。八聚体八聚体DNADNA连接部连接部核小体核小体（10nm）（三）染色质的四级结构模型（三
21、）染色质的四级结构模型螺线管螺线管（30nm）超螺线管超螺线管（00nm）染色单体染色单体压缩压缩6倍倍压缩压缩40倍倍压缩压缩5倍倍DNADNA压缩压缩10倍倍组蛋白组蛋白+ +一级一级二级二级三级三级四级四级第一节 细胞核结构-染色质与染色体（五）染色体的结构与特征在光镜下分为几部分：1，染色单体：细胞分裂中期可见每条染色体都由两条染色单体组成，也称姐妹染色体。2，主縊痕：在两条染色单体相邻处，由于DNA分子的双链盘曲折叠，可形成一处向内凹陷的縊痕3，着丝粒：又称连离粒，位于主縊痕的内部，是两条染色单体相互连接的部位。第一节 细胞核结构-染色质与染色体4，动粒：位于主縊痕处，两条染色单体各
22、自外侧表层可见的特化板层结构，又称着丝点，是微管蛋白集中之处。5，染色体臂：由于着丝粒的出现，可将绝大多数染色体明显分为长短不等的两段，称染色体臂。6，次縊痕：除主縊痕外，还有另一染色较浅的縊痕部位，称次縊痕。7，随体：有些染色体的短臂上，有一个棒状或球状结构，称随体。第一节 细胞核结构-染色质与染色体8，端粒：是染色体末端的特化部位，为一特殊的核苷酸序列，人体细胞中该序列为GGGTAA9，染色体带：染色体特定部位被显带技术处理后，染色体沿长轴显示出宽窄和亮度不同的带纹。染色单体染色单体主缢痕（初缢痕）主缢痕（初缢痕）次缢痕次缢痕着丝粒着丝粒短臂短臂（p）长臂长臂（q）主要成分蛋白质主要成分蛋
23、白质含高度重复含高度重复DNA外层外层中层中层内层内层纺锤体微管纺锤体微管姐妹染色单体姐妹染色单体着丝点（动粒）着丝点（动粒）随体随体常染色质区常染色质区异染色质区异染色质区染色体各部的主要结构染色体各部的主要结构染色体各部的主要结构：染色体各部的主要结构：第一节 细胞核结构-人体正常核型与基因组（一）核型:核型是指染色体组在有丝分裂中期的表型，是染色体数目、大小、形态特征的总和。核型分析:是在对染色体进行测量计算的基础上，根据各染色体相对恒定的形态特征，进行分组、排列、配对并进行形态分析的过程。人类染色体和染色体病人类的正常核型人类的正常核型1212354121324正常男性：正常男性：46
24、，XY正常女性：正常女性：46，XX正常人体细胞染色体带型模式图正常人体细胞染色体带型模式图第一节 细胞核结构-人体正常核型与基因组（二）基因组生物体内单倍体染色体的组合称为基因组，代表了生物体储存的全部遗传信息。染色体为确保细胞传代中遗传信息的稳定而不发生基因变异，必须具备以下3个结构要素：1 DNA复制起点 这是染色体自我复制，维持细胞内全部基因世代传递的关键。2 着丝粒 能使复制后的染色体平均分配到子细胞中。3 端粒 每条染色体能保持独立性和稳定性的关键。第二节 细胞核的遗传信息与基因遗传信息：从亲代获得，并能遗传给后代的物质。基本化学组分是核酸通过核苷酸的碱基特定排列顺序，以DNA为载
25、体，经DNA分子自我复制转录RNA及合成蛋白质等方式，将亲代的遗传物质传递到子代细胞。基因：能合成功能多肽或RNA序列所具备的全部核酸序列，即DNA序列。基因组：指细胞内一整套遗传物质的总和。人类基因包括22条常染色体和XY两条性染色体上全部的遗传物质，以及线粒体上占总量2%的遗传物质。第二节 细胞核的遗传信息与基因三、基因的结构1 1，原核细胞的基因结构：由编码区和非编码区构成，编码区上游的非编码区中有启动子，控制着RNA聚合酶的结合，整个编码区碱基序列能够编码蛋白质。而非编码不能编码。特点：编码区是连续的，不间隔的R1040bpY780bpA825bpZ3510bpOP调节基因启 动子操纵
26、基因结构基因第二节 细胞核的遗传信息与基因2，真核细胞的基因结构：由编码区和非编码区构成，编码区可分为外显子和内含子，外显子与内含子相间排列，能够编码蛋白质的碱基序列是外显子，不能编码蛋白质的是内含子。 特点：编码区是不连续的，间隔的 第二节 细胞核的遗传信息与基因3，人类结构基因的组成外显子和内含子：基因内部具有编码功能的序列称为外显子，无编码功能的序列称为内含子。启动子：是能被RNA聚合酶识别并结合的特异性DNA序列，决定真核细胞基因转录的起始部。增强子：是一段能够加速基因转录的调节性序列。终止子：位于结构基因末端，具有转录终止功能的特定序列。第三节 遗传信息的表达概述：通过DNA复制，转
27、录mRNA ，再由RNA指导翻译成特定的蛋白质，这样遗传信息才能表达。 核心:转录和翻译转 录场所：细胞核模板：DNA的一条链原料：核糖核苷酸条件：ATP和酶产物：RNA碱基互补配对：G-C C-G T-A A-U遗传信息流动：DNA-mRNA第三节 遗传信息的表达一、原核生物的转录过程 转录起始阶段:RNA聚合酶的亚基辨认起始点,使全酶与启动子结合并形成复合物;之后,DNA双链从局部打开,按碱基互补配对原则进行起始的转录.转录的延长阶段:核心酶沿模板链35方向移动,使DNA不断解旋,并按模板的碱基序列配对,加入ATP,GTP,CTP,UTP.边解旋边转录.转录的终止阶段:分因子依赖终止和因子
28、非依赖性终止。依赖因子的转录终止： 因子在转录终止点与RNA聚合酶结合,使RNA链脱离因子非依赖性终止:由新合成的RNA链形成局部回文结构,以终止磷酸二酯键的形成,致使RNA脱离DNA模板.第三节 遗传信息的表达二、真核细胞的基因转录基因转录与原核细胞相似，不同处：真核细胞转录形成的RNA需经过较复杂的加工修饰，才可成为具有生物功能活性的成熟分子。mRNA转录与加工剪接： 本质：将mRNA前体分子中的内含子切除，并将外显子进行拼接。80的前体被剪切。戴 帽指对mRNA5端进行化学修饰的过程。5-端加上m7GpppN(7-甲基鸟嘌呤-三磷酸鸟苷)帽子结构.加 尾3-端加上150-200个腺苷酸残
29、基，形成多聚腺苷酸（PolyA）尾巴。rRNA转录与加工原始rRNA前体（45S rRNA ）最终剪切为18S rRNA、 5.8S rRNA 、 28S rRNA .tRNA转录与加工切除5前导序列及内含子各种稀有碱基的生成(DHU, mG, mA)添加CCAOH的3-末端三 基因逆转录基因从RNA流向DNA的过程。基本过程1合成DNA单链2病毒RNA水解3合成DNA双链翻 译场所：细胞质（核糖体）模板：mRNA原料：氨基酸条件：ATP、酶、tRNA产物：蛋白质碱基互补配对：G-CC-GU-AA-U遗传信息流动：mRNA-蛋白质第四节 遗传信息表达的调控基因表达调控可以在转录水平、RNA加工
30、水平、RNA转运水平、翻译水平、mRNA降解水平和蛋白质活性水平上进行.对大多数基因来说,转录水平是重要的控制点.第四节 遗传信息表达的调控一、原核细胞遗传信息表达的调控转录水平信息表达调控:操纵子学说或模型学说的核心:操纵子是遗传信息表达的单位,同时也是基因表达的调控单位.其组成:结构基因、操纵基因、调节基因、启动子具体调控方式:乳糖操纵子和阿拉伯糖操纵子乳糖操纵子-结构基因包括三种结构基因LacZ、LacY、LacA,可分别编码 -半乳糖苷酶,乳糖通透酶, -半乳糖苷转乙酰酶.三种酶的存在使乳糖可作为能源代谢.乳糖操纵子-启动子LacP是RNA聚合酶的结合位点其转录受到LacI基因编码阻遏
31、蛋白的负调控及cAMP的分解代谢物激活蛋白的正调控。乳糖操纵子-调节基因LacI功能:编码阻遏蛋白阻遏蛋白功能:抑制结构基因LacZ、LacY、LacA的转录.机制:阻遏蛋白与操纵基因结合,阻碍RNA聚合酶与启动子结合,使结构基因处于关闭状态,而不表现转录表达.乳糖操纵子-操纵基因LacO不编码任何蛋白质但操纵基因LacO是阻遏蛋白的结合位点.（二） 阿拉伯糖操纵子结构组分：3个上游相邻的结构基因(araB、araA、araD)位于结构基因下游的启动子（araP）、操纵基因（araO）、调节基因（araC）第四节 遗传信息表达的调控二、真核细胞遗传信息表达的调控一、特殊规律3种RNA聚合酶 可
32、分别转录不同类型的基因转录因子 转录起始阶段,承担识别并结合启动子的是各种特异性的转录因子. RNA聚合酶 拥有众多的转录因子,起不同的作用.一、特殊规律增强子 可增强结构基因转录速率正调控 大多数是以正调控方式为主 二、转录因子即特异性DNA结合蛋白指能与某一靶基因相邻的DNA序列相结合,从而起到促进或抑制该基因的转录表达.反式作用因子：具有调节基因转录作用的蛋白质。顺式作用原件：识别DNA序列的蛋白质。转录因子在结构上都应具备两个结构域：（1）DNA结合结构域常见类型：螺旋-转角-螺旋结构域、锌指型结构域、亮氨酸拉链结构域、螺旋-环-螺旋结构域（2）激活结构域-仍处研究阶段三、阻遏蛋白虽然
33、阻遏蛋白在转录调控中的作用机制尚未明了，但阻遏蛋白在抑制真核细胞基因转录中所表现的现象，已引起人们的关注。四 顺式作用元件分布范围比较大。其所涉及的DNA特定序列也称基因调控区，主要由两类DNA序列组成：（1）启动子这是转录因子和RNA聚合酶结合的区域，并由此形成转录起始的符合物。典型的RNA聚合酶的启动子已知由两部分组成：核心启动子和启动子近侧序列元件。核心启动子：可包括TATA框和起始因子，主要负责并决定转录起点的认定和在此区域RNA聚合酶与通用转录因子的结合，并与转录起点为中心点，形成转录起始复合物。启动子近侧序列元件：常位于核心启动子上游约100bp处，主要包括GC框、CAAT框等，主
34、要负责与其他蛋白因子的结合，以影响转录因子的转录速率和转录的特异性。（2）调节序列：主要是指基因调节蛋白的结合区域，主要负责转录复合物的装配和影响转录速率。增强子和沉默子。增强子:可在启动子附近增加转录因子的浓度,促进转录.沉默子:抑制基因转录影响因素真核细胞基因转录的调控受多方面因素的影响，总体上可分为以下两大类：1环境因素2自身因素第五节 遗传信息与疾病细胞核的结构和功能一旦发生异常，导致遗传疾病。包括两类：染色体病和基因病。第五节 遗传信息与疾病染色体病基因病人类染色体和染色体病染色体病染色体病v染色体病患者共同的临床特征O先天性多发畸形O智力低下O生长发育迟缓O皮肤纹理改变O性染色体异
35、常患者还将出现内、外生殖器异常或畸形一 染色体病染色体病，是指由于染色体数目和结构发生改变所引起的躯体、内脏器官的异常，以及生长发育迟滞与智力低下等。又称为染色体综合征。几乎所有的肿瘤细胞的染色体结构和数目都发生异常，而且染色体异常程度随肿瘤恶性程度增高而增加。人类染色体和染色体病一一 染色体病染色体病（一）染色体数目异常（一）染色体数目异常v先天愚型先天愚型(Down综合征综合征)OO细胞遗传学特征细胞遗传学特征细胞遗传学特征细胞遗传学特征zz单纯三体型单纯三体型单纯三体型单纯三体型核型为核型为核型为核型为47, XX(XY), +2147, XX(XY), +21生殖细胞形成时，生殖细胞形
36、成时，生殖细胞形成时，生殖细胞形成时，2121号染色体不分离所致号染色体不分离所致号染色体不分离所致号染色体不分离所致发病率随母亲年龄增高而增大发病率随母亲年龄增高而增大发病率随母亲年龄增高而增大发病率随母亲年龄增高而增大vv相互易位相互易位人类染色体和染色体病vv倒位倒位vv缺失缺失（二）（二）常见的染色体结构常见的染色体结构异常异常vv重复重复缺失缺失(del)vv末端缺失末端缺失(terminal deletion)4q274q274646，XXXX，del(4)(q27)del(4)(q27)4646，XXXX，del(4)(pter q27)del(4)(pter q27)人类染色体
37、和染色体病缺失缺失(del)vv中间缺失中间缺失(interstitial deletion)4q134q134q254q254646，XXXX，del(4)(q13q25)del(4)(q13q25)4646，XXXX，del(4)(pterq13:q25qter)del(4)(pterq13:q25qter)人类染色体和染色体病倒位倒位(inv)4q134q134q244q24vv臂内倒位臂内倒位(paracentric inversion)4646，XXXX，inv(4)(q13q24)inv(4)(q13q24)4646，XXXX，inv(4)(pterq13:q24q13:q24qt
38、er)inv(4)(pterq13:q24q13:q24qter)人类染色体和染色体病4p144p144q214q21倒位倒位(inv)vv臂间倒位臂间倒位(pericentric inversion)4646，XXXX，inv(4)(p14q21)inv(4)(p14q21)4646，XXXX，inv(4)(pterp14:q21p14:q21qter)inv(4)(pterp14:q21p14:q21qter)人类染色体和染色体病二 基因病基因病通常称基因突变，包括大片段DNA缺失，点突变，移码突变等。基因诊断：采用基因探针，PCR扩增技术直接探查基因是否正常，并依此对人体状况或疾病作出诊
39、断。主要包括Southern印迹杂交法，PCR产物的寡聚核苷酸探针杂交及反向杂交法等。基因治疗基因治疗基因治疗： 将特定外源基因导入有基因缺陷的细胞来治疗疾病基因治疗过程：选择治疗基因治疗基因与载体结合治疗基因正常表达基因治疗的方法基因治疗时，转移基因采取什么样的导入途径，需依据具体情况分析而定。常见的有三种：转染（磷酸钙共沉淀法）微注射（主要应用于生殖细胞）病毒介导转移（反转录病毒）基因治疗的机理基因治疗的机理 基因置换：正常基因取代致病基因基因修正：纠正致病基因的突变碱基序列基因修饰：目的基因表达产物补偿致病基因的功能基因抑制：外源基因干扰、抑制有害基因的表达基因封闭：封闭特定基因的表达三
40、 基因工程基因工程：指以DNA重组技术为核心，生产或改造生物产品，创建或改良动植物和微生物品种的一项生物工程技术。基因工程（geneticengineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。基因工程的应用：基因工程药品的生产：胰岛素，干扰素，人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗基因诊断与基因治疗基础研究小结一细胞核的结构（核被膜、核孔、核仁、染色质和染色体人体的正常核型与基因组）二细胞核的遗传信息与基因（基因的结构、遗传信息与基因、基因组）三遗传信息的表达-转录、逆转录、翻译四遗传信息的表达的调控五疾病
