第2章 基因表达调控 20121

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1、罗忠礼ChongqingMedicalUniversityChongqing,China2012-Mar-01@ZhongliLuo第二章基因表达调控RegulationofGeneExpression主要内容：一、基因表达调控基本概念与原理二、原核基因转录调节三、真核基因转录调节目的要求：1、掌握基因表达调控基本概念与原理2、熟悉原核基因转录调节3、了解真核基因转录调节前言1介绍：基因表达的概念1.1基因（gene)编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所需的全部核苷酸序列（通常DNA,也有RNA),是一个功能性的遗传单位，也是突变

2、或重组单位1.2基因组(genome)细胞或生物体内一整套的遗传物质。2、原核基因的结构特征原核基因组常以操纵子（operon）的形式作为表达和调控的基本单元，它包括功能上彼此相关的结构基因和调控部位，受调节基因产物的调节，转录产物为单个多顺反子。大肠杆菌乳糖操纵子结构lacIlacYPlacOlacZlacA启动子阻遏蛋白基因结构基因操纵基因操纵子：原核生物中几个功能相关的结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协同单位（DNA序列）。大多数真核基因的编码序列被不能编码的额外序列所分隔，以不连续的方式排列在DNA上，因此这类基

3、因也叫断裂基因（splitgene）。隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列称内含子（intron），在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列叫外显子（exon）。3、真核基因的结构特征4.遗传信息的表达各种生物基因中，绝大部分基因贮存的遗传信息都是蛋白质的一级结构信息，部分基因贮存的是tRNA、rRNA等RNA的一级结构信息。除少数RNA病毒可将遗传信息直接从RNA输出以外，大部分生物（包括逆转录病毒）的遗传信息都是从DNA分子中输出的。遗传信息的表达，就是贮存于DNA中的信息转变成具体的RNA

4、分子或蛋白质分子。通过这些生物大分子的功能活动使生物体表现出各种各样的生理功能及千差万别的生物性状。DNA可以作为模板直接指导RNA分子的生物合成，这一过程称为转录。DNA不能作为直接模板将其携带的信息转移到蛋白质分子中，需要先通过转录过程将遗传信息传递到RNA分子中，再通过翻译过程将RNA分子上的核苷酸序列信息转变为蛋白质分子中的氨基酸序列。对于编码蛋白质的基因来说，其遗传信息的表达包括转录和翻译两个阶段。5转录模板DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structuralgene)。DNA双链中按碱基配对规律能指引转

5、录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)，也称作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链(codingstrand)，也称为反义链或Crick链。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译5335模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向不对称转录(asymmetrictranscription)在D

6、NA分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条单链上。mRNA是遗传信息的携带者遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子(cistron)。原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子(polycistron)。真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(singlecistron)。原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子非编码序列核蛋白体结合位点起始密码子终止密码子编码序列PPP53蛋白质PPPmG-53蛋白质6小结（中心法则）

7、复制DNADNARNAPrion转录逆转录翻译??改变构象复制RNA罗忠礼ChongqingMedicalUniversityChongqing,China2012-Mar-01@ZhongliLuo第二章基因表达调控RegulationofGeneExpression第一节基本概念与原理（一）基因表达（GeneExpression）基因携带的遗传信息，经过一系列的生化反应，最终产生具有生物学功能的产物的过程,也就是基因的转录和翻译过程Processoftranscriptionandtranslation（产物可以是蛋白质、

8、tRNA、rRNA）。DNA转录mRNA翻译蛋白质（二）顺式作用元件是调节转录的DNA片段启动子（Promoter）位于转录起始单位点上游并为RNA聚合酶识别、结合和启动赚率的DNA序列。1.1原核启动子（promoter）①启动子是基因5′端上游的一段启动基因