《原核基因表達調(diào)控》PPT課件

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1、第10章原核基因表達調(diào)控2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控10.1原核生物基因表達調(diào)控概述基因表達調(diào)控是生物體內(nèi)基因表達的調(diào)節(jié)控制機制，是細胞中基因表達的過程在時間、空間上處于有序狀態(tài)，幷對環(huán)境條件的變化作出適當反應的復雜過程。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控基因表達的調(diào)控可在多個層次上進行，包括基因水平、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平、翻譯水平和翻譯后水平的調(diào)控?；虮磉_調(diào)控是生物體內(nèi)細胞分化、形態(tài)發(fā)生和個體發(fā)育的分子基礎。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控在生物體生命活動中,幷不是所有的基因都同時表達，代謝過程中所需要的各

2、種酶和蛋白質(zhì)基因以及構(gòu)成細胞化學成份的各種編碼基因，正常情況下是經(jīng)常表達的。而與生物發(fā)育過程有關(guān)的基因則要在特定的時空才表達，還有許多基因被暫時的或永久的關(guān)閉而不表達，只在合適的時期才表達。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控例如:與植物發(fā)育的形態(tài)建成有關(guān)基因在植物發(fā)育的各個不同階段按一定時序特異表達，才能發(fā)育成熟,與開花有關(guān)的基因也只有在開花前才表達，而在植物營養(yǎng)體生長時全部被關(guān)閉；在昆蟲發(fā)育變態(tài)過程的各種基因要在一定發(fā)育階段（如幼蟲、蛹、成蟲）才能表達。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控即使細胞攜帶著基本相同的基因，但同一有機

3、體各個細胞的形態(tài)和功能都不一樣，基因表達的水平也不盡相同。正是因為生物體能夠根據(jù)其本身固有的遺傳信息表達與調(diào)控，以及對環(huán)境的適應，才產(chǎn)生了各種特異功能的蛋白分子來體現(xiàn)生命現(xiàn)象和執(zhí)行生物功能，使得從低等到高等的生物界呈現(xiàn)出五彩繽紛的生命現(xiàn)象。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控10.1.2原核基因表達調(diào)控的特點與方式原核基因表達調(diào)控存在于轉(zhuǎn)錄和翻譯的起始、延伸和終止的每一步中。這種調(diào)控多以操縱子為單位進行，將功能相關(guān)的基因組織在一起，同時開啟或關(guān)閉基因表達，既經(jīng)濟有效，又保證其生命活動的需要。調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，有正、負調(diào)控兩種機制。在轉(zhuǎn)

4、錄水平上對基因表達的調(diào)控決定于DNA的結(jié)構(gòu)、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其它小分子配基的相互作用。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控細胞要控制各種蛋白質(zhì)在不同時期的表達水平，有兩條途徑：一是細胞控制從其DNA模板上轉(zhuǎn)錄其特異的mRNA的速度，這是一條經(jīng)濟的途徑，可減少從mRNA合成蛋白質(zhì)的小分子物質(zhì)消耗，這是生物在長期的進化過程中自然選擇的結(jié)果。這種控制稱為轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控，大多數(shù)基因表達都屬之。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控二是在mRNA合成后，控制從mRNA翻譯成多肽鏈的速度，包括一些與翻譯有關(guān)的酶及其復合體分子（如核糖

5、體）締合的裝配速度等過程。這種蛋白質(zhì)合成及基因表達的控制稱為翻譯水平的調(diào)控。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控10.2原核基因表達調(diào)控的幾個重要概念1.細菌對營養(yǎng)的適應為了生存，細菌必須能適應廣泛變化的環(huán)境條件,包括營養(yǎng)、水分、溶液濃度、溫度、pH等。而這些條件須通過細胞內(nèi)各種生化反應途徑，為細胞的生長繁殖提供能量和構(gòu)建細胞組分所需的小分子化合物。細菌細胞在不同的環(huán)境條件下所含酶的種類和數(shù)量改變很大。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控2順式作用組件和反式作用因子基因活性的調(diào)節(jié)主要通過反式作用因子與順式作用組件的相互作用而實現(xiàn)?；?/p>

6、因編碼產(chǎn)物主要是蛋白和各種RNA分子。一般是從其合成場所擴散至發(fā)揮作用的地方。反式作用因子的編碼基因與其識別或結(jié)合的靶核苷酸序列不在同一個DNA分子上。RNA聚合酶是典型的反式作用因子。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控順式作用組件是指對基因表達有調(diào)節(jié)活性的DNA序列，其活性只影響與其自身同處在一個DNA分子上的基因；這種DNA序列通常不編碼蛋白質(zhì)，多位于基因旁側(cè)或內(nèi)含子中。位于轉(zhuǎn)錄單位開始和結(jié)束位置上的啟動子和終止子，都是典型的順式作用元件。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控3結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因(structuralg

7、ene)是編碼蛋白質(zhì)或RNA的基因。細菌的結(jié)構(gòu)基因一般成簇排列，多個結(jié)構(gòu)基因受單一啟動子共同控制，使整套基因或都表達或者都不表達。結(jié)構(gòu)基因編碼大量功能各異的蛋白質(zhì)，其中有組成細胞和組織器官基本成分的結(jié)構(gòu)蛋白、有催化活性的酶和各種調(diào)節(jié)蛋白等。2021/9/20分子生物學原核基因表達調(diào)控調(diào)節(jié)基因(regulatorgene)是編碼合成參與基因表達調(diào)控的RNA和蛋白質(zhì)的特異DNA序列調(diào)節(jié)基因編碼的調(diào)節(jié)物通過與DNA上的特定位點結(jié)合控制轉(zhuǎn)錄是調(diào)控的關(guān)鍵。調(diào)節(jié)物與DNA特定位點的相互作用能以正調(diào)控的方式(啟動或增強基因表達活性)調(diào)節(jié)靶基因，也能以負調(diào)控的方式

8、(關(guān)閉或降低基因表達活性)調(diào)節(jié)靶基因。DNA位點通常位于受調(diào)節(jié)基因的上游，但有時也有例外。2021/9/20分子生物學原核