Chapter 16 基因表达调控.ppt

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1、第十六章基因表达调控基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的RNA和蛋白质分子的过程，体现了DNA与蛋白质、基因型与表型、遗传与代谢的关系。基因表达(geneexpression)基因表达调控(generegulation)是指细胞或生物体在基因表达水平上对环境信号或环境变化做出应答，它决定细胞的结构和功能，决定细胞分化和形态发生，赋予生物多样性和适应性。第一节基因表达调控的基本原理一、基因表达的基本方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：1、组成性表达某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeepinggene)。无论表达水平高低，管家基

2、因较少受环境因素影响，这类基因表达被视为组成性基因表达。2、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。如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression)。3、协调表达1、时间特异性目录2、空间特异性二、基因表达的特异性3、条件特异性血红蛋白基因从胎儿到成人期都有活性的只有基因簇的链基因，其它五个基因只在发育的特定时期才有活性。在成人血红蛋白中，22组合的四聚体占97%，22占2%，由胎儿期遗留下来的22约占1%。三、基因表达调控的生理意义适应环境，生

3、长发育所需四、基因表达调控的多环节性基因激活转录起始转录后加工mRNA降解蛋白质降解等蛋白质翻译翻译后加工修饰五、基因转录调控的基本要素三个要素：调控序列，调节蛋白，RNA聚合酶。结构基因调控序列RNA-pol等调节蛋白启动子第二节原核生物的基因表达调控一、基因组特点1、双链环状2、基因组DNA只有一个复制起点3、多数基因组成操纵子4、编码序列与调控序列在整个基因组中各占50%二、基因表达的特点1、操纵子转录单位2、基因转录的特异性由σ因子决定3、转录与翻译偶联每一个转录区段可视为一个转录单位，在原核生物中被称为操纵子(operon)。操纵子包括若干个结构基因及其上游(upstre

4、am)的调控序列。5335结构基因调控序列RNA-pol编码序列启动子操纵基因激活蛋白结合位点(promoter)(operator)其转录区段即转录单位，包含这几个结构基因。在翻译时分别得到各个蛋白质。三、基因表达调控的特点1、正、负调控2、调节蛋白是DNA结合蛋白3、存在衰减子机制4、存在应急应答调控机制是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。1)启动子2操纵基因是阻遏蛋白(repressor)的结合位点启动子编码序列操纵基因pol阻遏蛋白四、转录水平的调控1、调控序列（一）调控因素3)激活蛋白结合位点例如激活蛋白(activator)可结合启动序列邻近的DNA序列

5、，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。如分解(代谢)物基因激活蛋白(catabolitegeneactivatorprotein,CAP).有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚合酶很少或完全不能结合启动序列。2、调节蛋白1）特异因子2）阻遏蛋白3）激活蛋白（二）乳糖操纵子(lacoperon)调控区CAP结合位点启动子操纵基因结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透性酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNA1、乳糖操纵子的基本结构mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时阻遏基因2.乳糖操纵子的阻遏调控ImRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录m

6、RNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶++++转录无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，cAMP浓度低时3、乳糖操纵子的激活调控ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP4.乳糖操纵子的双重调控单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌首先利用葡萄糖。葡萄糖对lac操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏(catabolicrepression)。mRNA低乳糖时高乳糖时葡萄糖低cAMP浓度高葡萄糖高cAMP浓度低RNA-polOOOO五、翻译水平的调控第三节真核生物的基因表达调控一、真核基因组结构特点二、真核基因表达特点三、真核基因表达调控特点四、染色质水平调控五、

7、转录水平调控六、转录后加工水平调控七、翻译水平调控八、翻译后修饰与靶向转运调控二、基因表达的特点1、以基因为转录单位2、转录后加工复杂3、转录与翻译不偶联4、翻译及翻译后修饰复杂三、基因表达调控的特点1、瞬时及发育调控2、调控环节多3、染色质结构变化与转录效率4、正性调控为主5、调控序列与转录区可能相距很远6、调节蛋白多四、染色质水平的调控可影响自身基因转录活性的DNA序列。结构基因调控序列RNA-pol等调节蛋白启动子顺式作用元件反式作用因子