基因表达调控熊

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1、基因表达调控南昌大学医学院生化与分子生物学教研室熊向阳第一节基因表达调控基本概念第二节 基因表达调控的基本原理第三节基因表达的过程和特点第四节原核生物基因表达的调控 第五节真核生物基因表达的调控第一节 基因表达调控基本概念一、基因表达的概念基因（gene）：是为生物活性产物（RNA或蛋白质）编码的DNA功能片段，是遗传的基本单位。基因组(genome)：指一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。基因表达(geneexpression)：指基因转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子以及tRNA和rRNA的转录的过程。

2、基因表达是受调控的二、基因表达的基本规律基因表达表现为严格的规律性：即时间、空间特异性。时间、空间特异性由特异基因的启动子（序列）和(或)增强子与调节蛋白相互作用决定。（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（temporalspecificity）。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性（stagespecificity）。（二）空间特异性在个体发育、生长的全过程，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，称之为基因表达的空间特异性（spatia

3、lspecificity）。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异，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（cellspecificity）或组织特异性(tissuespecificity)。三、基因表达的方式按对内、外环境信号刺激的反应性，基因表达的方式分为：（一）组成性基因表达管家基因:某些基因在一个生物体的几乎所有细胞中持续表达，这类基因称管家基因（housekeepinggene）。这类基因表达只受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，不受其它机制调节。无论表达水平高

4、低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达(constitutivegeneexpression)。（二）诱导和阻遏表达在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在一定的环境中表达增强的过程为诱导（induction）。如果基因对环境信号应答时被抑制，这种基因称为可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)。诱导和阻遏在生物界普遍存在，也是生物体

5、适应环境的基本途径。管家基因可调节基因表达很少受环境因素影响.受环境因素的诱导或阻遏.基因表达的方式基因分类：可诱导可阻遏.环境信号表达增强表达减弱诱导阻遏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（coodinateexpression）。（三）协调表达四、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖；外环境不断变化机体相应的适应性应答生物体适应变化着的环境、维持正常生长（二）维持个体发育与分化。高等动物各种组织、器官的发育与分化都是由一些特定基因控制的第二

6、节　基因表达调控的基本原理一、基因表达调控的多层次和复杂性基因　激活转录起始基本控制点　转录后加工mRNA降解　蛋白质翻译　翻译后加工修饰　蛋白质降解等转录水平的调控是调控的最有效最经济的,转录起始是基本控制点基因表达的调节与基因的结构、性质，生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。1.特异DNA序列和调节蛋白质二、基因转录激活调节的基本要素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)是RNA聚合酶结合

7、并启动转录的特异DNA序列。1)启动序列RNA转录起始-35区-10区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBADTTGACATATAAT共有序列共有序列(consensussequence)决定启动序列的转录活性大小。某些特异因子（蛋白质）决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。2操纵序列——阻遏蛋白(repressor)的结合位

8、点当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。启动序列编码序列操纵序列pol阻遏蛋白3)调节蛋白原核生物基因调节蛋白分为三类：特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白，都是DNA