章原核基因表达调控.pptx

Contents

基因表达调控的基本概念

原核生物基因表达调控

真核生物基因表达调控

第一节基因表达调控的基本概念

一、定义

geneexpression：基因转录及翻译的过程。对这个过程的调节就称为generegulation基因表达调控。

rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达

组成性表达(constitutiveexpression)

适应性表达(adaptiveexpression）

二、基因表达的方式

1、组成性表达：

指不受环境变动而变化的一类基因的表达

部分基因，在个体几乎所有细胞中持续表达，

这些基因叫管家基因/持家基因(housekeepinggene)

2、适应性表达

指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因的表达

适应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(induction)，这类基因为可诱导基因(induciblegene)；

环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression)，相应的基因为可阻遏基因(repressiblegene)。

三、基因表达的规律

——时间性和空间性

1、时间特异性（temporalspecificity）

2、空间特异性(spatialspecificity)

组织分布差异，取决于细胞在器官中的分布，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，称为基因表达的空间特异性。

四、基因表达调控的生物学意义

适应环境、维持生长和增殖（原核、真核）

维持个体发育与分化（真核）

第二节原核生物基因表达调控

内容提要：

原核基因表达调控环节

操纵子学说

原核基因调控机制的类型与特点

转录水平上调控的其它形式

乳糖操纵子、色氨酸操纵子

一、原核基因表达调控环节

1、转录水平上的调控

（transcriptionalregulation）控mRNA生成速度

2、转录后水平上的调控

（post-transcriptionalregulation）

翻译水平上的调控

原核生物中的转录和翻译水平的调控均以操纵子的方式进行

二、操纵子学说

1、操纵子模型的提出

1961年，Monod和Jacob提出

获1965年诺贝尔生理学和医学奖

JacobandMonod

2、操纵子的定义

操纵子：是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。

1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白）的应答，可分为：

正转录调控负转录调控

三、原核基因调控机制的类型与特点

激活蛋白

正转录调控

负转录调控

正转录调控

调节蛋白质缺乏时----基因关闭，

加入调节蛋白质---基因激活，为正转录调控

激活蛋白

正转录调控

负转录调控

负转录调控

在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，为负转录调控

可诱导调节：在某些物质的诱导下使基因活化。例：大肠杆菌的乳糖操纵子

分解代谢蛋白的基因

2、根据操纵子对某些能调节它们的小分子的应答，可分为可诱导调节和可阻遏调节两大类：

酶合成的诱导操纵子模型

诱导物

如果某种物质能够促使细菌产生酶来分解它，这种物质就是诱导物。

可阻遏调节：基因平时是开启的，产生蛋白，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。

例：色氨酸操纵子合成代谢蛋白的基因

酶合成的阻遏操纵子模型

调节基因

操纵基因

结构基因

mRNA

酶蛋白

调节基因

操纵基因

结构基因

辅阻遏物

辅阻遏物

由于某物质的结合使无活性的阻遏物激活，便阻止细菌蛋白的合成，这种物质为辅阻遏物。

3、在负转录调控系统中，

调节基因的产物是阻遏蛋白（repressor），

阻止结构基因的转录

分为负控诱导和负控阻遏：

负控诱导系统（右上图）：阻遏蛋白与诱导物结合，使结构基因转录；

在负控阻遏系统中，阻遏蛋白

与辅阻遏物结合时，

阻止结构基因的转录

4、在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白（activator）

分为正控诱导和正控阻遏

正控诱导系统：诱导物的存在使激活蛋白活化；

在正控阻遏系统：辅阻遏物的存在抑制激活蛋白的活性

对

比

四、转录水平上调控的其它形式

1、σ因子的更换

在E.coli中,当细胞从基本的转录机制转入各种特定基因表达时，需要不同的因子指导RNA聚合酶与各种启动子结合。

大肠杆菌中的各种σ因子比较

σ因子