(醫(yī)學(xué))原核生物基因表達的調(diào)控

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1、原核生物基因表達的調(diào)控1單林娜制作9.1基因表達調(diào)控的基本概念9.2原核基因調(diào)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(diào)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(zhuǎn)錄、翻譯合成特定蛋白質(zhì),進而發(fā)揮其生物功能的整個過程。也即基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程。對這個過程的調(diào)節(jié)就稱為generegulation。rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)性表達8單林娜制作①誘導(dǎo)─隨環(huán)境條件變化基因表達水平增高的現(xiàn)象稱為誘導(dǎo)(induction),這類基因被稱為可誘導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)致特異性的蛋白質(zhì)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(diào)控的生物學(xué)意義適應(yīng)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(diào)控的基本原理(一)基因表達的多級調(diào)控基因表達調(diào)控可見于從基因激活到蛋白質(zhì)生物合成的各個階段,因此基因表達的調(diào)控可分為轉(zhuǎn)錄水平(基因激活及轉(zhuǎn)錄起始)轉(zhuǎn)錄后水平(加工及轉(zhuǎn)運)翻譯水平翻譯后水平以轉(zhuǎn)錄水平的基因表達調(diào)控最重要。16單林娜制作(二)基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素──順式作用元件和反式作用因子在基因轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控都是特定的蛋白質(zhì)分子和特定的DNA序列兩個因素相互作用的結(jié)果。起調(diào)控作用的DNA序列稱為順式作用元件或順式調(diào)控元件。與這些DNA序列相互作用的蛋白質(zhì)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(nèi)作用

6、元件,指存在于DNA分子上的一些與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)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(diào)控,其順式作用元件主要由啟動子、操縱子和調(diào)節(jié)基因組成。在真核生物中,與基因表達調(diào)控有關(guān)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(jié)構(gòu)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(diào)控有關(guān)的蛋白質(zhì)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(diào)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)蛋白在與DNA結(jié)合之前,需先通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)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(jié)合。這種結(jié)合通常是非共價鍵結(jié)合。23單林娜制作24單林娜制作Cont