(醫(yī)學)原核生物基因表達的調控

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1、原核生物基因表達的調控1單林娜制作9.1基因表達調控的基本概念9.2原核基因調控機制9.3乳糖操縱元9.4色氨酸操縱元9.5其他操縱元Chapter9ControllingoftheGeneExpression2單林娜制作9.1基因表達調控的基本概念一、基因表達的概念geneexpression:是指儲存遺傳信息的基因經(jīng)過轉錄、翻譯合成特定蛋白質,進而發(fā)揮其生物功能的整個過程。也即基因轉錄及翻譯的過程。對這個過程的調節(jié)就稱為generegulation。rRNA、tRNA編碼基因轉錄合成RNA的過程也屬于基因表達。3單林娜制作4單林娜制作(一)組成性表達(const

2、itutiveexpression)(二)適應性表達(adaptiveexpression)二、基因表達的方式5單林娜制作1、概念:又稱組成性基因表達(constitutivegeneexpression)是指在個體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細胞中持續(xù)進行的基因表達。其基因表達產(chǎn)物通常是對生命過程必需的或必不可少的,且較少受環(huán)境因素的影響。這類基因通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。(一)組成性表達6單林娜制作2.特點①不易受環(huán)境變化影響,表達產(chǎn)物是整個生命過程中都持續(xù)需要的,是細胞存活所必須的。②表達水平較恒定。3.意義維持生命7單林娜制作1.

3、概念指環(huán)境的變化容易使其表達水平變動的一類基因表達。包括:(二)適應性表達8單林娜制作①誘導─隨環(huán)境條件變化基因表達水平增高的現(xiàn)象稱為誘導(induction),這類基因被稱為可誘導的基因(induciblegene);②阻遏--相反,隨環(huán)境條件變化而基因表達水平降低的現(xiàn)象稱為阻遏(repression),相應的基因被稱為可阻遏的基因(repressiblegene)。9單林娜制作2.特點易受環(huán)境變化影響3.意義適應環(huán)境10單林娜制作三、基因表達的時間性和空間性1、時間特異性(temporalspecificity)按功能需要,某一特定基因的表達嚴格按特定的時間順序

4、發(fā)生,稱之為基因表達的時間特異性。多細胞生物基因表達的時間特異性又稱階段特異性(stagespecificity)。11單林娜制作圖9-112單林娜制作圖9-213單林娜制作是指多細胞生物個體在某一特定生長發(fā)育階段,同一基因的表達在不同的細胞或組織器官不同,從而導致特異性的蛋白質分布于不同的細胞或組織器官。故又稱為細胞特異性或組織特異性(cellortissuespecificity)。2、空間特異性(spatialspecificity)14單林娜制作四、基因表達調控的生物學意義適應環(huán)境、維持生長和增殖(原核、真核)維持個體發(fā)育與分化(真核)15單林娜制作五、基因

5、表達調控的基本原理(一)基因表達的多級調控基因表達調控可見于從基因激活到蛋白質生物合成的各個階段,因此基因表達的調控可分為轉錄水平(基因激活及轉錄起始)轉錄后水平(加工及轉運)翻譯水平翻譯后水平以轉錄水平的基因表達調控最重要。16單林娜制作(二)基因轉錄激活調節(jié)基本要素──順式作用元件和反式作用因子在基因轉錄水平上的調控都是特定的蛋白質分子和特定的DNA序列兩個因素相互作用的結果。起調控作用的DNA序列稱為順式作用元件或順式調控元件。與這些DNA序列相互作用的蛋白質稱為反式作用因子。17單林娜制作1．順式作用元件(cis-actingelement):又稱分子內作用

6、元件,指存在于DNA分子上的一些與基因轉錄調控有關的特殊順序。18單林娜制作在原核生物中,大多數(shù)基因表達通過操縱元模型進行調控,其順式作用元件主要由啟動子、操縱子和調節(jié)基因組成。在真核生物中,與基因表達調控有關的順式作用元件主要有啟動子(promoter)、增強子(enhancer)和沉默子(silencer)19單林娜制作基因的組織結構及順式作用元件TranscriptionregionE.coilExonIntronEnhancer-35region-10regionEukaryotepromoterTATAInr20單林娜制作2．反式作用因子(trans-ac

7、tingfactor)又稱為分子間作用因子,指一些與基因表達調控有關的蛋白質因子。反式作用因子與順式作用元件之間的共同作用,才能夠達到對特定基因進行調控的目的。21單林娜制作原核生物中的反式作用因子主要分為特異因子、激活蛋白和阻遏蛋白;而真核生物中的反式作用因子通常稱為轉錄因子。反式作用因子也是基因產(chǎn)物。22單林娜制作3．順式作用元件與反式作用因子之間的相互作用大多數(shù)調節(jié)蛋白在與DNA結合之前,需先通過蛋白質-蛋白質相互作用,形成二聚體或多聚體,然后再通過識別特定的順式作用元件,而與DNA分子結合。這種結合通常是非共價鍵結合。23單林娜制作24單林娜制作Cont