第一講基因的表達(dá)與調(diào)控詳解演示文稿

第一講基因的表達(dá)與調(diào)控詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共67頁。優(yōu)選第一講基因的表達(dá)與調(diào)控當(dāng)前2頁，總共67頁。Disease3疾病和基因的關(guān)系當(dāng)前3頁，總共67頁。基因和蛋白的關(guān)系當(dāng)前4頁，總共67頁。????5一致的遺傳信息一致的表型？？？當(dāng)前5頁，總共67頁。相同的基因型

不同的表現(xiàn)型基因表達(dá)模式6表觀遺傳學(xué)6當(dāng)前6頁，總共67頁。表觀遺傳學(xué)的研究?jī)?nèi)容基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控基因組中非編碼RNA微小RNA（miRNA）反義RNA內(nèi)含子、核糖開關(guān)等基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控DNA甲基化基因印記組蛋白共價(jià)修飾染色質(zhì)重塑7*當(dāng)前7頁，總共67頁。

基因表達(dá)產(chǎn)物（蛋白質(zhì)）的“質(zhì)”和“量”的改變導(dǎo)致疾病的發(fā)生。當(dāng)前8頁，總共67頁。第一講基因表達(dá)調(diào)控的機(jī)制

基因表達(dá)是基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯、產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)的整個(gè)過程。當(dāng)前9頁，總共67頁。

基因的調(diào)控是一個(gè)蛋白質(zhì)和DNA相互作用的過程。特異的DNA序列作為相應(yīng)的基因的開關(guān)，一些調(diào)控蛋白結(jié)合上去打開或關(guān)閉這些開關(guān)。當(dāng)前10頁，總共67頁。原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較當(dāng)前11頁，總共67頁。原核基因的表達(dá)調(diào)控操縱子（operon）：原核生物基因表達(dá)和調(diào)控的一個(gè)完整單元，包括調(diào)節(jié)基因、啟動(dòng)子、操作子、一個(gè)或幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因和終止子。當(dāng)前12頁，總共67頁。乳糖操縱子結(jié)構(gòu)

當(dāng)前13頁，總共67頁。(一)結(jié)構(gòu)基因群(二)啟動(dòng)子(promoter，P)是指能被RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。操縱子至少有一個(gè)啟動(dòng)子，一般在第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因5′側(cè)上游，控制整個(gè)結(jié)構(gòu)基因群的轉(zhuǎn)錄。

原核生物基因轉(zhuǎn)錄起始區(qū)操縱子(operon)的基本組成當(dāng)前14頁，總共67頁。(三)操作子操作子(operator)是指能被調(diào)控蛋白特異性結(jié)合的一段DNA序列，常與啟動(dòng)子鄰近或與啟動(dòng)子序列重疊，當(dāng)調(diào)控蛋白結(jié)合在操作子序列上，會(huì)影響其下游基因轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)弱。當(dāng)前15頁，總共67頁。(四)調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因(regulatorygene)是編碼能與操作子結(jié)合的調(diào)控蛋白的基因。某些特定的物質(zhì)能與調(diào)控蛋白結(jié)合，使調(diào)控蛋白的空間構(gòu)像發(fā)生變化，從而改變其對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的影響，這些特定物質(zhì)可稱為效應(yīng)物(effector)，其中凡能引起誘導(dǎo)發(fā)生的分子稱為誘導(dǎo)劑(inducer)，能導(dǎo)致阻遏發(fā)生的分子稱為阻遏劑或輔助阻遏劑(corepressor)。當(dāng)前16頁，總共67頁。（五)終止子

終止子(terminatorT)是給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列。在一個(gè)操縱子中至少在結(jié)構(gòu)基因群最后一個(gè)基因的后面有一個(gè)終止子。當(dāng)前17頁，總共67頁。當(dāng)前18頁，總共67頁。一、染色質(zhì)水平的調(diào)控二、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控三、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控四、翻譯水平的調(diào)控五、翻譯后水平的調(diào)控真核基因的表達(dá)調(diào)控當(dāng)前19頁，總共67頁。一、染色質(zhì)水平的調(diào)控基因突變、易位、重排基因擴(kuò)增、染色質(zhì)削減DNA的甲基化、染色質(zhì)的異染色質(zhì)化轉(zhuǎn)錄前染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生的一系列重要變化是轉(zhuǎn)錄的前提。因此染色質(zhì)的活化也稱為轉(zhuǎn)錄前的基因調(diào)整。

當(dāng)前20頁，總共67頁。間期細(xì)胞核中期細(xì)胞當(dāng)前21頁，總共67頁。當(dāng)前22頁，總共67頁。核小體的修飾組蛋白乙?；殡S著轉(zhuǎn)錄活性的增強(qiáng)，ＤＮＡ甲基化伴隨轉(zhuǎn)錄活性的減弱。當(dāng)前23頁，總共67頁。當(dāng)前24頁，總共67頁。當(dāng)前25頁，總共67頁。當(dāng)前26頁，總共67頁。染色質(zhì)削減

在細(xì)胞分化過程中，可以通過丟掉某些基因而去除這些基因的活性（體細(xì)胞丟失，生殖細(xì)胞保存完整）。

馬蛔蟲受精卵，線蟲當(dāng)前27頁，總共67頁。DNA的甲基化DNA分子的化學(xué)修飾主要是甲基化哺乳動(dòng)物基因組中80-90%CpG的C發(fā)生甲基化基因的甲基化程度與基因表達(dá)呈反平行的關(guān)系基因組的甲基化模式可影響表型并且是可以遺傳的，但不改變細(xì)胞的基因型當(dāng)前28頁，總共67頁。當(dāng)前29頁，總共67頁。染色質(zhì)的異染色質(zhì)化真核細(xì)胞可以通過常染色質(zhì)的異染色質(zhì)化在更廣泛的遺傳范圍內(nèi)調(diào)控基因的表達(dá)。如：雌性哺乳動(dòng)物細(xì)胞中X染色質(zhì)異染色質(zhì)化在性

別決定中呈劑量平衡效應(yīng)。說明：異染色質(zhì)化是功能性的，具有調(diào)控基因表達(dá)的功能。當(dāng)前30頁，總共67頁。染色質(zhì)的種類異染色質(zhì)常染色質(zhì)間期細(xì)胞核中的染色質(zhì)可分為兩類：當(dāng)前31頁，總共67頁。二、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控順式作用元件：與結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)的特定的DNA順序（啟動(dòng)子，增強(qiáng)子，沉默子）。反式作用因子：直接或間接識(shí)別或結(jié)合在各順式作用元件的核心序列上，參與調(diào)控靶基因表達(dá)的一組蛋白質(zhì)。當(dāng)前32頁，總共67頁。當(dāng)前33頁，總共67頁。當(dāng)前34頁，總共67頁。當(dāng)前35頁，總共67頁。當(dāng)前36頁，總共67頁。當(dāng)前37頁，總共67頁。當(dāng)前38頁，總共67頁。反式作用因子的結(jié)構(gòu)特征螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋鋅指結(jié)構(gòu)亮氨基酸拉鏈螺旋-環(huán)-螺旋當(dāng)前39頁，總共67頁。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)由相同或不同的各個(gè)氨基酸，按照一定的排列順序，以特定的化學(xué)鍵方式連接，從而組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。肽鍵肽鍵許多氨基酸分子通過肽鍵，依次縮合而形成多肽鏈。側(cè)鏈側(cè)鏈側(cè)鏈側(cè)鏈主鏈當(dāng)前40頁，總共67頁?！锏鞍踪|(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)模型當(dāng)前41頁，總共67頁。1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈中氨基酸的種類，數(shù)目和排列順序。（主鍵：肽鍵；副鍵：二硫鍵）當(dāng)前42頁，總共67頁。2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，借氫鍵在氨基酸殘基之間連接，使多肽鏈成為螺旋或折疊的結(jié)構(gòu)。（氫鍵）a-螺旋：肽鏈以右手螺旋盤繞而成的空心筒狀構(gòu)象。?-折疊片層：一條肽鏈回折而成的平行排列構(gòu)象?？煞譃槿停寒?dāng)前43頁，總共67頁。當(dāng)前44頁，總共67頁。a-螺旋?-折疊片層當(dāng)前45頁，總共67頁。a-螺旋當(dāng)前46頁，總共67頁。?-折疊片層當(dāng)前47頁，總共67頁。當(dāng)前48頁，總共67頁。3.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再行折疊。（氫鍵，酯鍵，離子鍵，疏水鍵）當(dāng)前49頁，總共67頁。★蛋白質(zhì)的一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)都是單條多肽鏈的變化。只有一條多肽鏈的蛋白質(zhì)，須在三級(jí)結(jié)構(gòu)的水平才表現(xiàn)出生物活性，但由兩條或多條肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，必須構(gòu)成四級(jí)結(jié)構(gòu)，方能表現(xiàn)出生物活性。當(dāng)前50頁，總共67頁。4.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)中每個(gè)獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈亞基亞基氫鍵蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)當(dāng)前51頁，總共67頁。當(dāng)前52頁，總共67頁。當(dāng)前53頁，總共67頁。螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋當(dāng)前54頁，總共67頁。鋅指結(jié)構(gòu)當(dāng)前55頁，總共67頁。亮氨基酸拉鏈當(dāng)前56頁，總共67頁。螺旋-環(huán)-螺旋當(dāng)前57頁，總共67頁。

三、轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控1、戴帽、加尾2、RNA剪接3、mRNA的選擇性運(yùn)輸當(dāng)前58頁，總共67頁。1、hnRNA的戴帽、加尾(1)5′末端“戴帽”：即在5′末端的鳥嘌呤的N-7位上產(chǎn)生甲基化，變成7-甲基鳥苷（M7G），使5′末端成為5′-M7G-PPP。

生物學(xué)意義：可能阻止5′末端繼續(xù)添加核苷酸，不受磷酸酶和核酸酶降解，起穩(wěn)定mRNA的作用，并利于同核糖體小亞基結(jié)合，形成起始復(fù)合物。當(dāng)前59頁，總共67頁。(2)3′-末端加“尾”：即在3′末端加上多個(gè)（200-250個(gè)）腺苷酸，形成PolyA“尾”。

生物學(xué)意義：促使3′末端與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，從而使3′末端穩(wěn)定，另外可能有延長(zhǎng)mRNA壽命的作用。利于從核孔中輸出。(3)部分核苷酸甲基化：某些腺苷酸的第6位碳被甲基化形成m6A，功能不清。當(dāng)前60頁，總共67頁。2、RNA剪接拼接方式有兩種：一是切除內(nèi)含子后，將外顯子規(guī)范地拼接成成熟的mRNA，稱為組成型拼接。這樣一個(gè)基因只產(chǎn)生一種成熟的mRNA，也只產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)產(chǎn)物。另一種拼接方式，是可調(diào)控的選擇性拼接，因而產(chǎn)生不同的成熟mRNA，翻擇產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。指切去內(nèi)含子，將外顯子連接的過程。當(dāng)前61頁，總共67頁。細(xì)胞可以在不同情況下選擇性地將不同的hnRNA加工成mRNA，并把它們運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，這便是mRNA的選擇性加工運(yùn)輸。這種運(yùn)輸是一種通過核孔的主動(dòng)運(yùn)輸方式。3、mRNA的選擇性運(yùn)輸當(dāng)前62頁，總共67頁。四、翻譯水平調(diào)控1、mRNA的穩(wěn)定性2、mRNA翻譯起始調(diào)控當(dāng)前63頁，總共67頁。真核細(xì)胞的mRNA相對(duì)來說穩(wěn)定的多，影響mRNA的穩(wěn)定性除mRNA分子3’端特殊信號(hào)序列外，某些mRNA的穩(wěn)定性還受細(xì)胞外信號(hào)的影響，如激素。

在3’端非翻譯區(qū)含有一長(zhǎng)段含A和U的核苷酸序列（ARE元件），與其不穩(wěn)定性有關(guān)。1、mRNA的穩(wěn)定性當(dāng)前64頁，總共67頁。2、mRNA翻譯起始的調(diào)控在ATG起始密碼子周圍要有5’-CCACCATGG-3’保守序列，以利mRNA翻譯起始，若發(fā)生突變，其翻譯水平可下降10倍。在起始AUG上游若有比較多的二級(jí)結(jié)構(gòu)序列，也會(huì)影響翻譯，建議外源基因的5’端AUG上游序列不宜過長(zhǎng)。當(dāng)前65頁，總共67頁。若將第一個(gè)ATG中的堿基A，T，G分別標(biāo)為1、2、3位，則Kozak規(guī)則可描述如下：(1