基因作为遗传信息单位，位于 染色体 上，控制生物的性状发育。
DNA是 携带生物遗传信息的载体,是遗传的分子基础。
基因表达 就是将基因携带的生物信息释放出来，供细胞利用的过程，或将生物的遗传信息作为性状或特征表现出来的过程。
通常所说的基因表达 指基因指导蛋白质合成的过程。
原核生物或真核生物为了适应外界环境条件及自身的需要，都必须 不断调控各种不同基因的表达方式 。
第八章 基因的表达与调控
㈠,经典遗传关于基因的概念：
①,孟德尔：
把控制性状的因子称为遗传因子。
如：豌豆红花 (C)、白花 (c)、植株高 (H)、矮 (h)。
②,约翰生：
提出基因 (gene)这个名词，取代遗传因子。
③,摩尔根：
对果蝇、玉米等的大量遗传研究，建立了以基因和染色体为主体的经典遗传学。
基因是化学实体，以念珠状直线排列在染色体上。
第一 基因的概念一、基因的概念及其发展：
基因的共性（ 按照经典遗传学对基因的概念）：
染色体特性,自我复制能力和相对稳定性，在分裂时有规律地进行分配。
交换单位,基因间能进重组，而且是交换的最小单位。
突变单位,一个基因能突变为另一个基因。
功能单位,控制有机体的性状。
∴ 经典遗传学认为,基因是一个最小的单位，不能分割；
既是结构单位，又是功能单位。
㈡,分子遗传学关于基因的概念：
⑴,揭示遗传密码的秘密：基因?具体物质。
⑵,基因不是最小遗传单位?更复杂的遗传和变异单位：
具体内容：
一个基因 DNA分子上一定区段，携带有特殊的遗传信息?
或对其它基因的活动起调控作用 ( 如调节基因、启动基因、
操纵基因 )。
例如,在一个基因区域内，仍可以划分出若干起作用的小单位。
转录成 RNA(包括 mRNA,tRNA,rRNA)? 翻译成多肽链，
⑶,现代遗传学上认为：
①,突变子,是在性状突变时，产生突变的最小单位。
一个突变子可以小到只有一个碱基对；如移码突变。
②,重组子,在性状重组时，可交换的最小单位称为重组子。一个交换子只包含一个碱基对。
③,顺反子,表示一个作用的单位，基本上符合通常所述基因的大小或略小。所包括的一段 DNA与一个多肽链的合成相对应；平均大小为 500~1500个碱基对。
⑷,基因概念：
①,可转录一条完整的 RNA分子或编码一个多肽链；
②,功能上被顺反测验或互补测验所规定。
基因,相当于一个顺反子，
包含许多突变子和重组子。
紫外灯下的 DNA
分子遗传学保留了 功能单位 的解释，而抛弃了最小结构单位说法。
㈢,分子遗传学对基因概念的新发展
⑴,结构基因 (structural gene)：
指可编码 RNA或蛋白质的一段 DNA序列。
将基因分为不同类型：
⑵,调控基因 (regulator gene)：
指其 表达产物 参与 调控 其它基因表达的基因。
⑶,重叠基因 (overlapping gene)：
指在同一段 DNA顺序上，由于阅读框架不同或终止早晚不同，同时编码两个以上基因的现象。
A
E
B C
F
D
⑷,隔裂基因 (split gene)：
内含子,在 DNA序列中，不出现在成熟 mRNA中的片段；
外显子,在 DNA序列中，出现在成熟 mRNA中的片段。
指一个 基因内部 被一个或更多不翻译的编码顺序即内含子 所隔裂。
⑸,跳跃基因 (jumping gene)：
即 转座因子,指染色体组上可以转移的基因。
实质：能够 转移位置的 DNA片断 。
功能：可从这条染色体 整合 到另一条染色体上?引起插入突变,DNA结构变异 (如重复、缺失、畸变 )。突变的结果很容易通过表现型变异得到鉴别。
遗传工程常用：转座子标签法。
玉米转座子现象
⑹,假基因 (pseudogene):
同已知的基因相似，处于不同的位点，因缺失或突变而不能转录或翻译，是 没有功能的基因 。
真核生物中的血红素蛋白基因家族中就存在假基因。
血红蛋白分子的四条多肽链
㈠,互补作用：
设 有两个独立起源的 隐性突变,具有类似的表现型。
判断 是属于同一个基因突变，还是属于两个基因的突变？
即判断是否属于等位基因？
①,建立双突变杂合二倍体；
②,测定突变间有无互补作用。
由此可判断 是否属于等位基因。
二、基因的微细结构
2．有互补作用,突变来自不同的基因,则每个突的相对位点上都有一个正常野生型基因?最终可产生正常 mRNA，其 个体表现型为野生型 。
1．无互补作用,突变来自同一个基因只能 产生突变的 mRNA?
形成突变酶和个体，显示 突变的表现型 。则个体表现为突变型。
3．互补测验（顺反测验）,根据功能确定等位基因的测验。
顺反测验,根据顺式表现型和反式表现型来确定两个突变体是否属于同一个基因（顺反子）。
顺式排列为对照 （是两个突变座位位于同一条染色体上），不进行测试，其表现型?野生型。
实质上是进行反式测验 （反式排列：两个突变座位位于不同的染色体上）。
① 反式排列为野生型：突变分属于两个基因位点；
② 反式排列为突变型：突变属于同一基因位点。
本泽尔,提出顺反子，
表示功能的最小单位和顺反的位置效应。
㈡,顺式与反式调控：
假设某一基因的表达受一种 调控蛋白质 (regulator protein)控制，只有在调控蛋白质与该基因的 启动子位点 结合时，这个基因才能表达。如果这个基因的启动子位点发生突变，调控蛋白不能识别这个位点，也就不能转录形成 RNA，基因就不能表达 (图 8－ 3)。
1,顺式调控：
如基因的 启动子发生突变,使得调控蛋白不能识别启动子结构，该基因就不能表达； 只影响基因本身 的表达,而不影响其它等位基因的调控突变。
2,反式调控：
调控蛋白发生突变,不能与某基因的启动子结合，
还会 影响到与该调控蛋白结合有关的所有等位基因 位点表达。
㈢,基因的微细结构本泽尔利用经典的噬菌体突变和重组技术?详细分析 T4
噬菌体 rⅡ 区基因的微细结构。
⑴,原理：
r+ 野生型 T4噬菌体,侵染 E.coli B株和 K12株；形成小而边缘模糊的噬菌斑。
rⅡ 突变型 T4噬菌体,只能侵染 B株，不能侵染 K12(λ)株。
形成大而边缘清楚的噬菌斑。
利用上述特点,
让两个 rⅡ 突变型杂交?侵染
K12(λ)株，选择重组体 r+r+?计算两个 r+ 突变座位间的重组频率。
⑵,方法：
两种 rⅡ 突变类型,rx,ry
r+rx × ryr+
↓混合感染
E.coli B株接种
K12(λ)株计数
r+ ry,rxr+
r+ r+,rxry
四种基因型均能生长
r+ r+
仅生长一种重组型
B株
⑶,结果：
①,重组值计算：
rxry的数量与 r+r+ 相同，计算时 r+r+ 噬菌体数 × 2。
可以获得小到 0.001％，即十万分之一的重组值。
利用大量 rⅡ 区内二点杂交结果，绘制出 rⅡ 区座位间微细的遗传图：
②,rⅡ 突变体类型,rⅡ A,rⅡ B：
两个 rⅡ A 突变体? K12? 无噬菌体繁殖两个 rⅡ B 突变体? K12? 无噬菌体繁殖
rⅡ A ＋ rⅡ B突变体? K12? 噬菌体繁殖
∴ rⅡ A与 rⅡ B区段可以互补，分属于不同基因座位。
三、基因的作用与性状的表达在生物的个体发育过程中，基因一旦处于 活化状态,
就将它携带的遗传密码，通过 mRNA的转录与翻译，形成特异的蛋白质。
基因对于遗传性状表达的作用可分为 直接的与间接的 。
基因的变异可以直接影响到蛋白质的特性，从而表现出不同的遗传性状。
但是在更普遍的情况下，基因是通过酶的合成，间接地影响生物性状的表达。
某段
DNA 转录
rRNA 如发生致死突变，不能形成核糖体，
易死亡。
tRNA 发生突变后,多肽链改变。转录
mRNA
翻译蛋白质结构蛋白 直接生物酶 间接性状
1.结构蛋白基因变异?直接影响蛋白质特性，表现出不同遗传性状。
例如人的镰形红血球贫血症。
HbA
突变Hbs Hbc
红血球镰刀形血红蛋白分子有四条多肽链：
两条 α链 (141个氨基酸 /条 )、
两条 β链 (146个氨基酸 /条 )。
HbA,Hbs,Hbc氨基酸组成的差异在于 β链上第 6位上氨基酸：
HbA第 6位为 谷氨酸 （ GAA)；
Hbs第 6位为 缬氨酸 （ GUA)；
Hbc第 6位为 赖氨酸 （ AAA）。
红血球碟形产生贫血症的原因：
单个碱基的突变?引起氨基酸的改变?导致蛋白质性质发生变化，直接产生性状变化。
正常碟形红血球转变为镰刀形红血球?缺氧时表现贫血症。
HbA Hbs Hbc
例如,豌豆圆粒 (RR) × 皱粒 (rr)?F1 圆粒 (Rr)?F2 1/4皱粒
R基 因 酶蛋白质淀粉分支酶正常合成淀粉
r 基因 不合成酶无功能酶 缺少一种淀粉分支酶积累蔗糖和大量的水份
2,酶蛋白表明,R与 r基因控制豌豆籽粒的性状不是直接的，
而是通过指导淀粉分枝酶的合成 间接 实现的。
同时揭示了 基因控制性状表达 的具体过程及分子基础。
产生 tRNA,rRNA，无表型；
不转录 mRNA，但对其它基因起调控作用。
产生多肽，有表型；
∴ 基因比德尔和塔特姆根据红色面包霉的研究所提出的,一个基因一个酶”的假说,亦即一个基因通过控制一个酶的合成来控制某个生化过程，从而影响到某些遗传性状的表达。
从分子遗传学的观点来看，该假说过分简单化了。
一个基因?一个 mRNA?一个多肽上图式仍不完善，
第二节 基因的调控一种生物的整套遗传密码可以比作一本密码字典?
该种生物的每个细胞中都有这本字典?不同细胞选用其中各自需要的密码子加以转录和翻译。
为什么 基因只有在它应该发挥作用的细胞内和应该发挥作用的时间才能 呈现活化状态?
结论,必然有一个基因作用的 调控系统 在发挥作用。
基因调控主要在三个水平上进行：
①,DNA水平上调控。
②,转录水平上调控。
③,翻译水平上调控。
一、原核生物的基因调控：
原核生物具有严格的基因表达调控机制。
㈠,转录水平的调控,
原核生物基因表达的调控 主要发生在转录水平 。当需要某一特定基因产物时，合成这种 mRNA。当不需要这种产物时,mRNA转录受到抑制。
不同调控机制差别很大，但通常可归为 正调控 和 负调控 两种。
1.负调控,细胞中阻遏物阻止基因转录过程的调控机制 。
阻遏物与 DNA分子结合?
阻碍 RNA聚合酶转录?使基因处于关闭状态；
2.正调控,经诱导物诱导转录的调控机制 。
诱导物通常与蛋白质结合?
形成一种激活子复合物?与基因启动子 DNA 序列结合
激活基因起始转录?使基因处于表达的状态。
正调控与负调控并非互相排斥的两种机制，而是生物体适应环境 的需要，有的系统既有正调控又有负调控；
降解代谢 途径中既有正调控又有负调控； 合成代谢 途径中一般以负调控来控制产物自身的合成。
原核生物以 负 调控为主，真核生物以 正 调控为主；
㈡,乳糖操纵元：
对于基因作用调控的机理，研究得比较清楚的是关于大肠杆菌 乳糖代谢 的调控。
在实验条件下，如果把大量的乳糖加入有大肠杆菌的培养基内，可以产生使大肠杆菌发生乳糖代谢所需要的三种酶,β— 半乳糖苷酶，渗透酶，转乙酰酶 的量急剧增加，培养基内 乳糖用完时,这三种酶的 合成 同时 停止 。
1961年雅各布 （ Jacob F）,和莫诺 （ Monod J.） 根据上述事实提出了一个 操纵元（子）模型,认为这三个酶的基因转录受一个开关单位的控制，这种开关单位即为 操纵子 。
操纵元（子）,由操纵基因以及紧接着的若干结构基因所组成的功能单位，其中的结构基因的转录为操纵基因所控制。
A、乳糖操纵元组成部分
I,编码阻遏蛋白的基因 P,启动子 O：操纵子
L：前导序列
Z,Y,A
ｚ是 β—
a
o是开关位点，为操纵基因,起控制结构基因的转录和翻译的作用。
A,乳糖操纵元组成部分；
B,野生型基因型 (I+O+Z+Y+A+),
无乳糖时，基因不表达；
C,野生型基因型 (I+O+Z+Y+A+),
有乳糖时，基因表达；
D,抑制基因突变 (I－ O+Z+Y+A+),
无乳糖时，基因组成型表达；
E,操纵基因突变型 (I＋ OcZ+Y+A+),无乳糖时，基因组成型表达。
二、真核生物基因的调控：
原核生物操纵元调控中的一些原理也存在于真核生物基因表达调控中，但是，多细胞真核生物的调控机制，无疑远比原核生物复杂。
真核生物基因表达的调控可以发生在 DNA水平，转录水平，转录后的修饰，翻译水平和翻译后的修饰 等多种不同层次。但多数基因的表达调控仍发生在 转录水平 。
原核生物 真核生物操纵元调控 多样化调控，更为复杂基因组小，大肠杆菌,总长
4.6× 106bp，编码 4288个基因，每个基因约 1100bp
基因组大，人类基因组全长
3× 109bp，编码 10万个基因，其余为重复序列基因分布在同一染色体上，操纵元控制
DNA与组蛋白结合成染色质，染色质的变化调控基因表达；基因分布在不同的染色体上，存在不同染色体间基因的调控问题适应外界环境，操纵元调控表达 基因差别表达是细胞分化和功能的核心转录和翻译同时进行，大部分为转录水平调控转录和翻译在时间和空间上均不同，
从 DNA到蛋白质的各层次上都有调控，但多数为转录水平调控真核生物与原核生物的调控差异本章小结
1．基因的概念、表达、调控和新发展：
①,DNA是遗传物质；
②,性状受制于基因；
③,基因位于染色体上。
经典遗传学的基因,“三位一体”，即是功能、突变、
重组单位。
分子遗传学的基因,保留了功能单位，发展了突变子和交换子的概念。
新基因概念,重叠基因、跳跃基因、断裂基因、假基因。
2．原核生物在转录和翻译水平上的调控：
操纵元模型,乳糖操纵元，色氨酸操纵元和阿拉伯糖操纵元模型。
3．真核生物的三个水平调控：
DNA水平,基因扩增,DNA重排,DNA甲基化。
转录水平,启动子与转录因子的结合；
转录强化子与激活子；
选择性启动子；
选择性 mRNA切割；
激素的调控作用。
翻译水平,蛋白质的折叠、蛋白酶切割、化学修饰、
蛋白质内含子的剪切。
DNA是 携带生物遗传信息的载体,是遗传的分子基础。
基因表达 就是将基因携带的生物信息释放出来，供细胞利用的过程，或将生物的遗传信息作为性状或特征表现出来的过程。
通常所说的基因表达 指基因指导蛋白质合成的过程。
原核生物或真核生物为了适应外界环境条件及自身的需要，都必须 不断调控各种不同基因的表达方式 。
第八章 基因的表达与调控
㈠,经典遗传关于基因的概念：
①,孟德尔：
把控制性状的因子称为遗传因子。
如：豌豆红花 (C)、白花 (c)、植株高 (H)、矮 (h)。
②,约翰生：
提出基因 (gene)这个名词，取代遗传因子。
③,摩尔根：
对果蝇、玉米等的大量遗传研究，建立了以基因和染色体为主体的经典遗传学。
基因是化学实体，以念珠状直线排列在染色体上。
第一 基因的概念一、基因的概念及其发展：
基因的共性（ 按照经典遗传学对基因的概念）：
染色体特性,自我复制能力和相对稳定性，在分裂时有规律地进行分配。
交换单位,基因间能进重组，而且是交换的最小单位。
突变单位,一个基因能突变为另一个基因。
功能单位,控制有机体的性状。
∴ 经典遗传学认为,基因是一个最小的单位，不能分割；
既是结构单位，又是功能单位。
㈡,分子遗传学关于基因的概念：
⑴,揭示遗传密码的秘密：基因?具体物质。
⑵,基因不是最小遗传单位?更复杂的遗传和变异单位：
具体内容：
一个基因 DNA分子上一定区段，携带有特殊的遗传信息?
或对其它基因的活动起调控作用 ( 如调节基因、启动基因、
操纵基因 )。
例如,在一个基因区域内，仍可以划分出若干起作用的小单位。
转录成 RNA(包括 mRNA,tRNA,rRNA)? 翻译成多肽链，
⑶,现代遗传学上认为：
①,突变子,是在性状突变时，产生突变的最小单位。
一个突变子可以小到只有一个碱基对；如移码突变。
②,重组子,在性状重组时，可交换的最小单位称为重组子。一个交换子只包含一个碱基对。
③,顺反子,表示一个作用的单位，基本上符合通常所述基因的大小或略小。所包括的一段 DNA与一个多肽链的合成相对应；平均大小为 500~1500个碱基对。
⑷,基因概念：
①,可转录一条完整的 RNA分子或编码一个多肽链；
②,功能上被顺反测验或互补测验所规定。
基因,相当于一个顺反子，
包含许多突变子和重组子。
紫外灯下的 DNA
分子遗传学保留了 功能单位 的解释，而抛弃了最小结构单位说法。
㈢,分子遗传学对基因概念的新发展
⑴,结构基因 (structural gene)：
指可编码 RNA或蛋白质的一段 DNA序列。
将基因分为不同类型：
⑵,调控基因 (regulator gene)：
指其 表达产物 参与 调控 其它基因表达的基因。
⑶,重叠基因 (overlapping gene)：
指在同一段 DNA顺序上，由于阅读框架不同或终止早晚不同，同时编码两个以上基因的现象。
A
E
B C
F
D
⑷,隔裂基因 (split gene)：
内含子,在 DNA序列中，不出现在成熟 mRNA中的片段；
外显子,在 DNA序列中，出现在成熟 mRNA中的片段。
指一个 基因内部 被一个或更多不翻译的编码顺序即内含子 所隔裂。
⑸,跳跃基因 (jumping gene)：
即 转座因子,指染色体组上可以转移的基因。
实质：能够 转移位置的 DNA片断 。
功能：可从这条染色体 整合 到另一条染色体上?引起插入突变,DNA结构变异 (如重复、缺失、畸变 )。突变的结果很容易通过表现型变异得到鉴别。
遗传工程常用：转座子标签法。
玉米转座子现象
⑹,假基因 (pseudogene):
同已知的基因相似，处于不同的位点，因缺失或突变而不能转录或翻译，是 没有功能的基因 。
真核生物中的血红素蛋白基因家族中就存在假基因。
血红蛋白分子的四条多肽链
㈠,互补作用：
设 有两个独立起源的 隐性突变,具有类似的表现型。
判断 是属于同一个基因突变，还是属于两个基因的突变？
即判断是否属于等位基因？
①,建立双突变杂合二倍体；
②,测定突变间有无互补作用。
由此可判断 是否属于等位基因。
二、基因的微细结构
2．有互补作用,突变来自不同的基因,则每个突的相对位点上都有一个正常野生型基因?最终可产生正常 mRNA，其 个体表现型为野生型 。
1．无互补作用,突变来自同一个基因只能 产生突变的 mRNA?
形成突变酶和个体，显示 突变的表现型 。则个体表现为突变型。
3．互补测验（顺反测验）,根据功能确定等位基因的测验。
顺反测验,根据顺式表现型和反式表现型来确定两个突变体是否属于同一个基因（顺反子）。
顺式排列为对照 （是两个突变座位位于同一条染色体上），不进行测试，其表现型?野生型。
实质上是进行反式测验 （反式排列：两个突变座位位于不同的染色体上）。
① 反式排列为野生型：突变分属于两个基因位点；
② 反式排列为突变型：突变属于同一基因位点。
本泽尔,提出顺反子，
表示功能的最小单位和顺反的位置效应。
㈡,顺式与反式调控：
假设某一基因的表达受一种 调控蛋白质 (regulator protein)控制，只有在调控蛋白质与该基因的 启动子位点 结合时，这个基因才能表达。如果这个基因的启动子位点发生突变，调控蛋白不能识别这个位点，也就不能转录形成 RNA，基因就不能表达 (图 8－ 3)。
1,顺式调控：
如基因的 启动子发生突变,使得调控蛋白不能识别启动子结构，该基因就不能表达； 只影响基因本身 的表达,而不影响其它等位基因的调控突变。
2,反式调控：
调控蛋白发生突变,不能与某基因的启动子结合，
还会 影响到与该调控蛋白结合有关的所有等位基因 位点表达。
㈢,基因的微细结构本泽尔利用经典的噬菌体突变和重组技术?详细分析 T4
噬菌体 rⅡ 区基因的微细结构。
⑴,原理：
r+ 野生型 T4噬菌体,侵染 E.coli B株和 K12株；形成小而边缘模糊的噬菌斑。
rⅡ 突变型 T4噬菌体,只能侵染 B株，不能侵染 K12(λ)株。
形成大而边缘清楚的噬菌斑。
利用上述特点,
让两个 rⅡ 突变型杂交?侵染
K12(λ)株，选择重组体 r+r+?计算两个 r+ 突变座位间的重组频率。
⑵,方法：
两种 rⅡ 突变类型,rx,ry
r+rx × ryr+
↓混合感染
E.coli B株接种
K12(λ)株计数
r+ ry,rxr+
r+ r+,rxry
四种基因型均能生长
r+ r+
仅生长一种重组型
B株
⑶,结果：
①,重组值计算：
rxry的数量与 r+r+ 相同，计算时 r+r+ 噬菌体数 × 2。
可以获得小到 0.001％，即十万分之一的重组值。
利用大量 rⅡ 区内二点杂交结果，绘制出 rⅡ 区座位间微细的遗传图：
②,rⅡ 突变体类型,rⅡ A,rⅡ B：
两个 rⅡ A 突变体? K12? 无噬菌体繁殖两个 rⅡ B 突变体? K12? 无噬菌体繁殖
rⅡ A ＋ rⅡ B突变体? K12? 噬菌体繁殖
∴ rⅡ A与 rⅡ B区段可以互补，分属于不同基因座位。
三、基因的作用与性状的表达在生物的个体发育过程中，基因一旦处于 活化状态,
就将它携带的遗传密码，通过 mRNA的转录与翻译，形成特异的蛋白质。
基因对于遗传性状表达的作用可分为 直接的与间接的 。
基因的变异可以直接影响到蛋白质的特性，从而表现出不同的遗传性状。
但是在更普遍的情况下，基因是通过酶的合成，间接地影响生物性状的表达。
某段
DNA 转录
rRNA 如发生致死突变，不能形成核糖体，
易死亡。
tRNA 发生突变后,多肽链改变。转录
mRNA
翻译蛋白质结构蛋白 直接生物酶 间接性状
1.结构蛋白基因变异?直接影响蛋白质特性，表现出不同遗传性状。
例如人的镰形红血球贫血症。
HbA
突变Hbs Hbc
红血球镰刀形血红蛋白分子有四条多肽链：
两条 α链 (141个氨基酸 /条 )、
两条 β链 (146个氨基酸 /条 )。
HbA,Hbs,Hbc氨基酸组成的差异在于 β链上第 6位上氨基酸：
HbA第 6位为 谷氨酸 （ GAA)；
Hbs第 6位为 缬氨酸 （ GUA)；
Hbc第 6位为 赖氨酸 （ AAA）。
红血球碟形产生贫血症的原因：
单个碱基的突变?引起氨基酸的改变?导致蛋白质性质发生变化，直接产生性状变化。
正常碟形红血球转变为镰刀形红血球?缺氧时表现贫血症。
HbA Hbs Hbc
例如,豌豆圆粒 (RR) × 皱粒 (rr)?F1 圆粒 (Rr)?F2 1/4皱粒
R基 因 酶蛋白质淀粉分支酶正常合成淀粉
r 基因 不合成酶无功能酶 缺少一种淀粉分支酶积累蔗糖和大量的水份
2,酶蛋白表明,R与 r基因控制豌豆籽粒的性状不是直接的，
而是通过指导淀粉分枝酶的合成 间接 实现的。
同时揭示了 基因控制性状表达 的具体过程及分子基础。
产生 tRNA,rRNA，无表型；
不转录 mRNA，但对其它基因起调控作用。
产生多肽，有表型；
∴ 基因比德尔和塔特姆根据红色面包霉的研究所提出的,一个基因一个酶”的假说,亦即一个基因通过控制一个酶的合成来控制某个生化过程，从而影响到某些遗传性状的表达。
从分子遗传学的观点来看，该假说过分简单化了。
一个基因?一个 mRNA?一个多肽上图式仍不完善，
第二节 基因的调控一种生物的整套遗传密码可以比作一本密码字典?
该种生物的每个细胞中都有这本字典?不同细胞选用其中各自需要的密码子加以转录和翻译。
为什么 基因只有在它应该发挥作用的细胞内和应该发挥作用的时间才能 呈现活化状态?
结论,必然有一个基因作用的 调控系统 在发挥作用。
基因调控主要在三个水平上进行：
①,DNA水平上调控。
②,转录水平上调控。
③,翻译水平上调控。
一、原核生物的基因调控：
原核生物具有严格的基因表达调控机制。
㈠,转录水平的调控,
原核生物基因表达的调控 主要发生在转录水平 。当需要某一特定基因产物时，合成这种 mRNA。当不需要这种产物时,mRNA转录受到抑制。
不同调控机制差别很大，但通常可归为 正调控 和 负调控 两种。
1.负调控,细胞中阻遏物阻止基因转录过程的调控机制 。
阻遏物与 DNA分子结合?
阻碍 RNA聚合酶转录?使基因处于关闭状态；
2.正调控,经诱导物诱导转录的调控机制 。
诱导物通常与蛋白质结合?
形成一种激活子复合物?与基因启动子 DNA 序列结合
激活基因起始转录?使基因处于表达的状态。
正调控与负调控并非互相排斥的两种机制，而是生物体适应环境 的需要，有的系统既有正调控又有负调控；
降解代谢 途径中既有正调控又有负调控； 合成代谢 途径中一般以负调控来控制产物自身的合成。
原核生物以 负 调控为主，真核生物以 正 调控为主；
㈡,乳糖操纵元：
对于基因作用调控的机理，研究得比较清楚的是关于大肠杆菌 乳糖代谢 的调控。
在实验条件下，如果把大量的乳糖加入有大肠杆菌的培养基内，可以产生使大肠杆菌发生乳糖代谢所需要的三种酶,β— 半乳糖苷酶，渗透酶，转乙酰酶 的量急剧增加，培养基内 乳糖用完时,这三种酶的 合成 同时 停止 。
1961年雅各布 （ Jacob F）,和莫诺 （ Monod J.） 根据上述事实提出了一个 操纵元（子）模型,认为这三个酶的基因转录受一个开关单位的控制，这种开关单位即为 操纵子 。
操纵元（子）,由操纵基因以及紧接着的若干结构基因所组成的功能单位，其中的结构基因的转录为操纵基因所控制。
A、乳糖操纵元组成部分
I,编码阻遏蛋白的基因 P,启动子 O：操纵子
L：前导序列
Z,Y,A
ｚ是 β—
a
o是开关位点，为操纵基因,起控制结构基因的转录和翻译的作用。
A,乳糖操纵元组成部分；
B,野生型基因型 (I+O+Z+Y+A+),
无乳糖时，基因不表达；
C,野生型基因型 (I+O+Z+Y+A+),
有乳糖时，基因表达；
D,抑制基因突变 (I－ O+Z+Y+A+),
无乳糖时，基因组成型表达；
E,操纵基因突变型 (I＋ OcZ+Y+A+),无乳糖时，基因组成型表达。
二、真核生物基因的调控：
原核生物操纵元调控中的一些原理也存在于真核生物基因表达调控中，但是，多细胞真核生物的调控机制，无疑远比原核生物复杂。
真核生物基因表达的调控可以发生在 DNA水平，转录水平，转录后的修饰，翻译水平和翻译后的修饰 等多种不同层次。但多数基因的表达调控仍发生在 转录水平 。
原核生物 真核生物操纵元调控 多样化调控，更为复杂基因组小，大肠杆菌,总长
4.6× 106bp，编码 4288个基因，每个基因约 1100bp
基因组大，人类基因组全长
3× 109bp，编码 10万个基因，其余为重复序列基因分布在同一染色体上，操纵元控制
DNA与组蛋白结合成染色质，染色质的变化调控基因表达；基因分布在不同的染色体上，存在不同染色体间基因的调控问题适应外界环境，操纵元调控表达 基因差别表达是细胞分化和功能的核心转录和翻译同时进行，大部分为转录水平调控转录和翻译在时间和空间上均不同，
从 DNA到蛋白质的各层次上都有调控，但多数为转录水平调控真核生物与原核生物的调控差异本章小结
1．基因的概念、表达、调控和新发展：
①,DNA是遗传物质；
②,性状受制于基因；
③,基因位于染色体上。
经典遗传学的基因,“三位一体”，即是功能、突变、
重组单位。
分子遗传学的基因,保留了功能单位，发展了突变子和交换子的概念。
新基因概念,重叠基因、跳跃基因、断裂基因、假基因。
2．原核生物在转录和翻译水平上的调控：
操纵元模型,乳糖操纵元，色氨酸操纵元和阿拉伯糖操纵元模型。
3．真核生物的三个水平调控：
DNA水平,基因扩增,DNA重排,DNA甲基化。
转录水平,启动子与转录因子的结合；
转录强化子与激活子；
选择性启动子；
选择性 mRNA切割；
激素的调控作用。
翻译水平,蛋白质的折叠、蛋白酶切割、化学修饰、
蛋白质内含子的剪切。
