《原核基因表達調控》PPT課件

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1、一基因表達調控總論二轉錄水平的調控三轉錄后水平的調控原核生物基因表達的調控基因表達(geneexpression)是指儲存遺傳信息的基因經(jīng)過一系列步驟表現(xiàn)出其生物功能的整個過程。典型的基因表達是基因經(jīng)過轉錄、翻譯，產(chǎn)生有生物活性的蛋白質的過程。rRNA或tRNA的基因經(jīng)轉錄和轉錄后加工產(chǎn)生成熟的rRNA或tRNA，也是rRNA或tRNA的基因表達，因為rRNA或tRNA就具有在蛋白質翻譯方面的功能。一、基因表達調控總論每一種生物的基因組都含有一定數(shù)目的基因，但這些基因在一個細胞里并不都會表達，那些表達的基因表達的強度也不一定相同。例如：E

2、.Coli，人細胞內的基因表達受到嚴格的調控一個體系在需要時被打開，不需要時被關閉。這種"開-關"（on-off）活性是通過調節(jié)轉錄來建立的，也就是說mRNA的合成是可以被調節(jié)的。當我們說一個系統(tǒng)處于"off"狀態(tài)時，也有本底水平的基因表達，常常是每世代每個細胞只合成1或2個mRNA分子。所謂"關"實際的意思是基因表達量特別低，很難甚至無法檢測?；虮磉_調控就是對基因產(chǎn)物的合成進行控制的機制.一個細胞可能僅含有20個拷貝乳糖操縱子阻遏蛋白，但是它可能會需要超過100000個拷貝的EF-Tu參與蛋白質的合成。在另外一些情況下，單細胞有機體調

3、控基因表達是為了應答環(huán)境條件（例如，溫度，滲透壓或者是否存在某種營養(yǎng)物質）的改變或者細胞內部的生理狀況（例如為細胞分裂做準備）的變化。與細胞適應過程有關的酶或者蛋白質通常是不存在的，只有在需要的時候才被合成。原核生物和單細胞真核生物是單細胞生物，一般生活在多變的環(huán)境中，需要隨時根據(jù)環(huán)境條件的變化調整自身基因的表達，以使代謝過程能夠適應環(huán)境的變化，從而更好地生存和繁衍。自然選擇傾向于保留高效率的生命過程。在一個每30min增殖一倍的109細菌群體中，若有一個細菌變成了29.5min增殖一倍，大約經(jīng)過80天的連續(xù)生長后，這個群體中的99.9%

4、都將具有29.5min增殖一倍的生長速度。實際上，生物體內的基因根據(jù)表達的狀況可分為兩類，一類是看家基因（house-keepinggene)，另一類是奢侈基因(luxurygene)。看家基因始終表達，表達的量也相對恒定，因此又稱為組成型基因，奢侈基因只是在特定的時段里或者在需要的時候才表達，也稱為組織特異型基因。不管是管家基因還是奢侈基因，表達都受到調控，只是調控的方式不一樣。細胞中有些蛋白質的數(shù)量幾乎不受環(huán)境變化影響，稱為組成性蛋白；如，組蛋白、糖酵解中的酶蛋白、線粒體蛋白等。有些蛋白質的數(shù)量隨環(huán)境變化而變化，這些蛋白稱為適應性蛋白

5、；這是由基因表達調控的。組成型合成蛋白質適應型或調節(jié)型蛋白質基因表達的方式指在個體發(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。持家基因（house-keeping?gene）。組成型基因表達也不是一成不變的，其表達強弱也是受一定機制調控的。1、組成型表達（constitutive?gene?expression）2、適應性表達(adaptiveexpression)指環(huán)境的變化容易使其表達水平改變的一類基因表達。誘導（induction）：是指在特定環(huán)境因素

6、刺激下，基因被激活，從而使基因的表達產(chǎn)物增加。這類基因稱為可誘導基因。DNA損傷→修復酶基因激活乳糖→利用乳糖的三種酶表達阻遏（repression）：是指在特定環(huán)境因素刺激下，基因被抑制，從而使基因的表達產(chǎn)物減少。這類基因稱為可阻遏基因。色氨酸—色氨酸合成酶系在原核和單細胞真核生物中，通過改變基因表達適應環(huán)境，對于細胞的生存非常重要。如有充足的葡萄糖，細菌就可利用葡萄糖作能源和碳源；當沒有葡萄糖時，細菌就要適應環(huán)境中存在的其它糖類(如乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等)，開放能利用這些糖類的酶的基因，以滿足生長的需要。即使室內環(huán)境保持穩(wěn)定的高等哺

7、乳類，也經(jīng)常要變動基因的表達來適應環(huán)境。例如與適宜溫度下生活相比較，在冷或熱環(huán)境下適應生活的動物，其肝臟合成的蛋白質圖譜就有明顯的不同。長期攝取不同的食物，體內合成代謝酶類的情況也會有所不同?；虮磉_調控是生物適應環(huán)境生存所必需的?；虮磉_調控主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①轉錄水平上的調控(transcriptionalregulation)；②mRNA加工成熟水平上的調控(differentialprocessingofRNAtranscript)；③翻譯水平上的調控(differentialtranslationofmRNA).原核生物中

8、，營養(yǎng)狀況(nutritionalstatus)和環(huán)境因素(environmentalfactor)對基因表達起著舉足輕重的影響。在真核生物尤其是高等真核生物中，激素水平(hormonelev