基因的表达与调控(上)

《基因的表达与调控(上)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基因的表达与调控（上）--原核基因表达调控模式一、绪论原核生物和单细胞真核生物直接暴露在变幻莫测的环境中，食物供应毫无保障，只有能根据环境条件的改变合成各种不同的蛋白质，使代谢过程适应环境的变化，才能维持自身的生存和繁衍。假如在大肠杆菌内，平均一个基因1000bp，一个细胞中约有2500-3000个基因。正常情况下，可带有107个蛋白质，平均每个基因产生3000多个蛋白质分子。但实验却表明，每细胞中有些蛋白质少之10个分子，而有一些却多达500000个分子。一个大肠杆菌中只有15个分子的β－半乳糖苷酶，若将细胞培养在只含乳糖的培养基中，每细胞中酶

2、量可高达几万个分子，其合成的速度和总量随环境的变化而改变。表明基因的表达受到调控。细菌在进行调控时：一个体系在需要时被打开，不需要时被关闭。这种“开-关”（on-off）活性是通过调节转录来建立的，也就是说mRNA的合成是可以被调节的。1、基因表达及基因表达调控是指生物体基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录及翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，进而发挥其特定生物学功能的全过程,称为基因表达（geneexpression）。对这个过程的调节就称为基因表达调控（generegulation或genecontrol）。基因表达调控主要表现在以下几个

3、方面：①转录水平上的调控(transcriptionalregulation)；②mRNA加工成熟水平上的调控(differentialprocessingofRNAtranscript)；③翻译水平上的调控(differentialtranslationofmRNA)。组成性表达(constitutiveexpression)适应性表达(adaptiveexpression）二、基因表达的方式1、组成性表达：指不大受环境变动而变化的一类基因表达。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)。

4、2、适应性表达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)。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）维持个体发育与分化（真核）原核基因调控分类3、基因表达的调控方式负调控（negativetranscriptionregulation）:调控蛋白+DNA序列基

5、因表达(相应蛋白质降低)正调控（positivetranscriptionregulation）:调控蛋白+DNA序列基因表达(相应蛋白质增加)负调控根据作用特征负控诱导负控阻遏正调控根据作用特征正控诱导正控阻遏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；　　原核生物以负调控为主，真核生物以正调控为主；　　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。大肠杆菌主要环节在转录，起始σ因子决定RNA聚合酶识别特异性。在E.coli中,当细胞从基本的转录机制转入

6、各种特定基因表达时，需要不同的因子指导RNA聚合酶与各种启动子结合。大肠杆菌中的各种σ因子比较σ因子编码基因主要功能σ70rpoD参与对数生长期和大多数碳代谢过程基因的调控σ54rpoN参与多数氮源利用基因的调控σ38rpoH分裂间期特异基因的表达调控σ32rpoS热休克基因的表达调控σ28rpoF鞭毛趋化相关基因的表达调控σ24rpoE过度热休克基因的表达调控原核基因调控的主要特点可诱导调节（P235）：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。例：大肠杆菌的乳糖操纵子分解代谢蛋

7、白的基因根据操纵子对某些能调节它们的小分子的应答，可分为可诱导调节和可阻遏调节两大类：调节基因操纵基因结构基因阻遏蛋白调节基因操纵基因结构基因阻遏蛋白诱导物mRNA酶蛋白酶合成的诱导操纵子模型诱导物如果某种物质能够促使细菌产生酶来分解它，这种物质就是诱导物。可阻遏调节（P235）：基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。例：色氨酸操纵子合成代谢蛋白的基因酶合成的阻遏操纵子模型调节基因操纵基因结构基因mRNA酶蛋白调节基因操纵基因结构基因辅阻遏物辐阻遏物如果某种物质能够阻止细菌

8、产生合成这种物质的酶，这种物质就是辅阻遏物。弱化子对基因活性的影响色氨酸操纵子降解物对基因活性的调节葡萄糖腺苷环化酶腺苷酸cAMP环腺苷