基因表达调控培训讲解课件

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1、基因表达调控生化与分子生物学教研室岳真中心法则(TheCentralDogma)遗传信息从DNA到蛋白质的传递规律DNARNA蛋白质转录翻译RNA蛋白质逆转录翻译复制复制基因表达调控（geneexpressionregulation)：生物体通过特定的生物大分子间的相互作用来控制基因是否表达或调节表达产物的多少，以满足生物体的自身需求以及适应环境的变化。1基因表达调控的基本规律2原核生物的基因表达调控3真核生物的基因表达调控第一节基因表达调控的基本规律BasicPrinciplesofGeneExpressionRegulation一、基因表达具有时空

2、特异性根据生长、分化和发育等功能的需要，基因按照一定的时间顺序先后表达，称之为基因表达的时间特异性(temporalspecificity)或阶段特异性(stagespecificity)。在个体生长过程中，同一基因在不同组织或器官中的表达种类和表达水平也不一样，称之为基因表达的空间特异性(spatialspecificity)或组织特异性（tissuespecificity)。差异的基因表达决定了个体内不同的细胞类型和复杂的生命现象。二、诱导和阻遏是基因表达调控的普遍模式按对外界刺激的反应性，基因表达的方式分为：较少受环境因素影响，而是在个体大多数生长阶

3、段和几乎全部组织中持续表达或变化很小。诱导或阻遏表达组成性表达参与生命全过程，在一个个体的所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeepinggene)或持家基因。在特定环境信号刺激下，有些基因出现开放性或增强性的表达，基因表达产物增加，称为诱导(induction)。这种基因称为可诱导基因(induciblegene)。如果基因对环境信号应答是关闭性或抑制性的，表达产物水平降低，称为阻遏(repression)。这种基因是可阻遏基因(repressiblegene)。四、大分子相互作用是基因表达调控的分子基础作为反式作用因子的调节蛋白具有特定

4、的空间结构，通过特异性地识别某些DNA序列与顺式作用元件发生相互作用。五、基因表达调控是多层次的复杂调节基因表达的多级调控基因激活拷贝数重排甲基化程度转录起始转录后加工mRNA降解蛋白质翻译翻译后加工修饰蛋白质降解等转录起始第二节原核生物的基因表达调控GeneExpressionRegulationinprokaryote电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象转录未完成，翻译已开始进行。一、转录水平的调控是基因表达的关键环节操纵子(operon)：原核生物基因组结构的基本单位，也是基本转录单位。由串联的结构基因和调控序列组成。调控序列包括：启动子、操纵序

5、列以及一定距离外的调节基因。（一）操纵子是原核生物基因表达调控的基本单位5335结构基因调控序列RNA-pol原核生物蛋白质因子——操纵子(operon)机制特异DNA序列编码序列启动序列操纵序列其他调节序列(promoter)(operator)调节基因（regulatorygene）:编码能够与操纵序列结合的调控蛋白。如果调控蛋白与操纵序列结合后能增强或启动基因转录，则称为正调控（positiveregulation）。调控蛋白与操纵序列结合后能够减弱或阻止基因转录，称为负调控（negativeregulation）。一般来讲，调节基因编码的蛋

6、白可以阻遏结构基因的表达，因此又称阻遏蛋白（repressor）。诱导与阻遏发生机制：某些特殊物质能与调控蛋白结合，引起调控蛋白空间结构的变化，从而改变了对基因转录的影响。凡是能够诱导基因表达的分子称为诱导剂（inducer)。凡是能够阻遏基因表达的分子称为阻遏剂。（二）、乳糖操纵子模型诠释了原核生物转录起始诱导的基本机制实验葡萄糖：细菌生长乳糖：开始反应停滞，之后正常生长两者都有：乳糖操纵子(lacoperon)的结构调控区阻遏基因启动序列操纵序列结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：通透酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNAImRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpo

7、l没有乳糖存在时阻遏基因阻遏蛋白的负性调节mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶lac操纵子与阻遏蛋白的负性调节CAP—分解代谢物基因活化蛋白。可以与环腺苷酸cAMP结合成二聚体。乳糖操纵子启动子上游有该二聚体的结合位点，二聚体与位点结合能大大增强转录起始。（三）乳糖操纵子受阻遏蛋白和CAP的双重调节乳糖操纵子的启动子属于弱启动子，即使处在开放状态，表达效率仍不高，需要正性调节机制。++++转录无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，cAMP浓度低时CAP的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPC

8、APCAPCAP结合位点当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发