基因表达调控及重组DNA技术.ppt

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1、第十三---十五章基因表达调控及重组DNA技术1主要内容基因及基因表达调控相关概念原核基因表达调控基本原理真核基因表达调控基本原理重组DNA技术相关概念重组DNA技术基本原理2负载特定遗传信息的DNA片段，包括：DNA编码序列、非编码调节序列和内含子序列。基因（Gene）3基因组（Genome）来自一个遗传体系的一整套遗传信息原核：单个环状染色体所含的全部基因真核：一个生物体的染色体所包含的全部DNA，又称染色体基因组线粒体基因组叶绿体基因组4HumanGenome5人类基因组计划（HumanGenome

2、Project,HGP）1985年美国提出计划投入30亿美元，15年完成1990年正式启动英、法、德、日、中国等先后加入中国的任务：人类3号染色体短臂上一个约30Mb区域的测序，该区域约占人类整个基因组的1％。6年10月启动2000年6月完成草图2001年2月《nature》公布草图Nature,409(6822):860-921,20012004年10月《nature》公布精度>99%的测序图人类基因数：2-2.5万Nature,431(7011):931-945,2004HGP的进展Thepost-g

3、enomeeraiscoming7谱主为生物学大师耗资200万完成盼未来降价普及助提早预防疾病“生命天书”——首份个人基因图公布(2007.5.30)JamesWaston8基因表达调控是指细胞生物接受环境信号刺激或适应环境营养供给状况的变化，在基因表达水平上作出应答反应的分子机制。重组DNA技术本质上是一项生物技术，目的在于通过人工重组DNA的方法，获得某一目的基因的无性繁殖系—DNA克隆，或使目的基因在一定的表达体系表达有特殊意义的蛋白质。主要研究内容：基因表达方式、规律、调节机理9第一节基因表达调控

4、10一、基因表达的概念*在各种调节机制控制下，从基因激活开始，经历转录、翻译等过程产生具有生物学功能的蛋白质分子，从而赋予细胞一定的功能或表型，或使生物体获得一定的遗传性状。11DNARNA蛋白质转录翻译逆转录简单定义：转录＋翻译广义：包括rRNA、tRNA的表达12二、基因表达调控的意义生物体基因数量很多，但在某一特定时期只有一小部分基因处于活化状态，能进行转录（例如，真核细胞约2～5％基因具转录活性）。因此，机体内存在着复杂的调节机制，调节基因的表达。通过调控基因的表达，使生物体适应环境、调节代谢、维

5、持其生长与繁殖。基因表达调控的意义：13三、基因表达的规律*阶段特异性（时间特异性）组织特异性（空间特异性）14阶段特异性（时间特异性）甲胎蛋白某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生，称时间特异性*多细胞生物的不同基因在不同发育阶段按特定时间顺序开启和关闭，称阶段特异性*哺乳类nAChR：胚胎型α2βγδ(烟碱型乙酰胆碱受体)成年型α2βεδ15组织特异性（空间特异性）在个体生长的某一阶段，不同细胞有不同基因表达胰岛素：胰岛细胞血红蛋白：红细胞鸟氨酸循环酶类：肝细胞XYXYAB16四、基因表达的方式

6、有些基因的产物对于生物体的整个生命过程都是必不可少的，这类基因在生物体的几乎所有细胞中持续表达，这类基因被称为管家基因。这类基因的表达称为基本的基因表达*。例如：葡萄糖酵解途径中各种酶的编码基因基本的基因表达也是在一定机制控制下进行（一）基本的基因表达17（二）可调节的基因表达与管家基因不同，另一些基因表达状况极易受外环境变化的影响，随外环境变化，这类基因表达水平可升高或降低,又称适应性表达；又称奢侈基因。特点：不是细胞生命必不可少的表达受外环境的影响较大，不恒定表达有间断性和空间特异性18诱导基因表达水

7、平在特定环境中增高的现象这类基因叫可诱导基因阻遏基因对环境信号应答表现为表达水平降低这类基因叫可阻遏基因DNA损伤：DNA损伤修复酶被诱导色氨酸供应充足：参与合成色氨酸的酶被阻遏19五.基因表达的多级调控基因表达调控在多级水平上进行基因激活转录起始*转录后加工及转运mRNA降解翻译及翻译后加工蛋白质降解20六、基因表达调控原理以mRNA转录为例DNA元件调节蛋白RNA聚合酶活性*调控要素（一）转录起始调节基因表达21（1）DNA元件：具有调节功能的特异DNA序列操纵子：由功能上相关的一组酶或蛋白质基因在染

8、色体上串联一起并共同享用同一表达调控的DNA组件所构成的一个转录单位。操纵子调节序列编码序列：编码蛋白质启动序列：结合RNA聚合酶操纵序列：结合阻遏蛋白*1、原核生物22操纵子结构编码序列启动序列操纵序列其他调节序列(promoter)(operator)PO(codingsequence)23原核生物启动序列（启动子）RNA转录起始-35区-10区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTG