《克隆基因的表达》PPT课件

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1、第四章克隆基因的表达第一节基因表达的过程基因表达（geneexpression）是指储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。典型的基因表达是基因经过转录、翻译，产生有生物活性的蛋白质的过程。基因表达是受调控的一、基因表达的基本规律（一）时间特异性按功能需要，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。（二）空间特异性在个体生长全过程，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得这种分布差异，实际上

2、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基因分类：管家基因表达很少受环境因素影响可调节基因受环境因素的诱导或阻遏可诱导可阻遏按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：（一）组成性表达某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因（housekeepinggene）无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达（constitutivegeneexpression）如微观蛋白基因，糖酵解酶系基因与

3、核糖体蛋白基因等。（二）诱导与阻遏表达在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导（induction）如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏（repression）.三、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖（二）维持个体发育与分化基因表达调控的多级调控（一）DNA水平基因丢失；基因扩增基因重排；甲基化修饰染色质的结构状态（二）RNA水平转录水平调控RNA的转录后加工mRNA从核内向胞浆

4、转运mRNA稳定性（三）蛋白质水平翻译过程翻译后加工蛋白质的稳定性（二）基因转录激活调节基本要素1.特异的DNA序列如启动序列，操纵序列，Pribnow盒，GC序列等2.调节蛋白如阻遏蛋白，激活蛋白，CAP，转录因子等3.DNA-蛋白质，蛋白质-蛋白质相互作用改变DNA的结构和RNA聚合酶的功能4.RNA聚合酶原核表达外源基因真核表达第二节外源基因在原核中表达用原核生物作宿主大肠杆菌作为表达外源基因受体菌的特征大肠杆菌表达外源基因的优势1.全基因组测序，共有4405个开放型阅读框架2.基因克隆表达系统成熟完善3.繁殖迅速、培养简单、操作方便、

5、遗传稳定4.被美国FDA批准为安全的基因工程受体生物大肠杆菌表达外源基因的劣势1.缺乏对真核生物蛋白质的复性功能2.缺乏对真核生物蛋白质的修饰加工系统3.内源性蛋白酶降解空间构象不正确的异源蛋白4.细胞周质内含有种类繁多的内毒素一、宿主菌受体细胞的基因型：野生型大肠杆菌的基因（指没有发生突变的基因）野生型加“＋”，突变型加“－”（但后者往往被省略），表示的方法的规则如下：①根据基因产物或作用产物的英文名称，取其单词的第一字母，拼成三个字母并以斜体来表示。如：DNAAdenineMethylase,即dam。②变异基因不同，用作用结果的英

6、文名称的前三个字母斜体表示，并加上一大写字母，以示区别。如：Recombination,recA、recB、recC。③某个基因缺失时，在该基因型前加“△”。④由于某个基因变异导致大肠杆菌的特征发生变化，也可以用该特征的英文名来表示，但第一个字母要大写，并加上“+”或“r”表示有抗性,加上“-”则表示敏感。如：Ampicillin(氨卞青霉素)，抗性标记为Ampr,敏感性为Amp-。①、JM109菌株可作为大多数质粒载体的受体菌，也可以用于制备M13等噬菌体载体的单链DNA。该菌株易于培养，并且可以用较多的转化方法进行有效的转化。α－互补

7、,容易鉴别重组体菌株②、DH5α菌株一种常用于质粒克隆的菌株。其j80lacZ△M15基因的产物可与pUC载体编码的β-半乳糖苷酶氨基端实现α互补，可用于蓝白斑筛选。recA1和endA1的突变有利于克隆DNA的稳定和高纯度质粒DNA的提取。③、BL21（DE3）菌株该菌株用于以T7RNA聚合酶为表达系统的高效外源基因的蛋白表达宿主。T7噬菌体RNA聚合酶基因的表达受控于λ噬菌体DE3区的lacUV5启动子，该区整合于BL21的染色体上。该菌适合于非毒性蛋白的表达。二、原核生物基因表达的特征1.只有一种RNA多聚酶识别原核细胞的启动子(真核细

8、胞有三种)，催化所有RNA的合成,不识别真核基因的启动子。2.以操纵子为单位数个相关的结构基因与其调控区结合形成一个表达的协同单位。调控区主要分为三个部分:操纵基因