基因表达调控RegulationofGeneExpression应用分析.ppt

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1、基因表达调控RegulationofGeneExpression主讲：张维娟副教授生物化学与分子生物学教研室Chapter13§1.基本概念与原理基因表达的概念、特异性、方式及生物学意义§2.基因表达调控的基本原理基因表达的多层次和复杂性基因转录激活调节基本要素§3.原核基因表达调节原核基因转录调节特点原核生物转录起始、转录终止和翻译水平调节§4.真核基因表达调节真核基因组结构特点真核基因表达调控特点转录起始、终止、转录后及翻译水平的调节主要内容第一节基本概念与原理BasicConceptionsandPrinciple基因表达的概

2、念基因表达的特异性基因表达的方式基因表达调控的生物学意义无翻译产物翻译转录无转录产物结构基因一、基因表达的概念*基因(gene)是遗传的基本功能单位。从分子生物学角度，是指负载特定遗传信息的DNA片段。DNAtRNAmRNArRNA多肽调节基因*基因表达(geneexpression)基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。生物体所携带的全部遗传信息或整套基因。绝大部分生物体基因组:双链DNA病毒基因组:双链或单链DNA或RNA。不同生物基因组所含基因数目不同。基因组的大小用全部核苷酸序列的碱基对总数表示。例如

3、：哺乳动物基因组DNA：3109bp*基因组(genome)人的23对染色体﹡基因表达调控（geneexpressionregulationandcontrol）指通过生物体内的调控系统来调节和控制体内蛋白质的含量与活性，使之在特定的时间、特定的空间、并以一定的强度出现，以适应机体生长、发育和繁殖的需要。光修复酶基因光修复酶DNA损伤紫外光照射AB二、基因表达的特异性（一）时间特异性在生物体不同的功能阶段，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)。

4、ABC（二）空间特异性在个体生长、发育全过程，某种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同组织空间出现，称之为基因表达的空间特异性(spatialspecificity)。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cellortissuespecificity)。管家基因无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，几乎在生命的全过程和生物体的所有细胞中持续表达。这类基因表达被视为组成性(或基本)基因表达(constitutivegeneexpr

5、ession)。三、基因表达的方式（一）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)。环境信号表达增强诱导表达减弱阻遏协调表达（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。该过程称为诱导(induction)。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)。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

6、为协调表达(coordinateexpression)这种调节称为协调调节(coordinateregulation)。（一）适应环境、维持生长和增殖（二）维持个体发育与分化四、基因表达调控的生物学意义第二节基因表达调控的基本原理一、基因表达的多层次和复杂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转录起始二、基因转录激活调节基本要素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。特异DNA序列调节蛋白DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质的相互作用RNA

7、聚合酶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)(一)特异DNA序列某种基因特异的表达方式与基因结构有关，这里主要指具有调节功能的DNA序列。是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。1)启动序列RNA转录起始-35区-10区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrec

8、AAraBADTTGACATATAAT共有序列共有序列(consensussequence)决定启动序列的转录活性大小。2操纵序列——阻遏蛋白(repressor)的结合位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