大學(xué)生物遺傳學(xué)：第十三章基因表達(dá)調(diào)控(3)

1、第十三章第十三章 基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控The regulation of gene expression第一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理 一、基因表達(dá)的概念 二、基因表達(dá)的時(shí)間性及空間性 三、基因表達(dá)的方式 四、基因表達(dá)調(diào)控的生物學(xué)意義 五、基因表達(dá)調(diào)控的基本原理第二節(jié) 原核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)一、原核基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)（一）因子決定因子決定RNA聚合酶識別特異性聚合酶識別特異性（二）操縱子模型的普遍性（二）操縱子模型的普遍性（三）阻遏蛋白與阻遏機(jī)制的普遍性（三）阻遏蛋白與阻遏機(jī)制的普遍性二、乳糖操縱子調(diào)節(jié)機(jī)制 乳糖操縱子 （二）通過轉(zhuǎn)錄衰減作用調(diào)節(jié)-色氨酸操縱子第三節(jié)第三節(jié) 真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)真核

2、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)一、真核基因組一、真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、真核基因表達(dá)二、真核基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)調(diào)控特點(diǎn)三、真核基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)三、真核基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)真核轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)真核轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)順式作用元件順式作用元件啟動子（啟動子（promoter）增強(qiáng)子（增強(qiáng)子（enhancer）沉默子（沉默子（silencer）反式作用因子反式作用因子分類：基本轉(zhuǎn)錄因子；特異轉(zhuǎn)錄因子分類：基本轉(zhuǎn)錄因子；特異轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的結(jié)構(gòu)真核基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)真核基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)RNA聚合酶聚合酶活性染色體結(jié)構(gòu)變化活性染色體結(jié)構(gòu)變化對對DNase敏感：超敏位點(diǎn)（敏感：超敏位點(diǎn)（HS）DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化拓

3、撲結(jié)構(gòu)變化DNA堿基修飾變化堿基修飾變化組蛋白變化組蛋白變化正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo)轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行轉(zhuǎn)錄與翻譯分隔進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后轉(zhuǎn)錄后修飾加工修飾加工真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真核基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真核基因組結(jié)構(gòu)龐大真核基因組結(jié)構(gòu)龐大單順反子（單順反子（monocistron）原核為：原核為： 多順反子（多順反子（polycistron）重復(fù)序列重復(fù)序列基因基因不連續(xù)性不連續(xù)性基因及基因表達(dá)的相關(guān)概念基因及基因表達(dá)的相關(guān)概念一、基因組（genome）：一個(gè)細(xì)胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。二、基因（gene）：是生物體遺傳物質(zhì)的基本單位，是載有特定遺傳信息的DNA分子的片段。三、基因表達(dá)：轉(zhuǎn)錄和

4、翻譯過程。四、基因表達(dá)產(chǎn)物：蛋白質(zhì)、tRNA、rRNA基因表達(dá)的特點(diǎn)一、時(shí)間特異性（temporal specificity）：1、 單細(xì)胞生物的某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生。2、多細(xì)胞生物的相應(yīng)基因的表達(dá)在機(jī)體發(fā)育的不同階段嚴(yán)格按一定的時(shí)間順序開啟或關(guān)閉。又稱為階段特異性（stage specificity）二、空間特異性（spatial specificity）：在機(jī)體發(fā)育的某一階段，同一個(gè)基因的表達(dá)產(chǎn)物在不同的組織器官分布不同。又稱為細(xì)胞特異性（cell specificity）基因表達(dá)的方式一、組成性表達(dá)一、組成性表達(dá)（constitutive gene expressi

5、on）某些基因的表達(dá)不受內(nèi)外環(huán)境的影響，在個(gè)體生長過程中，某些基因的表達(dá)不受內(nèi)外環(huán)境的影響，在個(gè)體生長過程中，幾乎在所有的組織中持續(xù)表達(dá)或變化很小。這些基因一般幾乎在所有的組織中持續(xù)表達(dá)或變化很小。這些基因一般被稱為管家基因（被稱為管家基因（housekeeping gene）二、誘導(dǎo)和阻遏表達(dá)二、誘導(dǎo)和阻遏表達(dá) 1、誘導(dǎo)（、誘導(dǎo)（induction）：）：某些基因在特定環(huán)境某些基因在特定環(huán)境中表達(dá)增強(qiáng)的過程。中表達(dá)增強(qiáng)的過程。 2、阻遏（、阻遏（repression）：）：某些基因在應(yīng)答環(huán)某些基因在應(yīng)答環(huán)境信號刺激時(shí)表達(dá)境信號刺激時(shí)表達(dá)減弱的過程減弱的過程?；虮磉_(dá)的生物學(xué)意義基因表達(dá)的生物

6、學(xué)意義一、適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖一、適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖二、二、維持個(gè)體發(fā)育與分化維持個(gè)體發(fā)育與分化基因表達(dá)調(diào)控的基本原理基因表達(dá)調(diào)控的基本原理（一）、基因表達(dá)的一）、基因表達(dá)的多級調(diào)控多級調(diào)控（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素（二）基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本要素 1.特異特異DNADNA序列序列 2、調(diào)節(jié)蛋白、調(diào)節(jié)蛋白 （1）.正、負(fù)調(diào)控正、負(fù)調(diào)控 （2）.順式作用和順式作用和反式作用反式作用 3.DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用蛋白質(zhì)相互作用 4.RNA聚合酶聚合酶半乳糖或IPTG半乳糖半乳糖或或IPTGl背景介紹背景介紹l大腸桿菌通常利用大腸桿菌通常利用葡萄糖葡萄糖作為碳

7、源，通常情況下作為碳源，通常情況下環(huán)境中乳糖極少，降解環(huán)境中乳糖極少，降解乳糖乳糖的酶不被合成，的酶不被合成，其實(shí)其實(shí)質(zhì)是質(zhì)是乳糖降解酶基因乳糖降解酶基因不表達(dá)。不表達(dá)。例例1大腸桿菌乳糖酶誘導(dǎo)合成大腸桿菌乳糖酶誘導(dǎo)合成阻遏蛋白阻遏蛋白乳糖酶基因乳糖酶基因操縱基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶半乳糖苷透性酶半乳糖苷透性酶操縱基因操縱基因基因合成的開關(guān)基因合成的開關(guān)調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因關(guān)關(guān)阻遏蛋白阻擋操縱基因，結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)阻遏蛋白阻擋操縱基因，結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)誘導(dǎo)物（乳糖）誘導(dǎo)物（乳糖）開開誘導(dǎo)物阻止阻遏蛋白功能發(fā)揮。誘導(dǎo)物阻止阻遏蛋白功能發(fā)揮。mRNA酶蛋白酶蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白操縱基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因mRNA酶蛋白酶蛋白阻遏蛋白阻遏蛋