分子生物學(xué)基礎(chǔ)

1、第二章動(dòng)物生物技術(shù)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)一、遺傳信息傳遞的方向中心法則逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄酶美國病毒學(xué)家特明蛋白質(zhì)的生物活性 氨基酸順序 特定的三維結(jié)構(gòu)的完整性遺傳信息從基因轉(zhuǎn)變成具有生物活性的功能蛋白質(zhì)是通過兩種“密碼”介導(dǎo)：遺傳密碼，通過遺傳密碼將mRNA多核苷酸順序譯成線性多肽鏈；折疊密碼（folding code）,其決定存在于氨基酸順序中一維結(jié)構(gòu)信息向蛋白質(zhì)特定的三維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。RNA 多肽鏈 蛋白質(zhì)二、DNA的復(fù)制 準(zhǔn)確復(fù)制1、DNA復(fù)制從特定的位點(diǎn)開始 酵母的自主復(fù)制序列（ARS） A T T T A T Pu T T T A T A A A T A Py A A A T2、半保留復(fù)制3

2、、半不連續(xù)復(fù)制 4、DNA復(fù)制具有高度的忠實(shí)性 DNA聚合酶的自我校正功能 5、多種酶和蛋白因子協(xié)同作用DNA復(fù)制的特點(diǎn)：1，復(fù)制起點(diǎn) 復(fù)制或重新起始（ de novo initiation ）或復(fù)制叉式（ replication fork ） 雙鏈環(huán)狀DNA的復(fù)制眼可以形成一種結(jié)構(gòu)，形狀像希臘字母單向復(fù)制雙向復(fù)制D 環(huán)復(fù)制 （Displacement form ） 又稱置換式 線粒體和葉綠體DNA的復(fù)制方式 復(fù)制或滾環(huán)式復(fù)制（rolling circle replication）或共價(jià)延伸方式（covalence elongation） 由于復(fù)制時(shí)產(chǎn)生的滾環(huán)結(jié)構(gòu)形狀象，稱復(fù)制 病毒、細(xì)菌因子

3、 ，如含有單鏈環(huán)狀DNA的X174、G4、M13 線性DNA 雙鏈的復(fù)制單一起點(diǎn)、單向，如：腺病毒單一起點(diǎn)、雙向，如：T7噬菌體多個(gè)起點(diǎn)、雙向2、半保留復(fù)制1958年，Meselson 和Stahl證明 DNA半保留復(fù)制。 半保留復(fù)制是遺傳消息能準(zhǔn)確傳代的保證。是物質(zhì)穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)。 StahlMeselson堿基的配對(duì)使得雙螺旋DNA分子在復(fù)制時(shí)以半保留的形式進(jìn)行。 3、岡崎片段與半不連續(xù)復(fù)制（okazaki 1968年）（OriC in E. coli chromosomal DNA)大腸桿菌的DNA復(fù)制 四個(gè)9bp的重復(fù)序列 dnaA結(jié)合位點(diǎn) 三個(gè)13bp的重復(fù)序列若干GATC位點(diǎn) *

4、 轉(zhuǎn)錄激活 * DnaA 識(shí)別并結(jié)合復(fù)制起點(diǎn)，DnaBDnaC六聚 體與oriC 形成預(yù)引發(fā)體 * DnaG加入形成引發(fā)體（oriC引發(fā)體），合成引物RNA * 引物合成后，DNApol 組裝到引發(fā)的RNA上，完成復(fù)制體的組裝簡(jiǎn)單復(fù)制過程DnaASSB13bp repeats涉及轉(zhuǎn)錄激活一分子的 DNA pol III. 協(xié)同合成前導(dǎo)鏈和后隨鏈復(fù)制終止a、終止序列 E.coli 有兩個(gè)終止區(qū)域，分別結(jié)合專一性的終止蛋白 序列一：terE terD terA 序列二：terF terB terC 每個(gè)區(qū)域只對(duì)一個(gè)方向的復(fù)制叉起作用 b.專一性終止蛋白 E.coli 中由 tus gene 編碼

5、通過抑制DNA螺旋酶而發(fā)揮終止作用ter4、DNA損傷與修復(fù)光復(fù)活切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)phR 471aa（一）photo reactivation（光復(fù)活）-TT-AA-TT-AA-TT-AA-TT-AA-可見光激活可見光（最有效波長(zhǎng)400nm）激活生物界廣泛分布（高等哺乳動(dòng)物除外）的光復(fù)活酶，該酶分解嘧啶二聚體是一種高度專一的修復(fù)形式，只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚體（二）切除修復(fù)（excision repair）即在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷的部分切除掉，并以完整的那一段為模板，合成出切去的部分，從而使DNA恢復(fù)正常，這是一種比較普遍的修復(fù)機(jī)制細(xì)胞的修復(fù)功能對(duì)于保護(hù)遺

6、傳物質(zhì)DNA不受破壞有重要意義（三）重組修復(fù)（recombination repair）又稱復(fù)制后修復(fù)（postreplication repair）受損傷的DNA在進(jìn)行復(fù)制時(shí)，跳過損傷部位，在子代DNA鏈與損傷相對(duì)應(yīng)部位出現(xiàn)缺口。通過分子間重組，從完整的母鏈上將相應(yīng)的堿基順序片段移至子鏈的缺口處，然后再用合成的多核苷酸來補(bǔ)上母鏈的空缺，此過程即重復(fù)修復(fù)，并非完全校正（四）、SOS修復(fù)允許子鏈DNA復(fù)制合成時(shí)越過親鏈上受損傷的片段而不形成缺口旁路系統(tǒng)是DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷、細(xì)胞處于危急狀態(tài)時(shí)所誘導(dǎo)的一種DNA修復(fù)方式，修復(fù)結(jié)果只是能維持基因組的完整性，提高細(xì)胞的生成率，但留下的錯(cuò)誤較多，又稱傾錯(cuò)

7、性修復(fù)（Error-Prone Repair ）三、原核和真核生物基因結(jié)構(gòu)的特征原核基因： 1、功能相關(guān)的基因大多是以操縱子結(jié)構(gòu)出現(xiàn)； 2、蛋白質(zhì)基因通常以單拷貝的形式存在； 3、編碼RNA的基因通常是多拷貝的； 4、位于DNA上的各種調(diào)控元件的DNA順序是多種多樣的，為基因表達(dá)調(diào)控的多樣性和精確性提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。真核基因：1、復(fù)雜的染色體結(jié)構(gòu)：著絲點(diǎn)、端粒，與DNA復(fù)制起點(diǎn)一起構(gòu)成染色體不可缺少的三要素2、DNA重復(fù)順序重復(fù)序列的存在是真核生物DNA區(qū)別于原核生物DNA的一個(gè)重要特征3、基因的不連續(xù)性（外顯子、內(nèi)含子）、真核生物基因組中有許多來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因組成為單一的基因

8、簇或基因家族（gene Family） Alu序列家族5、存在串聯(lián)重復(fù)基因四、RNA的轉(zhuǎn)錄和RNA的加工發(fā)生在細(xì)胞核中，以DNA分子為模板，按照堿基互補(bǔ)的原則，合成一條單鏈的RNA即mRNA，DNA分子攜帶的遺傳信息被轉(zhuǎn)移到RNA分子中。其過程與DNA的復(fù)制基本相同1、RNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄的起始轉(zhuǎn)錄的延伸轉(zhuǎn)錄的終止 RNA聚合酶（RNA-pol） 1、不需要引物，能發(fā)動(dòng)新鏈，也能延長(zhǎng)多核苷酸鏈 2、合成方向53，按堿基配對(duì)原則（A-U,C-G） 3、要求有完整的DNA雙鏈或單鏈為模板 4、需要4種三磷酸核苷酸-ATP,GTP,UTP及CTP為反應(yīng)底物 5、能識(shí)別DNA鏈上起始點(diǎn)特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)錄的起始大腸

9、桿菌RNA聚合酶-a2bbs a 2bb + s = a2bbs 核心酶 + s = 全酶分子量功能a36 512決定轉(zhuǎn)錄的基因b150 618催化轉(zhuǎn)錄 b155 613結(jié)合DNA模板(開鏈)s 70 263辨認(rèn)起始點(diǎn)真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶別名rRNA聚合酶不均一RNA聚合酶小分子RNA聚合酶定位核仁核質(zhì)核質(zhì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物tRNAmRNAtRNA.5srRNA-鵝膏蕈堿的影響不敏感高度敏感中度敏感 因子辨認(rèn)起始點(diǎn)RNA聚合酶全酶結(jié)合到起始點(diǎn) 打開雙鏈RNA鏈合成開始 因子脫落，RNA鏈延長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄的起始1）、與轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)的DNA序列10區(qū)pribnow框（TATAAT）：RNA聚合酶的牢固

10、結(jié)合位點(diǎn)35區(qū)Sextama框（TTGACA）：RNA聚合酶的識(shí)別位點(diǎn)一般來說，對(duì)于給定的啟動(dòng)子，其特異性序列趨于啟動(dòng)子共有序列時(shí)10與35區(qū)之間的間距趨于17bp時(shí)，啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄效率可能就高天然啟動(dòng)子中這段距離多為1520bp編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT35DNA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)Pribnow盒子啟動(dòng)子35 10 +1轉(zhuǎn)錄區(qū)53RNA轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)與新生RNA鏈第一個(gè)核甘酸相對(duì)應(yīng)DNA鏈上的堿基 原核生物啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)典型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu) -35-10轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)16-19bpTTGACATATAAT5-9bp真核生物的啟動(dòng)子：帽子位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn)，其堿基大多是ATATA框：處轉(zhuǎn)

11、錄起始點(diǎn)上游30區(qū)到25區(qū)段 ，框內(nèi)任何堿基的替代突變都使轉(zhuǎn)錄活性降低，是絕大多數(shù)真核基因正確表達(dá)所必需的 在起始位點(diǎn)的上游50、75、100左右都存在與基因轉(zhuǎn)錄起始有關(guān)的序列：75區(qū)附近的CAAT框可能控制著轉(zhuǎn)錄起始的頻率增強(qiáng)子 負(fù)控制序列真核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)核心啟動(dòng)子（core promoter）上游啟動(dòng)子元件（upstream promoter element，UPE）上游啟動(dòng)子元件包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等作用：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率CAAT：-70 - -80bpGGGCGG：-80 - -110bp轉(zhuǎn)錄的延伸在轉(zhuǎn)錄泡上進(jìn)行53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)

12、象核糖體RNARNA聚合酶出現(xiàn)延宕 減少DNA序列中的GC堿基對(duì)的含量 RNA聚合酶沒有校對(duì)能力，轉(zhuǎn)錄過程沒有校對(duì)機(jī)制 轉(zhuǎn)錄的精確性必須依靠RNA聚合酶在選取互補(bǔ)核苷酸或拒絕非互補(bǔ)核苷酸的立體化學(xué)特性真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。 轉(zhuǎn)錄的終止 RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來，就是轉(zhuǎn)錄終止。強(qiáng)終止子內(nèi)部終止子弱終止子 需要因子（rho factor） 又稱為依賴性終止子 （Rho-dependent terminator）不依賴Rho ()因子的轉(zhuǎn)錄終止依賴Rho ()因子的轉(zhuǎn)錄終止A T P

13、A. 依賴 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止因子：六聚體蛋白、水解各種核甘三磷酸促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄RNA 聚合酶因子附在RNA鏈上因子RNA 鏈形成一個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停止，因子利用ATP能滑行因子發(fā)揮解螺旋酶活性，解開發(fā)夾和RNA-DNA依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止B. 非依賴 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄發(fā)夾式結(jié)構(gòu)和寡聚U的共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來 終止效率與二重對(duì)稱序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān)，長(zhǎng)度 效率 莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理 使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓 使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨

14、于解離，RNA產(chǎn)物釋放5pppG5 335RNA-pol原核生物和真核生物初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都需經(jīng)一定程度的加工才具有活性。原核生物RNA加工、真核生物RNA加工2、RNA加工原核生物中rRNA前體的加工甲基化作用專一核酸外切酶30S前體17StRNA25S專一核酸外切酶16S rRNAtRNA23S rRNA5S rRNA專一核酸外切酶tRNA前體分子的加工a、切除tRNA前體兩端多余的序列： 5端切除幾到10個(gè)核苷酸。b、末端添加：3-端添加CCA序列。c、修飾：形成稀有堿基如DH2 。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸內(nèi)切酶的作用

15、 表示核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用 表示核酸外切酶的作用 表示異構(gòu)化酶的作用 帽子結(jié)構(gòu)：7-甲基鳥核苷三磷酸（m7Gppp）5 pppGp5 GpppGppppG ppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5 m7GpppGp甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成5 ppGp磷酸酶 Pim7Gppp鳥甘酸轉(zhuǎn)移酶帽子結(jié)構(gòu)功能： 能被核糖體小亞基識(shí)別，促使mRNA和核糖體的結(jié)合； m7Gppp結(jié)構(gòu)能有效地封閉mRNA 5末端，以保護(hù)mRNA免受5核酸外切酶的降解，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定。 特異 內(nèi)切酶識(shí)別AAUAAA及隨后的GUGUGUG并在其間酶切，在3端聚合50-200poly(A)I 協(xié)助成熟的mRNA從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)；ii.提高m

16、RNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性；iii.作為核糖體的識(shí)別信號(hào)，使mRNA得以有效翻譯； 加 尾3、RNA剪接剪接：剪接體與處于內(nèi)含子5端的5剪接位點(diǎn)和3端的3剪接位點(diǎn)相互作用而完成。剪接體：一類復(fù)雜的核糖核蛋白顆粒，由核小RNA（small nuclear RNAs,snRNA）和各種蛋白質(zhì)組成。snRNA :分子內(nèi)富含尿嘧啶核苷酸，稱為U1、U2、U4、U5、U6。snRNP: snRNA與特定的蛋白質(zhì)結(jié)合，組成特定的核小RNA蛋白體。完整的剪接體就是通過U snRNP之間RNA同蛋白質(zhì)、RNA同RNA以及蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用組裝而成。外顯子內(nèi)含子DNAmRNA轉(zhuǎn)錄形成套索RNA，外顯子靠近剪接

17、體去除套索RNA，外顯子連接成熟mRNAmRNA的剪接靠近 連接4、RNA的編輯編輯（editing）是指轉(zhuǎn)錄后的RNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的突變、加入或丟失等現(xiàn)象。C變?yōu)閁堿基的突變尿苷酸的缺失和添加1986.R.Benne在研究錐蟲線粒體mRNA轉(zhuǎn)錄加工時(shí)發(fā)現(xiàn)mRNA的多個(gè)編碼位置上加入或丟失尿苷酸，1990年在高等動(dòng)物和病毒中也發(fā)現(xiàn)了編輯現(xiàn)象。 錐蟲coxII 基因的編輯原核生物與真核生物mRNA的特征比較1、原核生物mRNA的特征 半衰期短 多以多順反子的形式存在 多順反子mRNA：編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。單順反子mRNA：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。 5 端無“帽子”結(jié)構(gòu)， 3 端沒有

18、或只有較短的poly（A ）結(jié)構(gòu)。SD序列：mRNA中用于結(jié)合原核生物核糖體的序列。 2、真核生物mRNA的特征 5 端存在“帽子”結(jié)構(gòu)多數(shù)mRNA 3 端具有poly（A ）尾巴（組蛋白除外）以單順反子的形式存在“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。原核生物和真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的比較五、翻譯蛋白質(zhì)的生物合成1、遺傳密碼：UAA、UGA、UAG 61個(gè)密碼子特點(diǎn)：通用性；兼并性； 搖擺假說遺傳密碼使用的偏倚性：蛋白質(zhì)生物合成時(shí)對(duì)兼并密碼子使用的頻率不同，對(duì)于一個(gè)給定的氨基酸而言，有的密碼子使用頻率明顯高于其它密碼子。在基因的化學(xué)合成過程中，可通過選擇性的

19、使用“高頻”密碼，改善基因在宿主細(xì)胞中的表達(dá)水平。 密碼子的不重疊性和閱讀方向。酵母、無脊椎動(dòng)物、脊椎動(dòng)物的線粒體以及在支原體中的遺傳密碼出現(xiàn)了一些偏離。UGA色氨酸 AGA、AGG（精氨酸）終止密碼 AUA（異亮氨酸）甲硫氨酸CUA（亮氨酸）蘇氨酸 AGA（精氨酸）絲氨酸2、蛋白質(zhì)生物合成的過程蛋白質(zhì)的生物合成過程是由肽鏈的氨基端到羧基端依次加氨基酸的肽鏈成長(zhǎng)過程，每次在已有肽鏈的羧基端加上一個(gè)氨基酸。以mRNA為模板，氨基酸經(jīng)活化獲得的氨酰tRNA為原料，GTP、ATP供能，在核糖體中完成。蛋白質(zhì)的合成過程翻譯過程中，由于每一個(gè)氨基酸是嚴(yán)格按照mRNA模板的密碼序列被逐個(gè)合成到肽鏈上，因此

20、，mRNA上的遺傳信息被準(zhǔn)確地翻譯成特定的氨基酸序列。細(xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個(gè)快速過程，一段mRNA可以相繼與多個(gè)核糖體相結(jié)合，同時(shí)連續(xù)進(jìn)行多條同一種新肽鏈的合成。遺傳信息流由DNARNA蛋白質(zhì)流動(dòng)。RNA的自我復(fù)制，反轉(zhuǎn)錄保證蛋白質(zhì)合成正確性的機(jī)制：很多氨基酰tRNA合成酶有兩個(gè)活性位點(diǎn)： 一個(gè)負(fù)責(zé)氨基酰tRNA的形成 另一個(gè)位點(diǎn)負(fù)責(zé)識(shí)別連接在tRNA上的氨基酸是否正確。 如果發(fā)現(xiàn)連接在tRNA上的氨基酸不正確，則其通過水解去除錯(cuò)連的氨基酸，從而防止了氨基酸的錯(cuò)誤摻入。動(dòng)力學(xué)校對(duì)機(jī)制：氨基酰tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子的結(jié)合和肽鏈形成不是同時(shí)進(jìn)行，而是有一個(gè)時(shí)間差。只有那些具有正確反

21、密碼子的tRNA才能同它們?cè)趍RNA上相應(yīng)的密碼子之間保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使新的肽鏈得以形成。如果進(jìn)入的tRNA不正確，由于上述的時(shí)間差，在肽鏈沒有形成之前，錯(cuò)配的tRNA就從核糖體復(fù)合物上除去，從而減少了不正確氨基酸錯(cuò)誤摻入到新生肽鏈中去的幾率。3、蛋白翻譯后的修飾和加工及折疊N端的Met和fMet的去除去除功能蛋白質(zhì)不再需要的肽段對(duì)多肽鏈氨基酸側(cè)鏈的各種修飾：磷?；?、甲基化、羥基化、乙?；⑻腔攘蛄蜴I的形成分子伴侶新生蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶切后變成有功能的成熟蛋白質(zhì)前胰島素原蛋白翻譯后成熟過程示意圖5、蛋白質(zhì)的剪接1994年P(guān)erler等人對(duì)與蛋白質(zhì)剪接有關(guān)的成分進(jìn)行了規(guī)范化的定義和命名：將按正

22、確閱讀框插入到前體蛋白質(zhì)序列中，并在蛋白剪接或成熟過程中切出的蛋白序列稱為蛋白內(nèi)含子（intein）,而處于intein旁側(cè)，相互首尾相連以形成成熟蛋白產(chǎn)物的蛋白質(zhì)序列，稱為蛋白外顯子（extein）.蛋白質(zhì)剪接是在前體蛋白水平上，而不是在RNA水平上進(jìn)行。蛋白質(zhì)剪接是從前體蛋白內(nèi)切除inteins,并將exteins以肽鏈相連，產(chǎn)生成熟的蛋白質(zhì)的過程，切除inteins,連接exteins二者缺一不可。蛋白質(zhì)剪接的結(jié)果是由一個(gè)單一的前體蛋白產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)。六、基因的表達(dá)調(diào)控1、原核基因表達(dá)調(diào)控 操縱子：乳糖操縱子、色氨酸操縱子2、真核基因的表達(dá)調(diào)控（1）、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控（2）、轉(zhuǎn)錄后調(diào)

23、控（3）、翻譯水平的調(diào)控（4）、無功能DNA與真核基因表達(dá)調(diào)控一、原核基因的表達(dá)調(diào)控降解物基因活化蛋白(CAP)特異的結(jié)合在啟動(dòng)基因上時(shí)，能促進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)基因結(jié)合，并促進(jìn)其進(jìn)行轉(zhuǎn)錄；游離CAP不能與啟動(dòng)基因結(jié)合，必須當(dāng)細(xì)胞內(nèi)有足夠的cAMP時(shí)，CAP首先與cAMP形成復(fù)合體，才能與啟動(dòng)基因結(jié)合，而葡萄糖的降解產(chǎn)物能降低cAMP的含量2、trp 操縱子的阻遏系統(tǒng)低Trp時(shí)：阻遏物不結(jié)合操縱基因;高Trp時(shí)：阻遏物+Trp 結(jié)合操縱基因衰減子：在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)基因表達(dá)的衰減作用，用于終止和減弱轉(zhuǎn)錄，這種調(diào)節(jié)的作用部位叫衰減子是一種位于結(jié)構(gòu)基因上游前導(dǎo)區(qū)的終止子。UUUUUUUU調(diào)節(jié)區(qū) 結(jié)構(gòu)

24、基因 trpROP前導(dǎo)序列 衰減子區(qū)域 UUUU前導(dǎo)mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu) 第10、11密碼子為trp密碼子 終止密碼子 14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū): 包含序列1 形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)弱： 序列1/2序列2/3序列3/4 trp 密碼子 UUUUUUUU34UUUU 334核糖體 前導(dǎo)肽 前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時(shí) 轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制 125 trp 密碼子 衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNA UUUU 3 RNA聚合酶 終止UUUU342423UUUU核糖體 前導(dǎo)肽 前導(dǎo)mRNA 15 trp 密碼子 結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNA RNA聚合酶 2.當(dāng)色氨酸濃度低時(shí) Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄

25、序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu) 細(xì)菌通過弱化作用彌補(bǔ)阻遏作用的不足，因?yàn)樽瓒糇饔弥荒苁罐D(zhuǎn)錄不起始，對(duì)于已經(jīng)起始的轉(zhuǎn)錄，只能通過弱化作用使之中途停下來。阻遏作用的信號(hào)是細(xì)胞內(nèi)色氨酸的多少；弱化作用的信號(hào)則是細(xì)胞內(nèi)載有色氨酸的tRNA的多少。它通過前導(dǎo)肽的翻譯來控制轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)這兩種作用相輔相成，體現(xiàn)著生物體內(nèi)周密的調(diào)控作用。原核生物操縱子，真核生物？2、真核生物基因的表達(dá)和調(diào)控真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性：（1）真核生物具有由核膜包被的細(xì)胞核，其基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中，而翻譯則發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中（2）真核生物基因數(shù)目比原核生物多，大多數(shù)基因除了有不起表達(dá)作用的內(nèi)含子，另外還有更多調(diào)節(jié)基

26、因表達(dá)的非編碼序列，真核生物所轉(zhuǎn)錄的前體mRNA必須經(jīng)過加工成熟后才進(jìn)入表達(dá)階段。真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性：(3) 真核生物染色質(zhì)由DNA與5種組蛋白結(jié)合組成，它們折疊和纏繞形成核小體，核小體及染色質(zhì)進(jìn)一步折疊纏繞形成超級(jí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的細(xì)胞分裂中期染色體。染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)對(duì)基因的表達(dá)起總體控制作用。（4） 化學(xué)信號(hào)包括某些激素的誘導(dǎo)控制作用。（5）基因組內(nèi)DNA的化學(xué)修飾（6）發(fā)育過程中高度分化的機(jī)制真核生物基因表達(dá)的調(diào)控可發(fā)生在不同水平上（1）、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 調(diào)控區(qū)（順式作用因子）：轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的GC盒（GGGCGGG）、CAAT盒（GGCCAATCT）、o

27、ctamer(八聚體基序)以及增強(qiáng)子序列。 蛋白因子（反式作用因子）：通用（或基礎(chǔ)）轉(zhuǎn)錄因子、啟動(dòng)子特異轉(zhuǎn)錄激活蛋白 、輔助激活蛋白因子。 （2）轉(zhuǎn)錄后調(diào)控轉(zhuǎn)錄衰減：RNA分子轉(zhuǎn)錄提前終止 RNA的可變剪接 ：由于存在“內(nèi)含子序列的不確定性或多義性”RNA的編輯 ：校正基因的移碼突變；可以在mRNA上重新構(gòu)建或去除起始密碼區(qū)，控制蛋白質(zhì)合成；可以在基因原來的起始密碼前構(gòu)建新的AUG起始密碼，擴(kuò)充遺傳信息。（3）、翻譯水平的調(diào)控：i、原核和真核細(xì)胞利用不同的策略去確定在mRNA分子上的翻譯起始位點(diǎn)：原核：SD序列真核：由AUG密碼子同mRNA分子的5端帽子結(jié)構(gòu)的接近程度而決定的 ii、5非翻譯區(qū)

28、二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯起始既可表現(xiàn)出負(fù)控制又可表現(xiàn)出正控制效應(yīng)：當(dāng)5UTR的序列中存在著堿基配對(duì)時(shí)，就可形成發(fā)夾式或莖環(huán)二級(jí)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)阻止核糖體小亞基的遷移，對(duì)翻譯起始具有順式阻抑作用 。作用的強(qiáng)弱取決于發(fā)夾結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其在5UTR的位置 堿基配對(duì)區(qū)越長(zhǎng)或G+C含量愈高，發(fā)夾結(jié)構(gòu)就愈穩(wěn)定；當(dāng)發(fā)夾結(jié)構(gòu)位于AUG下游14個(gè)核苷酸距離時(shí)，增強(qiáng)了原來的起始效率 iii、起始密碼子（AUG）先導(dǎo)序列的長(zhǎng)度影響翻譯起始效率：先導(dǎo)序列長(zhǎng)度：mRNA分子中第一AUG到其帽子間的距離。 長(zhǎng)度12個(gè)核苷酸時(shí)，即使AUG置于理想旁側(cè)序列中，仍一半以上的核糖體40S亞基滑過第一個(gè)AUG，從其下游的AUG啟始翻譯；長(zhǎng)度20核苷酸，可以防止滑過現(xiàn)象；長(zhǎng)度在1718個(gè)核苷酸之間，其翻譯效率與其長(zhǎng)度成正比；加長(zhǎng)先導(dǎo)序列的長(zhǎng)度還可以減弱AUG5端的二級(jí)結(jié)