第六章基因调控1：原核生物基因的表达调控

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1、基因的表达调控GeneRegulation第六章原核生物基因的表达调控（GeneRegulationinProkaryotes）主要内容第一节基因表达调控的基本概念第二节原核生物基因表达调控总论第三节乳糖操纵子第四节色氨酸操纵子第五节转录后水平上的调控第一节基因表达调控的基本概念（BasicConceptofGeneRegulation）一、基因表达与基因表达调控概念基因表达（geneexpression）：是指储存在DNA上的遗传信息，经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。基因表达调控（generegulation/control）：围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节方式都通称为~

2、。基因表达包括：①基因经转录、翻译产生有生物活性的蛋白质的过程。②rRNA和tRNA的基因经转录和加工产生成熟的rRNA和tRNA的过程。二、基因表达的规律------时间性和空间性1、时间特异性（temporalspecificity）按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性（stagespecificity）。血红蛋白是所有动物体内输送分子氧的主要载体，由2α2β组成的四聚体加上一个血红素辅基（结合铁原子）后形成功能性血红蛋白。在生物个体发育的不同阶段出现几种不同形式的α和β亚基。例子：人α基因簇位于

3、16号染色体短臂上，约占30kb左右，其中ζ为胚胎期基因。β珠蛋白基因簇位于11号染色体短臂上，约占50-60kb，其中ε为胚胎期基因，Gγ和Aγ为胎儿型基因，δ和β为成人期基因。2、空间特异性（spatialspecificity）在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性。基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性（cellortissuespecificity）。例如：肝细胞中涉及编码鸟氨酸循环酶类的基因表达水平高于其它组织细胞，合成的某些酶(如精氨酸酶)为肝脏所特有；胰岛

4、β细胞合成胰岛素；甲状腺滤泡旁细胞(C细胞)专一分泌降血钙素等。生物的基因表达是受着严密、精确调控的。尽管现在对调控机理的奥妙所知还不多，但已认识到，不仅生命的遗传信息是生物生存所必需的，而且遗传信息的表达调控也是生命本质所在。三、基因表达的方式基因表达的方式分为组成性表达及调节性表达。1、组成性表达（constitutiveexpression）细胞对不同蛋白质的需要是不一样的，一些基因产物对生命全过程都是必需的，这类基因的表达水平在所有细胞或组织中几乎是不变的，如三羧酸循环这个中心代谢途径的酶类，它们的基因表达就属于这一类，这类基因称为管家基因（housekeepinggene）。这类稳

5、定的几乎不用调节的表达方式称为组成性表达或基本性表达（constituteexpression）。2、适应性表达（adaptiveexpression）指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导（induction），这类基因被称为可诱导的基因（induciblegene）；相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏（repression），相应的基因被称为可阻遏的基因（repressiblegene）。四、基因表达调控的生物学意义适应环境、维持生长和增殖（原核、真核）生物只有适应环境才能生存。当环境条件变化时，生物体就要改变自身基

6、因表达状况，以调整体内执行相应功能蛋白质的种类和数量，从而改变自身的代谢、活动等以适应环境。维持个体发育与分化（真核）多细胞个体生长、发育的不同阶段，细胞中蛋白质分子的种类和含量差异很大；在同一生长发育阶段，不同组织器官内蛋白质分子分布也存在很大差异，这些差异是调节细胞表型的关键。高等哺乳类动物各个组织、器官的发育、分化是由一些特定基因控制的，某些基因缺陷或表达异常时，会出现相应组织或器官发育异常。第二节原核生物基因表达调控总论（OutlineofGeneRegulationinProkaryotes）一、基因表达调控层次基因表达调控可以通过对基因表达过程的任何一个阶段的调控而实现。因此，基

7、因表达调控的层次包括：1、转录水平上的调控（TranscriptionalRegulation）2、转录后水平上的调控（Post-transcriptionalRegulation）①RNA加工成熟水平上的调控DifferentialprocessingofRNAtranscript②翻译水平上的调控DifferentialtranslationofmRNA转录调控：是生物最经济的调控方式-----（即“不需