第五章 基因与遗传

nullnull前次回顾基因载体的寻求基因的化学本质肺炎双球菌的转化实验、噬菌体标记实验 烟草花叶病毒的重装配试验DNARNA核酸蛋白质染色体DNA组蛋白中心法则遗传信息只能从核酸流向蛋白质，而不能从蛋白质流向核酸核酸基因达DNA复制遗传密码基因表达转录生物体以DNA为模板合成RNA的过程 产物： mRNA tRNA rRNA翻译DNA复制原核真核半保留半不连续单起点多起点前次回顾遗传密码 mRNA链上的核苷酸顺序每三个相邻核苷酸决定一个氨基酸密码子6164为20种氨基酸编码的null 蛋白质翻译 基因的概念 基因表达调控本次知识点五 翻译五 翻译翻译：将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。参与蛋白质合成的RNA有三类 发现的过程与它们的功能有密切的关系2.运转RNA—tRNA3.信使RNA—mRNA1.核糖体RNA—rRNAPA蛋白质的合成AA-tRNA§5.2 基因的化学本质AUG供体部位受体部位3′5′翻译过程翻译过程① 肽链合成开始进位转肽移位脱落② 肽链的延伸PA3′5′③ 肽链合成的终止和释放相同的循环重复§5.2 基因的化学本质AUGA UAG UAA悲伤的分子生物学悲伤的分子生物学五 新合成蛋白质的去向五 新合成蛋白质的去向1、新合成蛋白质首先须经复杂的加工处理形成有功能的空间构象，然后被运送到准确的位置，其去向有： 保留在细胞质中发挥功能； 进入细胞核、线粒体或其他细胞器； 分泌至体液，然后被输送至该蛋白质应起作用的部位（器官或其他细胞）。 2、完成使命后，将在蛋白质降解系统的作用下被分解。2004年诺贝尔化学奖奖项：蛋白质“死亡”的过程和原理 §5.2 基因的化学本质null蛋白质降解泛素E1 泛素激活酶E2 泛素结合酶E3 泛素蛋白连接酶蛋白酶体待降解的蛋白质泛素再循环酶§5.3 主宰生命的基因§5.3 主宰生命的基因一、基因概念发展孟德尔－遗传因子1900年丹麦学者约翰逊gene（基因）1910年摩尔根 位于染色体上，成直线排列1944年和1952年的实验证明--基因的本质是DNA基因是一段有遗传效应的DNA片段但是否都能表达呢？念珠学说二、基因的分类二、基因的分类2.调控基因1.结构基因不指导其它分子产物的产生，控制结构基因转录功能的一段DNA可通过转录产生其它分子产物的一段DNA随着遗传学的发展，证明了基因其实是有各种不同的功能结构的根据功能结构的不同有多种§5.3 主宰生命的基因1.结构基因ABabAb野生型突变型顺式反式① 顺反子由于位置效应而产生的顺式或反式等位形式曲霉菌：隐性突变基因与野生型基因连锁得到不同的基因组合AB/abAb/aBBa原因：AB是同一基因的两个部分，基因内部存在交换片13说明：基因在染色体上的位置是有功能意义的结论：一个顺反子就是一个基因1.结构基因nullBBBB顺式位置反式位置§5.3 主宰生命的基因② 断裂基因mRNADNA外显子内含子美新英格兰生化实验室罗伯茨、麻省理工学院夏普 将一种蛋白质的mRNA与其基因杂交形成DNA-RNA杂合双链时，两端形成互补，中间有多段不能配对的单链环状。原因：真核细胞的基因由内含子和外显子相间排列1993年两位科学家获诺奖§5.3 主宰生命的基因§5.3 主宰生命的基因C激活因子 Ac解离因子DsDsAc③ 转座子跳跃基因即“基因可以移动，会从染色体的一个位置跳到另一个位置，甚至从一条染色体跳到另一条染色体”。 美国女遗传学家麦克林托克1942年研究玉米籽粒变色现象时提出的。 科学家认为：转座子可能是造成生物进化的原因之一视屏-转座子§5.3 主宰生命的基因§5.3 主宰生命的基因覆盖基因跨越基因交叉基因④ 重叠基因ABC§5.3 主宰生命的基因§5.3 主宰生命的基因④ 假基因⑤ 重复基因2、调控基因原核生物 操纵基因＋启动基因真核生物：增强子＋启动子＋TATA框因突变而不能进行表达，无功能某些基因存在多拷贝，只是多拷贝的基因某些位置有差异，因而编码的蛋白质在不那么重要的位置有所差异常为重要蛋白质的基因启动基因调节、控制结构基因转录活性的一段DNA§5.3 主宰生命的基因三 基因的定义三 基因的定义转录编码蛋白质的mRNA分子 转录不编码蛋白质的rRNA、tRNA分子 不指导其它分子产物的产生，但是本身编码的信息会调节或控制其它基因的表达调控基因结构基因§5.3 主宰生命的基因基因的信息内容通过几种方式表达出来基因的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列基因的概念？人们将更准确、全面地揭示遗传和变异的规律四 基因表达的调控四 基因表达的调控对从DNA到蛋白质的过程进行的调控（一） 原核生物的基因表达调控法巴斯德研究所的两位科学家在1961年首次提出的没有基因的调控就不可能有正常的生命∴基因调控关系到生物的生长、发育、新陈代谢的各个方面基因调控是现代分子生物学研究的中心课题原核生物是细胞层次的生命，与环境直接接触 ∴环境因子是调控的诱导物原核生物的调控模式：操纵子学说转录水平的调控§5.3 主宰生命的基因片20§5.3 主宰生命的基因基因选择性表达的模式糖酵解酶的基因晶体蛋白基因胰岛素基因血红蛋白基因胰细胞眼晶体细胞神经细胞有活性无活性§5.3 主宰生命的基因乳糖操纵子学说乳糖操纵子学说操纵子调控学说的提出源于大肠杆菌的二次生长现象操纵子调节基因结构基因操纵基因启动基因LacZ LacY LacA调控基因结构基因乳糖操纵子模型包括两类大肠杆菌葡萄糖乳糖二次生长现象野生型突变型矛盾：无食物竞争实验：刮取二次生长的细菌在相同的培养基中，仍表现二次生长葡萄糖合成β－半乳糖苷酶乳糖不能能经20多年的研究发现§5.3 主宰生命的基因乳糖操纵子的调控过程：调节基因启动基因操纵基因结构基因乳糖操纵子乳糖操纵子的调控过程：抑制作用 诱导作用 β－半乳糖苷酶透膜酶乙酰转移酶负调控 正调控cAMP激活蛋白阻遏蛋白半乳糖葡萄糖乳糖半乳糖复合物§5.3 主宰生命的基因（二） 真核生物基因表达调控（二） 真核生物基因表达调控环境因子是原核生物基因表达调控的诱导物 ★在特定的时间、特定的细胞中激活特定的基因，实现“预定的、有序的、不可逆的”分化和发育过程★瞬时调控—可逆调控★发育调控—不可逆调控真核生物基因表达调控的精髓根据性质分为两类环境因子真核生物基因表达调控激素水平发育的不同阶段发育调控§5.3 主宰生命的基因§5.3 主宰生命的基因转录前的调控转录水平调控转录后的调控翻译水平调控翻译后的调控根据真核生物基因表达的先后顺序 DNA含量多，有多条染色体 转录翻译地点不同 一条mRNA只能翻译一条多肽链真核细胞核酸 蛋白质DNA RNA组蛋白 非组蛋白§5.3 主宰生命的基因§5.3 主宰生命的基因4、翻译水平调控5、翻译后的调控蛋白质前体活性蛋白AUGAUGAUG翻译起始点的调控翻译起始调控翻译抑制蛋白的抑制5'§5.3 主宰生命的基因有些mRNA的先导序列中有一个或多个AUG，§5.3 主宰生命的基因胰岛素原： 86个氨基酸胰岛素：51个氨基酸C链§5.3 主宰生命的基因