基因表达调控ppt课件.ppt

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1、RegulationofGeneExpression第三章基因表达调控第一节基因表达调控基本原理PrinciplesofGeneExpressionRegulationConceptofgeneexpression：基因经过转录及翻译，产生具有特异生物学功能产物（蛋白质或RNA）的过程。IntroductionDNA（编码蛋白质的基因）mRNA转录蛋白质翻译DNA（编码RNA的基因）RNA(如tRNA,rRNA)转录RNA(逆转录病毒基因组)逆转录DNA（前病毒）插入宿主DNAmRNA转录病毒蛋白质翻译RNA(病毒基因组)对不同的基因，表达过程不同。E.Coli：4000gen

2、es，5%highlyexpressed;Otherslowexpressionorclosed.Human:about25000-30000genes,onlyasmallfractionareexpressedinacellatanygiventime.那些基因开放？开放的强度？那些关闭？均在特定的调节机制控制下进行的。即基因表达是受调控的：需要才表达，不需要关闭。基因表达调控：（GeneExpressionRegulation）基因表达是在一定调节机制控制下进行的，生物体随时调整不同基因的表达状态，以适应环境、维持生长和发育的需要。一、基因表达具有时间和空间特异性无论是病毒

3、、细菌，还是多细胞生物，乃至高等哺乳类动物及人，基因表达表现为严格的规律性，即时间、空间特异性。生物物种愈高级，基因表达规律愈复杂、愈精细，这是生物进化的需要及适应。基因表达的时间、空间特异性由特异基因的启动子和（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)或阶段特异性(stagespecificity)。在多细胞生物从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育阶段，相应基因严格按一定时间顺序开启或关闭，表现为与分化、发育阶段一致的时间性。Example:根据

4、对果蝇fruitflyDrosophila发育的研究表明卵C首先表达的是母体基因（MaternalGenes），表达产物是转录因子（TF）。IF启动卵C某些基因表达，提供早期发育所需的Pr。这些Pr的主要作用为：1）决定胚的前、后位置和头尾区域；2）控制其它基因按一定的时间顺序表达。卵细胞受精后，间隙基因（Segmentationgenes）等其他基因在母体基因表达的Pr（反式作用因子）的控制下，相继按特定时间顺序表达，以保证成虫的发育。母体基因→间隙基因→成对基因→体节基因→同源异形基因（homeoticgene）母体基因间隙基因成对基因体节极性基因同源异形基因（二）空间特异性基

5、因表达伴随时间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)。在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性(spatialspecificity)。多细胞生物个体某一发育、生长阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达多少是不一样的；在同一生长阶段，不同的基因表达产物在不同的组织、器官分布也不完全相同。从分子水平看，空间特异性是基因组中某种（或某些）特定基因选择性表达的结果。某些基因的选择性表达，合成了执行特定功能的Pr，决定了组织细胞特定的形态

6、和功能，从而产生特定的分化细胞类型．如：人体的２种干细胞（胚胎干细胞、成体干细胞）分化机制相似：调控基因指导特异性基因的转录，从而细胞逐步发展为具有专门功能的特定细胞类型。悬浮培养的胡萝卜单细胞培养成了可育植株体外定向分化直接注射到心脏受损部位胚胎干细胞基因表达的空间特异性原理在医学的应用三、基因表达的方式同的基因对内、外环境信号刺激的反应性不同。按对刺激的反应性，基因表达的方式或调节类型存在很大差异。按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：组成性表达诱导或阻遏表达（一）组成性表达管家基因(housekeepinggene)：某些基因产物对生命全过程都是必需的或必不可少，这类基因在一

7、个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常称之为管家基因。组成性基因表达(constitutivegeneexpression)：无论表达水平高低，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。叫组成性基因表达(constitutivegeneexpression)。管家基因较少受环境因素的影响，被视为基本的或组成性基因表达。只受到启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，而不受其他机制调节。例如，三羧酸循环是一枢纽