《原核基因表达调控》PPT课件

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1、第10章原核基因表达调控2021/9/20分子生物学原核基因表达调控10.1原核生物基因表达调控概述基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制机制，是细胞中基因表达的过程在时间、空间上处于有序状态，幷对环境条件的变化作出适当反应的复杂过程。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控基因表达的调控可在多个层次上进行，包括基因水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平的调控。基因表达调控是生物体内细胞分化、形态发生和个体发育的分子基础。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控在生物体生命活动中,幷不是所有的基因都同时表达，代谢过程中所需要的各

2、种酶和蛋白质基因以及构成细胞化学成份的各种编码基因，正常情况下是经常表达的。而与生物发育过程有关的基因则要在特定的时空才表达，还有许多基因被暂时的或永久的关闭而不表达，只在合适的时期才表达。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控例如:与植物发育的形态建成有关基因在植物发育的各个不同阶段按一定时序特异表达，才能发育成熟,与开花有关的基因也只有在开花前才表达，而在植物营养体生长时全部被关闭；在昆虫发育变态过程的各种基因要在一定发育阶段（如幼虫、蛹、成虫）才能表达。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控即使细胞携带着基本相同的基因，但同一有机

3、体各个细胞的形态和功能都不一样，基因表达的水平也不尽相同。正是因为生物体能够根据其本身固有的遗传信息表达与调控，以及对环境的适应，才产生了各种特异功能的蛋白分子来体现生命现象和执行生物功能，使得从低等到高等的生物界呈现出五彩缤纷的生命现象。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控10.1.2原核基因表达调控的特点与方式原核基因表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步中。这种调控多以操纵子为单位进行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达，既经济有效，又保证其生命活动的需要。调控主要发生在转录水平，有正、负调控两种机制。在转

4、录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其它小分子配基的相互作用。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控细胞要控制各种蛋白质在不同时期的表达水平，有两条途径：一是细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度，这是一条经济的途径，可减少从mRNA合成蛋白质的小分子物质消耗，这是生物在长期的进化过程中自然选择的结果。这种控制称为转录水平的调控，大多数基因表达都属之。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控二是在mRNA合成后，控制从mRNA翻译成多肽链的速度，包括一些与翻译有关的酶及其复合体分子（如核糖

5、体）缔合的装配速度等过程。这种蛋白质合成及基因表达的控制称为翻译水平的调控。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控10.2原核基因表达调控的几个重要概念1.细菌对营养的适应为了生存，细菌必须能适应广泛变化的环境条件,包括营养、水分、溶液浓度、温度、pH等。而这些条件须通过细胞内各种生化反应途径，为细胞的生长繁殖提供能量和构建细胞组分所需的小分子化合物。细菌细胞在不同的环境条件下所含酶的种类和数量改变很大。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控2顺式作用组件和反式作用因子基因活性的调节主要通过反式作用因子与顺式作用组件的相互作用而实现。基

6、因编码产物主要是蛋白和各种RNA分子。一般是从其合成场所扩散至发挥作用的地方。反式作用因子的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列不在同一个DNA分子上。RNA聚合酶是典型的反式作用因子。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控顺式作用组件是指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因；这种DNA序列通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中。位于转录单位开始和结束位置上的启动子和终止子，都是典型的顺式作用元件。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控3结构基因和调节基因结构基因(structuralg

7、ene)是编码蛋白质或RNA的基因。细菌的结构基因一般成簇排列，多个结构基因受单一启动子共同控制，使整套基因或都表达或者都不表达。结构基因编码大量功能各异的蛋白质，其中有组成细胞和组织器官基本成分的结构蛋白、有催化活性的酶和各种调节蛋白等。2021/9/20分子生物学原核基因表达调控调节基因(regulatorgene)是编码合成参与基因表达调控的RNA和蛋白质的特异DNA序列调节基因编码的调节物通过与DNA上的特定位点结合控制转录是调控的关键。调节物与DNA特定位点的相互作用能以正调控的方式(启动或增强基因表达活性)调节靶基因，也能以负调控的方式

8、(关闭或降低基因表达活性)调节靶基因。DNA位点通常位于受调节基因的上游，但有时也有例外。2021/9/20分子生物学原核