第16章 基因表达调控简略版ppt课件.ppt

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1、第十五章基因表达调控Chapter15RegulationofGeneExpression第一节基因表达概述Section1IntroductionofGeneExpression一、基因表达的概念◆基因表达(geneexpression)：指细胞在生命活动过程中，把储存在DNA序列中的遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的分子的过程。基因蛋白质tRNArRNA生物学功能二、基因表达的特异性基因表达具有时空特异性。三、基因表达的方式1.基本表达（组成性表达）◆管家基因(housekeepinggene)：

2、在个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。◆管家基因的表达被视为基本的或组成性基因表达。2.诱导和阻遏◆诱导：环境信号启动或增强基因表达◆阻遏：环境信号抑制基因表达四、基因表达调控的生物学意义1.适应环境、维持生长和增殖2.维持个体发育与分化第二节基因表达调控基本原理Section2PrincipleofGeneExpressionRegulation一、基因表达调控的多层次和复杂性◆调控部位灵活，调控方式多样DNAmRNAmRNA核膜氨基酸30S50S氨酰tRNA蛋白质转录核糖体翻译◆基因表达的基本控制点是转录起

3、始二、基因转录激活调节基本要素1.特异DNA序列顺式作用元件(cis-actingelement)：影响基因表达的特异DNA序列，包括启动子、增强子、沉默子等。2.调节蛋白(1)原核生物基因调节蛋白特异因子、阻遏蛋白、激活蛋白(如CAP)(2)真核生物基因调节蛋白3.DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质的相互作用(1)DNA-蛋白质相互作用(DNA-proteininteraction)◆特点：非共价键结合◆实质：多肽链中的侧链与DNA中的碱基作用(2)蛋白质-蛋白质的相互作用(protein-proteininte

4、raction)◆形成二聚体或多聚体第三节原核基因表达调控Section3RegulationofProkaryoticGeneExpression一、原核基因表达调控特点转录水平的调控是原核基因表达调控的关键。1.σ因子决定RNA聚合酶识别特异性◆不同的σ因子决定特异基因的转录2.操纵子模型的普遍性◆操纵子(operon)：原核生物基因按功能相关性成簇串联、密集于染色体上，共同组成一个转录单位。◆乳糖、阿拉伯糖和色氨酸操纵子等。DNA二、原核生物转录调节1.乳糖操纵子(lacoperon)的调控模式(1)乳糖

5、操纵子的结构与功能阻碍蛋白CAP结合位点启动子1启动子2终止子1终止子2半乳糖苷酶乙酰转移酶透性酶(2)阻遏蛋白的负性调节DNAmRNA阻碍蛋白转录没有乳糖存在时，结构基因的转录被抑制DNA乳糖半乳糖苷酶葡萄糖半乳糖DNA有乳糖存在时，结构基因的转录被激活诱导剂：异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)lac操纵子阻碍蛋白与操纵序列结合模式图操纵序列DNA阻碍蛋白四聚体(3)CAP的正性调节CAP：cataboliteactivatorprotein分解(代谢)物基因激活蛋白，降解物激活蛋白CAPcAMPCAP·cAMP

6、lac操纵子结构基因转录加强葡萄糖cAMP↓(4)lac操纵子的协调调节阻碍蛋白CAP·cAMP转录活性＋＋/－无－－微弱－＋正常转录(5)lac操纵子与细菌节能葡萄糖乳糖cAMPCAP·cAMP能量利用情况－＋↑↑乳糖操纵子的转录被激活，利用乳糖做能源＋＋↓↓乳糖操纵子的转录被抑制，利用葡萄糖做能源2.色氨酸操纵子(trpoperon)调控模式(1)色氨酸操纵子的结构与功能DNAPOLatrpEtrpDtrpCtrpBtrpAtt'邻氨基苯甲酸合成酶吲哚甘油磷酸合成酶色氨酸合成酶分支酸邻氨基苯甲酸磷酸核糖邻氨

7、基苯甲酸CDRP吲哚甘油磷酸色氨酸PRt色氨酸辅阻碍蛋白(2)Trp对trp操纵子阻碍调节——粗调辅阻碍蛋白色氨酸DNA正常转录DNA转录被抑制trp操纵子辅阻碍蛋白与操纵序列的作用UUU···12345'3'12345'3'UU···(3)衰减子对trp操纵子转录过程的弱化作用——微调①概念◆衰减子(attenuator)：是一种位于结构基因上游前导区的终止序列，用于终止和减弱转录过程。②色氨酸衰减子的结构特点L-RNA43215'3'U···两个色氨酸密码子UGAUGA③色氨酸衰减子的弱化机制Ⅰ.Trp缺少

8、或浓度低时，Trp-tRNA的浓度低UU1234UUUUUU色氨酸密码子终止密码子UGARNAPolDNA5'3'3142UUUUUUU色氨酸密码子终止密码子UGAⅡ.Trp浓度高时，Trp-tRNA的浓度升高RNAPolDNA④衰减作用的生物学意义衰减子可依细胞内某一组分水平的高低而行止，是一种应答灵敏，调节灵活的调控方式。第四节真核基因表达调节Section4Regulationo