《生物化学》教学课件：基因表达调控20140529txw.ppt

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1、基因表达调控Generegulationandexpression目录第四篇Introduction基因表达调控的基本概念一、基因表达的概念*基因组(genome)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。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。*基因表达(geneexpression)基因表达是受调控的!!!目录二、基因表达的时间性及空间性（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)。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特

2、异性(stagespecificity)。目录（二）空间特异性基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)。目录以青蛙为例，受精后的蛙卵到成熟青蛙的整个发育过程都需要甲状腺素。甲状腺素与其受体结合促进了激素受体与相关的DNA结合，启动基因的表达；卵母细胞受精受精卵尽管肌细胞和神经细胞都含有相同的遗传信息，

3、但无论是外形上还是功能上都有很大的差别。这些差异就是因为基因表达不同所致。图示细胞外形差异肌细胞神经细胞我们如果分析并比较一下胰腺和肝脏的蛋白质组成，不难看出因功能不同组织间蛋白质表达的差异。胰腺的主要功能是分泌消化酶，而肝脏则主要是脂质运输和能量运输（胰腺）（肝脏）消化酶脂质运输和能量运输三、基因表达的方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：（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)。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

4、织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达(constitutivegeneexpression)。（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。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，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)。环境对细菌的生长也有很大的影响。在营养或生长环境发生改变的情况下，有些蛋白质的表达会发生很大的改变，表达量会有上1000倍的差异

5、；多细胞生物的生长也会随着环境的改变而改变。这些生物或细胞在激素和生长因子的作用下在形状、生长速度等生物学特征或表型上发生改变；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，即为协调表达(coordinateexpression)，这种调节称为协调调节(coordinateregulation)。四、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖（二）维持个体发育与分化五、基因表达调控的基本原理（一）多层次性和复杂性。基因表达的多级调控从基因表达的定义可以看出，基因表达在转录和翻译水平都受到了严格的

6、控制，最重要的调控是发生在转录水平。蛋白质通过与特异的DNA序列相互作用以及与DNA结合位点相互作用而实现。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（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。1.特异DNA序列和调节蛋白质特定的DNA序列是转录起始调控的结构基础在基因内和基因外都有一些特定的DNA序列，与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合，这些特定的DNA序列称为顺式作用元件（cis-actingelem

7、ents），亦称为顺式调控元件。在原核生物中主要是启动子、阻遏蛋白结合位点、正调控蛋白结合位点、增强子等。是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。启动序列RNA转录起始-35区-10区TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBADTTGACATATAAT共有序列特异DNA序列E.coli的启动子区调控蛋白具有结合DNA所需的结构特征基因特异性转录因子（genesp

8、ecifictranscriptionfactors）:能够与顺式作用元件特异性结合、对基因表达的转录起始过程有调控作用的蛋白质激活蛋白