分子生物学chapter 6 基因表达的调控

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1、Chapter6基因表达的调控ControlofGeneExpression几个重要的观点和概念生物个体的各种组织和细胞具有全套相同的基因组，含有生物体生长、发育、新陈代谢和繁殖所需要的全部遗传信息。基因组中基因的表达具有时空性：所有基因并非以同样的强度、时时刻刻地表达不同组织和细胞表达的基因种类、数量和强度不同–组织特异性表达（Tissue-specificexpression）在不同的发育阶段表达的基因种类、数量和强度也不同–时序性表达（Temporalexpression）基因表达的方式：组成型表达：基因（如：管家基因House-

2、keepinggene）在不同的组织细胞和不同的生长时期中以几乎相等的强度表达。诱导型表达：基因（如：奢侈基因Luxurygene）的表达具有明显的时空性，或受到不同的内外因素因素影响。基因表达受到精细的调控：真核生物和原核生物的基因表达调控方式具有共性通过核酸分子之间、核酸和蛋白质分子之间、蛋白质分子之间的互作调控基因表达在基因表达的不同水平上进行全方位调控，其中以转录水平的调控最为经济和有效。几个重要的观点和概念转录前的调控转录水平的调控转录后的调控翻译水平的调控翻译后的调控通过对转录单位的选择调控表达的基因种类并控制基因产物的种类

3、；通过转录水平的调节来提高生物体的适应性；转录过程中顺势作用元件和反式调控因子的相互作用严格和灵活保证调控的高效和多样；6.1原核生物转录水平的基因表达调控一、操纵子模型和原核生物基因表达调控的主要模式总论二、典型操纵子的基因表达调控模式（3个综合实例）三、严紧控制的应急反应一、操纵子模型1961，Jacob&Monod:研究大肠杆菌的乳糖利用时提出乳糖操纵子（Lacoperon）模型。PIOPLacILacZLacYLacAPromoter启动子ControlelementPolycistron(多顺反子)mRNAβ-半乳糖苷酶b-g

4、alactosidase透过酶permease转乙酰基酶transacetylaseStructuralGeneOperator操纵基因大肠杆菌利用乳糖作为能源的生物学途径与操纵子有关的几个名词一些功能相关的基因紧密连锁在一起受同一操纵序列协调的控制其转录，并生成一个多顺反子。操纵基因（Operator）：顺式作用元件，能与调控蛋白结合从而调控基因转录起始效率。调控基因：如LacOperon中的LacI基因，编码调控蛋白作为反式作用因子，通过与相应顺式元件结合后调控基因表达。编码阻遏蛋白，与操纵基因结合对基因表达进行负调控。编码激活蛋白

5、，与操纵基因或上游控制元件结合对基因表达进行正调控。与操纵子有关的几个名词操纵子是原核生物基因组织和基因表达调控的主要方式。效应物（Effector）：能与调控蛋白结合，改变调控蛋白的空间构象，从而改变基因转录水平的物质，多为内外源因子。诱导物（Inducer）：诱导操纵子开放基因表达辅阻遏物（Corepressor）：不直接作为阻遏物，但可以与调控蛋白结合后阻遏操纵子基因表达操纵子调控基因表达的4种模式注：一个特定的操纵子往往组合使用其中的多个调控模式。二、典型操纵子的基因表达调控模式基因表达的负控制负控诱导模型：乳糖操纵子负控阻遏模

6、型：色氨酸操纵子基因表达的正控制分解代谢产物阻遏启动子的正控制：乳糖操纵子操纵子基因表达调控的实例：乳糖操纵子组氨酸利用操纵子负控诱导模型：乳糖操纵子E.coliConclusion:Lacoperonisactivatedthroughaddinglactose(inducer).RelativeconcentrationtimeAddlactoseRemovelactoseLacmRNAβ-半乳糖苷酶透过酶没有葡萄糖的培养基上适时添加或去除乳糖NegativeregulationoflacoperonPIOPLacILacZLacY

7、LacAConstitutiveexpressmRNAGene:OFFNomRNAproductsrepressorLacoperon#3NegativeregulationoflacoperonPIOPLacILacZLacYLacAConstitutiveexpressmRNAGene:ONmRNAproductβ-GalactosidasePermeaseTransacetylaseIso-lactoseRNApolymeraseIso-lactoseLacoperon#4几个要点无异构乳糖（诱导物）时，基因的表达被阻遏蛋白阻遏而

8、关闭；有异构乳糖（诱导物）时，基因表达被开放。异构乳糖的存在是基因开放的前提异构乳糖的来源吸收进入细胞培养基中的乳糖在胞内：转化为异构乳糖透过性酶β-半乳糖苷酶两个矛盾:Question:Howthelac