原核基因表達調(diào)控(I)

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1、第七章基因的表達與調(diào)控(上)——原核基因表達調(diào)控模式基因表達調(diào)控總論乳糖操縱子色氨酸操縱子其他操縱子轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控主要內(nèi)容第一節(jié)基因表達調(diào)控總論一、基因表達的概念二、基因表達的特點三、基因表達的方式四、基因表達調(diào)控的生物學意義五、基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)的基本要素一、基因表達的概念基因表達：基因在各種調(diào)節(jié)機制下，經(jīng)過系列步驟表現(xiàn)出其生物功能的過程。即基因轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程。轉(zhuǎn)錄+翻譯蛋白質(zhì)(主)轉(zhuǎn)錄rRNA、tRNA基因表達產(chǎn)物：各種RNA(tRNA、mRNA和rRNA)以及蛋白質(zhì)、多肽。不是所有的基因表達都產(chǎn)生蛋白質(zhì)。大腸桿菌基因組（約4000個基因)，一般情況下只有5－10%在高

2、水平轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，其它基因有的處于較低水平的表達，或者暫時不表達。人的基因組約含有10萬個基因，但在一個組織細胞中通常只有一部分基因表達，多數(shù)基因處在沉靜狀態(tài)，典型的哺乳類細胞中開放轉(zhuǎn)錄的基因約在1萬個上下，即使蛋白質(zhì)合成量比較多、基因開放比例較高的肝細胞，一般也只有不超過20%的基因處于表達狀態(tài)。生物基因組的遺傳信息并不是同時全部都表達出來的，基因表達是受調(diào)控的二、基因表達的特點——具有時空特異性（一）時間特異性（階段特異性）定義：指某一特定基因的表達嚴格按特定時間順序發(fā)生。即細胞或個體的特定分化、發(fā)育階段，基因表達的情況不相同。e.g:感染、發(fā)育（早期表達多）昆蟲變態(tài)過程的各種基因表

3、達植物開花有關的基因表達人類青春發(fā)育有關的基因表達（二）空間特異性（細胞、組織特異性）定義：指某一基因的表達按不同組織空間順序發(fā)生。e.g:不同組織、細胞表達產(chǎn)物多少不同；不同組織細胞中不僅表達的基因數(shù)量不相同，而且基因表達的強度和種類也各不相同。一個受精卵含有發(fā)育成一個成熟個體的全部遺傳信息，在個體發(fā)育分化的各個階段，各種基因極為有序地表達，一般在胚胎時期基因開放的數(shù)量最多，隨著分化發(fā)展，細胞中某些基因關閉(turnoff)、某些基因轉(zhuǎn)向開放(turnon)，胚胎發(fā)育不同階段、不同部位的細胞中開放的基因及其開放的程度不一樣，合成蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量都不相同，顯示出基因表達調(diào)控在空間和

4、時間上極高的有序性，從而逐步生成形態(tài)與功能各不相同、極為協(xié)調(diào)、巧妙有序的組織。即使是同一個細胞，處在不同的細胞周期狀態(tài)，其基因的表達和蛋白質(zhì)合成的情況也不盡相同。生物基因組遺傳信息并不是同時全部都表達出來的，基因表達是受調(diào)控的！生物的基因表達不是雜亂無章的，而是受著嚴密、精確調(diào)控的！三、基因表達的方式基本表達(組成性基因表達，constitutiveexpression)——對刺激反應小適應性表達(誘導或阻遏表達，adaptiveexpression)——對刺激反應大協(xié)調(diào)表達1．基本表達（組成性基因表達）a.定義：不易受環(huán)境變化影響的基因表達，在個體發(fā)育的任一階段都能在大多數(shù)細胞中持

5、續(xù)表達。管家基因：在生命全過程都是必需的、且在生物個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達的基因。b.影響因素：啟動序列啟動子與RNA-pol相互作用c.意義：維持生命的基本途徑。2．適應性表達(誘導或阻遏表達)定義：易受環(huán)境變化影響的基因表達。形式：誘導(induction)：在特定環(huán)境信號刺激下，基因表現(xiàn)為開放或增強，表達產(chǎn)物增加的現(xiàn)象。這類基因被稱為可誘導的基因(induciblegene)；阻遏(repression)：在特定環(huán)境信號刺激下，基因被抑制，從而使表達產(chǎn)物減少的現(xiàn)象。相應的基因被稱為可阻遏的基因(repressiblegene)。意義：適應環(huán)境的基本途徑。3.協(xié)調(diào)表達：在基本

6、和適應性表達中，功能相關的一組基因，協(xié)調(diào)一致，共同表達。四、基因表達調(diào)控的生物學意義（一）適應環(huán)境變化、維持細胞生長和增殖——原核生物（二）維持個體發(fā)育與分化——真核生物五、基因表達的多級調(diào)控DNA水平基因結(jié)構活化轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后水平轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運翻譯調(diào)控翻譯水平翻譯后加工六、基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素（一）特異DNA序列（二）調(diào)節(jié)蛋白（三）RNA聚合酶原核生物的基因表達與調(diào)控是通過操縱子機制實現(xiàn)的。操縱子（Operon）：原核基因表達和調(diào)控的單位，由啟動子、調(diào)節(jié)基因、操縱基因及其所控制的一組功能上相關的結(jié)構基因所組成。（一）特異DNA序列操縱子調(diào)節(jié)序列啟動序列操縱序列

7、編碼序列表達轉(zhuǎn)錄ICAPPOZYA阻遏蛋白結(jié)合部位RNA聚合酶結(jié)合部位編碼序列規(guī)定蛋白質(zhì)結(jié)構，又稱結(jié)構基因；多順反子mRNA由多個結(jié)構基因串聯(lián)在一起，受同一個啟動序列調(diào)控，轉(zhuǎn)錄生成一個mRNA,翻譯生成多個蛋白質(zhì),稱此為多順反子mRNA.多順反子mRNA阻遏蛋白ZYAOPDNA調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點啟動序列操縱序列結(jié)構基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透過酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶cAMP—CAP復合物操縱子（Operon）：原核基因表達和調(diào)控的單位，由啟動子、調(diào)節(jié)基因、操