《基因表達的調(diào)節(jié)》PPT課件

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1、第16章基因表達的調(diào)節(jié)RegulationofGeneExpression1.基因與基因組基因表達（geneexpression）就是基因轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程。在某一特定時間，基因組只有一部分處于表達狀態(tài)。基因具有特定生物遺傳信息的DNA序列，在一定條件下能夠表達這種遺傳信息，產(chǎn)生特定的生理功能。結(jié)構(gòu)基因1調(diào)控區(qū)間隔序列結(jié)構(gòu)基因2編碼區(qū)DNADNA與基因的關(guān)系1.基因與基因組終止點增強子啟動子起始點外顯子外顯子外顯子內(nèi)含子內(nèi)含子增強子DNA真核生物基因結(jié)構(gòu)圖基因組(genome)概念：是細胞或生物體的全套遺傳物質(zhì)。原核生物基因組：是指單個染色體上所含的全部基因。真核生物基因組：是指維持

2、配子或配子體正常功能的最基本的一套染色體及其所攜帶的全部基因。真核生物基因組分為：高度重復序列：重復幾十萬次到幾百萬次，可能參與DNA復制及基因表達的調(diào)節(jié)。中度重復序列：平均重復350次，有些是結(jié)構(gòu)基因。低度重復序列：不重復或只重復幾次，十幾次。是結(jié)構(gòu)基因，或者是基因的間隔序列?；虮磉_控制的潛在環(huán)節(jié)復制水平前體mRNA的轉(zhuǎn)錄mRNA前體轉(zhuǎn)錄后的修飾和加工mRNA從核內(nèi)轉(zhuǎn)移到胞液mRNA的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)mRNA的翻譯活性調(diào)節(jié)肽鏈翻譯后的加工肽鏈的轉(zhuǎn)運和細胞定位蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)錄是基因表達控制的中心環(huán)節(jié)原核基因表達的調(diào)節(jié)通過操縱子(operon)進行，操縱子是DNA上由幾個相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因

3、以及對其轉(zhuǎn)錄進行調(diào)節(jié)的啟動基因和操縱基因等組成的單位。(操縱子學說由MonodandJocob提出，1960)2.原核基因表達的調(diào)節(jié)激活物結(jié)合位置啟動基因P操縱基因O結(jié)構(gòu)基因原核生物操縱子中的結(jié)構(gòu)基因是多順反子，即含有幾個編碼功能相關(guān)的蛋白質(zhì)或酶的基因。在其上游有操縱基因（O）和啟動基因（P),操縱基因是阻遏物蛋白結(jié)合的部位(在陰性調(diào)節(jié)中)。P基因是RNA聚合酶結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄的部位。在P基因的上游，有激活物蛋白結(jié)合的部位(在陽性調(diào)節(jié)中)，還有表達阻遏物蛋白的調(diào)節(jié)基因i。陰性調(diào)控（negativecontrol）：阻遏物蛋白（repressor）對基因開關(guān)（操縱基因,O基因）進行的調(diào)

4、節(jié)。阻遏物蛋白結(jié)合在操縱基因上則轉(zhuǎn)錄不能進行，它的活性受小分子誘導物影響。阻遏物是由調(diào)節(jié)基因i表達的。陽性調(diào)控（positivecontrol）：激活物蛋白（activator）對RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄進行的調(diào)節(jié)。激活物蛋白結(jié)合在啟動基因(P基因)上游的某個區(qū)域以增強RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄活性，它的活性也受小分子的影響。操縱子轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的兩種方式陰性調(diào)控陽性調(diào)控阻遏物激活物RNA聚合酶Z（半乳糖苷酶）、Y（透過酶）和A（乙?；福┦枪δ芟嚓P(guān)的結(jié)構(gòu)基因，為細菌利用乳糖所必需大腸桿菌乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)三個結(jié)構(gòu)基因Z基因：編碼β-半乳糖苷酶（β–galactosidase），分解乳糖成為半乳糖和葡萄

5、糖。Y基因：編碼透酶（pormease），使外界乳糖等透過大腸桿菌細胞壁進入細胞內(nèi)。A基因：編碼乙?；D(zhuǎn)移酶（acetylase），能將乙酰CoA上的乙酰基轉(zhuǎn)移到半乳糖上，形成乙酰半乳糖。三個調(diào)節(jié)序列：在結(jié)構(gòu)基因的上游還有一個啟動子（P）和一個操縱基因（O），在啟動子上游還有一個CAMP受體蛋白CRP位點，以及一個調(diào)節(jié)基因（I基因），調(diào)節(jié)基因編碼阻遏蛋白。在培養(yǎng)介質(zhì)中以葡萄糖為能源而無乳糖時，阻遏蛋白能與操縱基因結(jié)合。由于操縱基因與啟動子有部分重疊，阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合后，抑制了RNA聚合酶與啟動子結(jié)合，從而抑制結(jié)構(gòu)基因Z、Y、A的轉(zhuǎn)錄。阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)PIDNAZYAOpol

6、mRNA阻遏蛋白沒有乳糖存在時阻遏基因在有乳糖存在時，該操縱子即可被誘導。乳糖作為誘導劑與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白的構(gòu)象發(fā)生改變，導致阻遏蛋白與操縱基因解聚，引起結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。有乳糖存在時ZOPImRNAβ-RpoYNAAl乳糖操縱子的負調(diào)節(jié)CRP的正性調(diào)節(jié):CRP蛋白是一個同二聚體，具有DNA結(jié)合域和cAMP結(jié)合位點。當沒有葡萄糖存在時，由于cAMP的濃度受葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)，cAMP濃度表現(xiàn)為較高，這時cAMP與CRP蛋白結(jié)合形成cAMP-–CRP復合物。此復合物可結(jié)合在lac啟動基因上游附近的CRP位點上，從而可增強轉(zhuǎn)錄達50倍之多。當培養(yǎng)基中有葡萄糖存在時，cAMP濃度較低，

7、cAMP與CRP蛋白不能形成復合物，也就不能結(jié)合到CAP位點，lac基因的轉(zhuǎn)錄水平較低。由此可見，對lac操縱子來說CRP是正性調(diào)節(jié)因素，阻遏蛋白是負性調(diào)節(jié)因素。AYZOPICRP的正性調(diào)節(jié),cAMPcAMPCAPRNApolAYZOPIRNApol,cAMPCAP協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)※當阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CRP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；※如無CRP存在，即使沒有阻遏蛋白與操縱序列結(jié)合，操縱子仍無轉(zhuǎn)錄活性?！鶈渭?nèi)樘谴嬖跁r，細菌利用乳糖作碳源；若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在時,細