《基因表达的调节》PPT课件

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1、第16章基因表达的调节RegulationofGeneExpression1.基因与基因组基因表达（geneexpression）就是基因转录与翻译的过程。在某一特定时间，基因组只有一部分处于表达状态。基因具有特定生物遗传信息的DNA序列，在一定条件下能够表达这种遗传信息，产生特定的生理功能。结构基因1调控区间隔序列结构基因2编码区DNADNA与基因的关系1.基因与基因组终止点增强子启动子起始点外显子外显子外显子内含子内含子增强子DNA真核生物基因结构图基因组(genome)概念：是细胞或生物体的全套遗传物质。原核生物基因组：是指单个染色体上所含的全部基因。真核生物基因组：是指维持

2、配子或配子体正常功能的最基本的一套染色体及其所携带的全部基因。真核生物基因组分为：高度重复序列：重复几十万次到几百万次，可能参与DNA复制及基因表达的调节。中度重复序列：平均重复350次，有些是结构基因。低度重复序列：不重复或只重复几次，十几次。是结构基因，或者是基因的间隔序列。基因表达控制的潜在环节复制水平前体mRNA的转录mRNA前体转录后的修饰和加工mRNA从核内转移到胞液mRNA的稳定性调节mRNA的翻译活性调节肽链翻译后的加工肽链的转运和细胞定位蛋白质的稳定性转录是基因表达控制的中心环节原核基因表达的调节通过操纵子(operon)进行，操纵子是DNA上由几个相关的结构基因

3、以及对其转录进行调节的启动基因和操纵基因等组成的单位。(操纵子学说由MonodandJocob提出，1960)2.原核基因表达的调节激活物结合位置启动基因P操纵基因O结构基因原核生物操纵子中的结构基因是多顺反子，即含有几个编码功能相关的蛋白质或酶的基因。在其上游有操纵基因（O）和启动基因（P),操纵基因是阻遏物蛋白结合的部位(在阴性调节中)。P基因是RNA聚合酶结合并开始转录的部位。在P基因的上游，有激活物蛋白结合的部位(在阳性调节中)，还有表达阻遏物蛋白的调节基因i。阴性调控（negativecontrol）：阻遏物蛋白（repressor）对基因开关（操纵基因,O基因）进行的调

4、节。阻遏物蛋白结合在操纵基因上则转录不能进行，它的活性受小分子诱导物影响。阻遏物是由调节基因i表达的。阳性调控（positivecontrol）：激活物蛋白（activator）对RNA聚合酶的转录进行的调节。激活物蛋白结合在启动基因(P基因)上游的某个区域以增强RNA聚合酶的转录活性，它的活性也受小分子的影响。操纵子转录调节的两种方式阴性调控阳性调控阻遏物激活物RNA聚合酶Z（半乳糖苷酶）、Y（透过酶）和A（乙酰化酶）是功能相关的结构基因，为细菌利用乳糖所必需大肠杆菌乳糖操纵子的结构三个结构基因Z基因：编码β-半乳糖苷酶（β–galactosidase），分解乳糖成为半乳糖和葡萄

5、糖。Y基因：编码透酶（pormease），使外界乳糖等透过大肠杆菌细胞壁进入细胞内。A基因：编码乙酰基转移酶（acetylase），能将乙酰CoA上的乙酰基转移到半乳糖上，形成乙酰半乳糖。三个调节序列：在结构基因的上游还有一个启动子（P）和一个操纵基因（O），在启动子上游还有一个CAMP受体蛋白CRP位点，以及一个调节基因（I基因），调节基因编码阻遏蛋白。在培养介质中以葡萄糖为能源而无乳糖时，阻遏蛋白能与操纵基因结合。由于操纵基因与启动子有部分重叠，阻遏蛋白与操纵基因结合后，抑制了RNA聚合酶与启动子结合，从而抑制结构基因Z、Y、A的转录。阻遏蛋白的负性调节PIDNAZYAOpol

6、mRNA阻遏蛋白没有乳糖存在时阻遏基因在有乳糖存在时，该操纵子即可被诱导。乳糖作为诱导剂与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的构象发生改变，导致阻遏蛋白与操纵基因解聚，引起结构基因转录。有乳糖存在时ZOPImRNAβ-RpoYNAAl乳糖操纵子的负调节CRP的正性调节:CRP蛋白是一个同二聚体，具有DNA结合域和cAMP结合位点。当没有葡萄糖存在时，由于cAMP的浓度受葡萄糖代谢的调节，cAMP浓度表现为较高，这时cAMP与CRP蛋白结合形成cAMP-–CRP复合物。此复合物可结合在lac启动基因上游附近的CRP位点上，从而可增强转录达50倍之多。当培养基中有葡萄糖存在时，cAMP浓度较低，

7、cAMP与CRP蛋白不能形成复合物，也就不能结合到CAP位点，lac基因的转录水平较低。由此可见，对lac操纵子来说CRP是正性调节因素，阻遏蛋白是负性调节因素。AYZOPICRP的正性调节,cAMPcAMPCAPRNApolAYZOPIRNApol,cAMPCAP协调调节※当阻遏蛋白封闭转录时，CRP对该系统不能发挥作用；※如无CRP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。※单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时,细