遗传物质的分子基础 (4).ppt

感谢大家观看第95页,共95页，星期六，2024年，5月4、基因的结构外显子（exon）：基因中的编码序列，它是基因中对应于mRNA序列的区域。内含子（intron）：基因中的非编码序列，它在mRNA中是不存在的。植物基因内含子一般不超过几百个碱基，但动物基因中内含子是很大的，可达几千个碱基。第63页,共95页，星期六，2024年，5月侧翼序列与调控序列侧翼序列（flankingsequence）：每个结构基因在第一个和最后一个外显子的外侧，都有一段不被转录的非编码区，包括启动子、增强子、终止子等。第64页,共95页，星期六，2024年，5月①启动子（promoter）：位于结构基因5’端上游的一段特异的DNA序列，通常位于基因转录起点100bp范围内，是RNA聚合酶识别并结合形成转录复合物的部位。②增强子（enhancer）增强子：可以增强启动子发动转录的作用，从而明显地提高基因转录的效率。③终止子（terminator）：在转录过程中，提供转录终止信号的序列。第65页,共95页，星期六，2024年，5月真核生物的基因是不连续的。外显子和内含子是交替存在的，即一个基因如果有n个外显子，则相应的内含子有n-1个。由于mRNA中没有内含子的相应序列，所以通过mRNA与DNA分子杂交就可以确定内含子在基因中的位置和大小。第66页,共95页，星期六，2024年，5月第67页,共95页，星期六，2024年，5月第68页,共95页，星期六，2024年，5月TATA和CCAAT是启动转录序列，属于调控基因进行表达的部分，不会被转译。在启动区域后紧接着是起始密码—AUG，最后是终止密码—UAG、UAA、UGA。第69页,共95页，星期六，2024年，5月林木的基因结构目前对大部分林木基因结构的认识都来源于cDNA，即只针对基因编码区域，并未涉及内含子和编码区的上下游区域。林木种内或种间表型变异的很大一部分是通过对基因的调节引起的，并非基因编码区段的结构或DNA序列差异造成的。第70页,共95页，星期六，2024年，5月火炬松乙醇脱氢酶（ADH）基因结构与其他植物ADH（玉米、大麦、大豆、拟南芥）非常相似，其内含子数量及位置具有很高的保守性。（插图来源于FigurecourtesyofD.Harry,OregonStateUniversity）第71页,共95页，星期六，2024年，5月5、基因表达的调控基因表达的调控步骤：（1）转录（2）mRNA合成（3）转运mRNA至细胞质（4）mRNA的稳定（5）选择用于转译的mRNA（6）转译后修饰第72页,共95页，星期六，2024年，5月一般认为基因作用的调节取决于控制信使RNA的合成能力。①结构基因：决定蛋白质的合成②控制基因：调节结构基因的活动，但不直接参与蛋白质的合成1）调节基因：可能产生一种抑制物阻止操纵基因的活动，不准结构基因生成信使，从而不能生成蛋白质。2）操纵基因：控制结构基因的活动，类似于开关的功能。第73页,共95页，星期六，2024年，5月林木基因调控的研究在林木树种中，对基因表达调控的研究比较深入，主要关注的热点有以下几个方面：（1）生理和代谢过程，如光合作用、氮代谢、胚胎发育、开花、木质素生物合成；（2）对非生物胁迫的响应，如干旱、极端温度；（3）生物胁迫的响应，如病虫害。第74页,共95页，星期六，2024年，5月针叶树不依赖光的基因表达松树的幼苗在黑暗中依然能合成叶绿素，其叶绿素的合成不需要光照。集光叶绿素蛋白复合体（LHCP）基因存在于被子植物和裸子植物中，但在针叶树中由于存在可在黑暗中启动该基因的启动子序列，因此其幼苗叶绿素的合成不需要光照。第75页,共95页，星期六，2024年，5月表型差异可以由基因表达差异造成，但并不改变该基因所编码的多肽的氨基酸序列。第76页,共95页，星期六，2024年，5月木质素生物合成基因的调控在生产纸浆的过程中去除木质素是其中很重要的一步，且木质素去除过程消耗大量的能源及产生污染环境的废液，因此控制木材形成过程中木质素形成对于纸浆生产具有重要意义。对杨树和松树木质素合成途径中关键酶的研究有重要进展。第77页,共95页，星期六，2024年，5月美洲山杨（Populustremuloides）中转入反义的4CL基因后，由于合成的反义mRNA与内源的正义mRNA形成互补配对，使得细胞内mRNA数量减少，从而导致木质素合成减少，而纤维素产量增加，生长量也有增大。（Huetal.,1998）第78页,共95页，星期六，2024年，5月6、基因突变（genemutation）