基因表达调控生物化学

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1、基因表达调控RegulationofGeneExpression第十三章BiochemistryDepartmentDepartmentofBasicMedicalSciencesHangzhouNormalUniversityGuyisheng多媒体课件试用版第一节基因表达调控的基本概念一、基因表达的基本概念基因(gene)：遗传的基本单位，是负载特定遗传信息的DNA片断。基因组(genome)：指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。基因表达(geneexpression)：基因转录与翻译的过程。9

2、/19/20212DepartmentofBiochemistry广义的基因表达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。基因表达调控(controlofgeneexpression)：生物体内基因表达的开启、关闭和表达强度的直接调节。是生物在长期进化过程中逐渐形成的精确而灵敏的生存能力和应变能力，是生物赖以生存的根本之一。9/19/20213DepartmentofBiochemistry二、基因表达的特征（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(te

3、mporalspecificity)。如：受精卵发育经历不同的阶段多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stagespecificity)。9/19/20214DepartmentofBiochemistry（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(spatialspecificity)。即：同一基因在不同的组织器官内表达不同又称细胞特异性或组织特异性9/19/20215DepartmentofBiochemistry三、基因表达的方式（一）组成性表达(const

4、itutivegeneexpression)（基本表达）指不大受环境变动而变化的一类基因表达。某些基因表达产物是细胞或生物体整个生命过程中都持续需要、必不可少的，这类基因可称为管家基因(housekeepinggene)，这些基因中不少是在生物个体其它组织细胞、甚至在同一物种的细胞中都是持续表达的，可以看成是细胞基本的基因表达。组成性基因表达也不是一成不变的，其表达强弱也是受一定机制调控的。9/19/20216DepartmentofBiochemistry（二）诱导和阻遏表达适应性表达(adaptiveexpression)：指

5、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)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)。9/19/20217DepartmentofBiochemistry（三）协调表达在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinateexpression)这种调

6、节称为协调调节(coordinateregulation)。9/19/20218DepartmentofBiochemistry四、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖环境是在不断变化的。通过调控，可使生物体表达出合适的蛋白质分子。（二）维持细胞分化和个体发育生长、发育的不同阶段，不同组织器官内蛋白质分子分布、种类和含量存在很大差异，这是调节细胞表型的关键。9/19/20219DepartmentofBiochemistry不同层次上的调控一、基因表达的多级调控基因激活转录起始调控转录后加工翻译调控翻译后加工转录起

7、始水平的调控最为重要第二节基因表达调控的基本原理9/19/202110DepartmentofBiochemistry二、基因转录激活受转录调节蛋白和启动子相互作用的调节（一）特异DNA序列特异DNA序列主要指具有调节功能的DNA序列。它们决定基因的转录活性。原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。真核基因调控机制普遍涉及编码基因两侧的DNA序列——顺式作用元件。9/19/202111DepartmentofBiochemistry1.原核生物：操纵子机制蛋白质因子特异DNA序列编码序列启动序列操纵序列其他调节序列(pro

8、moter)(operator)全图9/19/202112DepartmentofBiochemistry操纵子（operon）：通常由2个以上的编码序列与启动序列（promotor）、操纵序列（operator）以及其它调节序列在基