基因调控及遗传发育课件

第十三章

遗传与个体发育目录细胞核和细胞质在个体发育中的作用

细胞的全能性基因调控基因对个体发育的控制一、细胞质在细胞生长和分化中的作用

动、植物的卵细胞虽然是单细胞的，但它的细胞质内除显见的细胞器有分化外，还存在动物极、植物极，灰色新月体和黄色新月体等分化。这些分化的物质将来发育成什么组织和器官，大体上已经确定。

海鞘的卵裂：角贝的极叶形成：海胆个体的发育：花粉粒的发育：二、细胞核在细胞生长和分化中具有主导作用

伞藻(Acetabularia)是一种大型的单细胞海生绿藻。自顶部到根部长约6-9厘米。细胞核在基部的假根内。成熟时，顶部长出一个伞状的子实体(fruitingbody)，子实体因物种不同而异。在欧洲有一个种叫地中海伞藻(A.mediterranea)，子实体边缘为完整的圆形。另一个种叫裂缘伞藻(A.crenulate)，子实体边缘裂成分瓣形。

果蝇极细胞质移植试验：小麦瘿蚊染色体的放弃：水蜡虫体细胞染色体异染色质化：细胞质对性染色体的影响：第二节细胞的全能性植物细胞培养：动物细胞核移植：第三节基因调控基因调控的证据原核生物基因调控真核生物基因调控二、原核生物基因调控特点原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平。在细菌中，当几种酶参与同一个代谢途径时，往往是这几种酶的合成同时起动，产生编码所有蛋白质的一个或几个多顺反子(polycistronic)mRNA，这是原核生物所特有的现象，也是一种经济有效的调控方式。真核生物没有这种调控机制，因为真核生物基因转录的是单顺反子(monocistronic)mRNA。不同转录调控机制中有一些共同特点。在一个多级反应的降解代谢途径中，被降解的分子将决定这些降解酶是否需要合成。而在合成代谢途径中，合成的最终产物又可以调节合成酶基因的表达。三、乳糖操纵元模型1负调控2正调控阻遏蛋白的分离与鉴定：1966年吉尔伯特(Gilbert，W.)等人利用一种阻遏蛋白超量突变型(regulatorquantity，Iq)，分离出阻遏蛋白。这种突变型产生的阻遏蛋白是野生型的10倍。经IPTG诱导Iq细胞，分离提取的阻遏蛋白放在透析袋中，用含有同位素标记的IPTG溶液透析。在这种透析条件下，标记的IPTG小分子可以自由地扩散进入透析袋内，当达到平衡时，透析袋内的IPTG浓度高于透析袋外溶液的浓度，说明袋内的细胞提取物中含有与IPTG结合的物质，这种物质的分子量大而不会扩散到透析袋外面的溶液中。将与IPTG结合的物质纯化后的分析表明，它具有蛋白质的特性，而来自I—细胞的提取物则没有与IPTG结合的特性，说明分离的是阻遏蛋白。进一步将细菌放在含有同位素标记的培养基中培养，分离出与IPTG结合并经同位素标记的阻遏蛋白，再与带有lacO+序列的LambdaDNA混合，分析沉降系数。DNA的沉降系数为40S，而IPTG——阻遏蛋白复合物的沉降系数为7S。将IPTG阻遏蛋白复合物与DNA混合后用梯度超速离心沉降分离，发现具有放射性的蛋白质复合体的沉降系数与DNA的相同，说明阻遏蛋白已经与DNA结合了。而且，分离的这种阻遏蛋白只能与正常的lac操纵子序列结合，不能与lac操纵子组成型突变(Oc)DNA结合。阻遏蛋白的结晶分析：1996年，刘易斯(Lewis，M)等人成功地测定了阻遏蛋白的结晶结构，以及阻遏蛋白与诱导物及操纵子序列结合的结构，进一步补充和证实了根据遗传和生化分析提出的lac操纵元结构模型，从而使lac操纵元调控得到充分的证据，成为一幅完整的图案。I基因产物具有360个氨基酸，它的单体与诱导物结合的位点已经鉴定。分析表明，具有功能的阻遏蛋白含有4个亚基，即为同聚四聚体。四聚体可被蛋白酶酶切，产生5个片段，其中4个来自四聚体的氨基端，它们负责与操纵子DNA结合。第5个是四聚体形成的中心，来自羧基端，它与乳糖诱导物及IPTG结合。每个四聚体可同时与两个对称的DNA双链结合。四、真核生物基因表达的调控在真核生物中基因表达的调节其特点:

多层次无操纵子个体发育复杂受环境影响较小1真核生物基因调调控特点及种类:短期调控:对环境条件的改变或者细胞的及组织的生理条件的改变作出反应。长期调控:受到内在程序化的控制,和外界环境的变化关系不大。基因的活性是指具有表达的基本条件。基因的表达是指具备表达的充分条件真核生物中基因表达的调控种类:3.3真核生物基因调控的信号:激素：固醇类激素○(S)○○○○神经递质受体+胞苷环化酶ATPcATP蛋白质激活酶磷酸化非组蛋白解除组蛋白抑制RNA聚合酶增加结合转录的功能细胞间的接触和作用也有基因调控作用环境和营养信号：饥饿诱导程度抑制不必要的酶合成程度原生原套学说胚胎发育4真核生物基因题调控的不同水平:DNA的改变：基因剂量和基因扩增

DNA的重排酵母交配型转变抗体基因的表达

DNA的甲基化酵母的变配型的转变酵母的变配型等位排斥有效重排印迹基因类别转换抗体有100万种以上，一种淋巴细胞只产生一种抗体。指令学说：克隆选择学说：体细胞重组学说：

上世纪60年代提出，1976年由利根川进证实。转录水平的调控：调控元件调控方式翻译水平的调控：调控方式染色质水平调控：调控方式异染色质化水蜡虫（2n=10）在体细胞里来自父本的5条染色体依次被异染色质化，在精子形成时丢失，只保留来自母本的5条染色体。剂量补偿雌性哺乳动物X染色体的失活莱昂假说：巴尔小体是一个失活的X染色体，失活的过程就称为莱昂化；在哺乳动物中，雌性个体细胞中的两个X染色体中有一个X染色体在受精后的第16天（受精卵增殖到5000-6000，