基因表达调控已改总结.pptxVIP

第 一 节基本概念与原理Basic Conceptions and Principle一、基因表达 (gene expression) 基因经历转录及翻译，产生具有生物学功能的产物的过程。 基因表达的产物？二、基因表达的特异性（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。 多细胞生物基因表达表现为与生长、分化和发育阶段一致的时间性，因此又称阶段特异性。（二）空间特异性在个体生长、发育全过程，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，称之为基因表达的空间特异性。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。如：乳酸脱氢酶（LDH）在不同组织中表达程度不同三、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）基本表达管家基因的表达方式。（二）诱导和阻遏（适应性）表达适变基因的表达方式。有诱导和阻遏两种方式。（三）协调表达四、基因表达调控本质: 通过 DNA－蛋白质相互作用来实现 顺式作用元件(cis-acting element)——可影响自身基因表达活性的DNA序列。顺式作用元件包括启动子、增强子、沉默子等? 通常是非编码序列? 并非都位于转录起始点上游反式作用因子(trans-acting factor) 通过与另一基因的顺式作用元件相互作用，调节其表达的蛋白质。 五、基因表达的多层次和复杂性基因表达在全过程的各水平上都可以受调控：遗传信息水平主要调节环节转录水平基因激活（拷贝数、重排、甲基化程度）转录起始转录起始 转录后加工mRNA降解翻译和翻译后水平翻译起始、延长翻译后加工修饰蛋白质降解等六、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和繁殖（二）维持个体发育和分化第 二 节 原核基因转录调节Regulation of Prokaryotic Gene Transcription3?5?PPP蛋白质3?mG -5?PPP蛋白质非编码序列核蛋白体结合位点编码序列起始密码子终止密码子单复制子，多顺反子原核生物的多顺反子 一条mRNA编码几种功能相关的蛋白质真核生物的单顺反子 一条mRNA仅编码一种蛋白质多复制子，单顺反子目 录调节序列结构基因 1、 原核生物的操纵子 操纵子(operon)：通常由2个以上的编码序 列与启动子、操纵序列以及其它调节序列 在基因组中成簇串联，组成一个基因表达调 控单位。一、操纵子是原核基因表达调控的基本单位 其它调节序列启动子操纵序列编码序列1编码序列2RNA-pol阻遏蛋白启动序列操纵序列编码序列mRNA2.操纵序列——阻遏蛋白的结合位点当操纵序列结合有阻遏蛋白时，RNA聚合酶不能沿DNA向前移动 ，阻碍转录。 3.调节蛋白 原核生物基因转录调节蛋白原核调节蛋白均为DNA结合蛋白①特异因子：决定RNA-pol对启动序列的特异性识别和结合能力（如σ因子 ）②阻遏蛋白：识别和结合操纵序列→阻遏基因转录，介导负性调节③激活蛋白:可结合启动序列邻近的DNA序列→增强RNA-pol活性，介导正性调节（如CAP） The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1965"for their discoveries concerning genetic control of enzyme and virus synthesis" Fran?ois Jacob André Lwoff 雷沃夫（1902-1994） Jacques Monod 莫诺（1910-1976） 雅各布（1920-）Institut Pasteur Paris, France Institut Pasteur Paris, France Institut Pasteur Paris, France 乳糖操纵子培养基中只有葡萄糖时，菌体利用葡萄糖且生长良好； ①当葡萄糖换成乳糖时，菌体起初不能很好利用乳糖，但一段 时间后开始利用乳糖，菌体生长良好； ②当把葡萄糖和乳糖一起放入培养基时，菌体只利用葡萄糖。①乳糖利用的酶是如何被诱导的？②葡萄糖如何阻遏乳糖利用的酶？Why? （一）乳糖操纵子(lac operon)的结构调控序列结构基因PI调节基因CAP结合位点启动序列操纵基因cAMP-CAP结合低表达条件：解除负调节高表达条件：解除负调节激活正调节（正调节）RNA-pol识别结合阻遏蛋白结合编码阻遏蛋白（负调节）调节基因polDNAIPOZYAmRNA阻遏蛋白（二）Lac操纵子的调节机制1、阻遏蛋白的负调节及其解除没有乳糖存在时DNAIPOZYA启动转录mRNAmRNAβ-半乳糖苷酶pol阻遏蛋白乳糖半乳糖诱导剂：半乳糖、别乳糖有乳糖存在时l