基因表达调控(zhp)

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1、基因表达调控分子生物学实验室张华屏主要内容基因表达的特点、方式原核生物基因表达调控模型乳糖操纵元学说真核生物基因表达调控重点内容概念组成性基因表达适应性基因表达顺式作用元件反式作用因子原核生物基因表达调控模型乳糖操纵元学说基因表达概述主要内容:1基因表达的特点2基因表达的方式基因表达(geneexpression)-基因转录及翻译的过程。rRNA、tRNA的合成属于基因表达1基因表达的特点时间特异性temporalspecificity空间特异性spatialspecificity时间特异性噬菌

2、体、病毒等侵入宿主后，呈现一定的感染阶段。随感染阶段的发展，有些基因开启，有些基因关闭。按功能的需要，某一特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，即基因表达的时间特异性。在多细胞生物从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育阶段，相应基因严格按照一定的时间顺序开启或关闭，表现为分化、发育阶段一致的时间性，又称为阶段特异性。空间特异性在多细胞生物个体某一发育、生长阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达的量是不一样的；在同一生长阶段，不同的基因表达产物在不同的组织、器官分布也不完全相同。在人体生长全过

3、程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，即基因表达的空间特异性。基因表达伴随时间或阶段顺序出现的这种空间分布特异性，实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此，基因表达的空间特异性又称细胞特异性或组织特异性。2基因表达的分类根据基因表达随环境变化的情况，将基因表达分成两类：组成性表达constitutiveexpression适应性表达adaptiveexpression组成性表达组成性表达指不大受环境变动而变化的一类基因表达。其中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而必不可

4、少的，这类基因可称为看家基因(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。适应性表达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。应环境条件变化而表达水平增高的基因称为可诱导的基因(induciblegene)；相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的基因被称为可阻遏的基因(repressiblegene)。基因组成性和适应性表达的应用举例体外实验评价某一抗肿瘤药物的效果.细胞培养,药

5、物干预,比较药物干预前后,和肿瘤增殖有关基因的表达变化.以组成性表达的基因作为内参照,比较药物干预前后,在相同的细胞数水平(或相同的总RNA水平),特定基因mRNA的相对变化.基因表达调控的生物学意义适应环境、维持生长和增殖维持个体发育与分化适应环境、维持生长和增殖原核生物、单细胞生物调节基因表达就是为了适应环境、维持生长和细胞分裂。葡萄糖供应充足时，细菌与葡萄糖代谢有关的酶编码基因表达，其他糖类代谢有关的酶基因关闭。高等生物也普遍存在适应性表达方式。经常饮酒者体内醇氧化酶活性高即与相应基因表达

6、水平升高有关。维持个体发育与分化在多细胞个体生长、发育的不同阶段，细胞中的蛋白质分子种类和含量差异很大；即使在同一生长发育阶段，不同组织器官蛋白质分子分布也存在很大差异，这些差异是调节细胞表型的关键。基因表达调控的环节基因活化转录转录后加工翻译翻译后加工不对称转录不对称转录:DNA分子上一股可转录,另一股不转录;模板链并非永远在同一单链上.5′……3′原核基因表达调控机制主要内容:1乳糖操纵元学说的提出2乳糖操纵元的组成3乳糖操纵元学说1乳糖操纵元（lacoperon）学说的提出细菌能随环境的变

7、化，迅速改变某些基因表达的状态，这就是很好的基因表达调控的实验模型。人们就是从研究这种现象开始，打开认识基因表达调控分子机理的窗口。1961年,法国的Jocob和Monod提出原核细胞基因表达调控模型-乳糖操纵元（lacoperon）学说。2以半乳糖操纵元为例,说明操纵元的基本的组成元件（elements）(1)结构基因组(2)启动子(3)操纵子(4)调控基因(5)终止子操纵元中被调控的编码蛋白质的基因称为结构基因(structuralgene,SG)。一个操纵元中含有2个以上的结构基因。启动子

8、（promoter,p)启动子是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。操纵元至少有一个启动子，一般在第一个结构基因5‘侧上游，控制整个结构基因群的转录。操纵子（operator,o）操纵子是指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA序列，常与启动子邻近或与启动子序列重叠，当调控蛋白结合在操纵子序列上，会影响其下游基因转录的强弱。调控基因（regulatorygene）调控基因是编码与操纵序列结合的调控蛋白的基因。与操纵子结合后,能减弱或阻止其基因转录的调控蛋白称为阻遏蛋白（rep