基因表達調(diào)控專

基因表達調(diào)控專第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)基因表達調(diào)控的概念和原理、基因表達與調(diào)控的概念

基因表達是基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程，即：生成具有生物學功能產(chǎn)物的過程（包括蛋白質(zhì)、rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA的過程）

基因表達調(diào)控是控制基因表達的調(diào)節(jié)機制（一）基因表達與調(diào)控基因表達第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四時間特異性（階段特異性）空間特異性（組織特異性）基因表達按一定的時間順序發(fā)生（AFP基因的表達）多細胞生物個體在某一特定生長發(fā)育階段，同一基因在不同的組織器官表達不同（胰島素基因的表達）（二）基因表達時間和空間特異性第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四基本表達例如：三羧酸循環(huán)是一中樞代謝途徑，催化該途徑各階段反應的酶的編碼基因就屬管家基因（三）基因表達的方式有些基因產(chǎn)物對生命全過程都是必需的或必不可少的。這類基因在一個生物個體的幾乎所有細胞中持續(xù)表達，通常被稱為管家基因第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四誘導表達阻遏表達乳糖操縱子是誘導，阻遏表達的典型模型適應性表達是指環(huán)境的變化容易使其表達水平變動的一類基因表達。因環(huán)境條件變化使基因表達水平增高的現(xiàn)象隨環(huán)境條件變化使基因表達水平降低的現(xiàn)象第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四基因表達的多級調(diào)控

1、基因激活2、轉(zhuǎn)錄開始

3、轉(zhuǎn)錄后加工4、mRNA降解

5、蛋白質(zhì)翻譯6、翻譯后加工修飾

7、蛋白質(zhì)降解其中轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是最主要和重要的調(diào)控步驟。第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四二、原核生物基因表達調(diào)控操縱子：在原核生物中，若干結(jié)構(gòu)基因可串聯(lián)在一起，其表達受同一調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，這種基因組織形式稱為操縱子——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四大腸桿菌二階段生長現(xiàn)象停頓乳糖操縱子——調(diào)節(jié)的主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)錄起始操縱子的提出第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四（一）乳糖操縱子(lacoperon)的結(jié)構(gòu)

調(diào)控區(qū)CAP結(jié)合位點啟動序列操縱序列

結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶DNAZYAOPI調(diào)節(jié)基因第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四是RNA聚合酶結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的特異DNA序列。1)

啟動序列RNA轉(zhuǎn)錄起始-35區(qū)-10區(qū)TTGACATTAACTTTTACATATGATTTTACATATGTTTTGATATATAATCTGACGTACTGTN17N16N17N16N16N7N7N6N7N6AAAAAtrptRNATyrlacrecAAraBADTTGACATATAAT共有序列第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四2操縱序列(操縱基因)

——阻遏蛋白(repressor)的結(jié)合位點當操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時，會阻礙RNA聚合酶與啟動序列的結(jié)合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移動，阻礙轉(zhuǎn)錄。啟動序列編碼序列操縱序列pol阻遏蛋白第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時結(jié)構(gòu)基因不表達

（二）阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)阻遏基因調(diào)節(jié)基因表達→阻遏蛋白+O區(qū)結(jié)合→阻礙P區(qū)RNA聚合酶結(jié)合通過O區(qū)→轉(zhuǎn)錄抑制

第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時結(jié)構(gòu)基因表達

IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖

異乳糖（誘導物）

β-半乳糖苷酶第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，cAMP濃度高時有葡萄糖，cAMP濃度低時（三）CAP的正性調(diào)節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP分解代謝物基因激活蛋白

第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四mRNA低乳糖時高乳糖時

葡萄糖低cAMP濃度高

葡萄糖高cAMP濃度低RNA-polOOOO第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四

順式作用元件：與編碼基因位于同一DNA分子，可影響自身基因表達活性的DNA序列，包括:啟動子、增強子、負調(diào)控序列和可誘導元件等

反式作用因子：與順式作用元件結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白，可調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄三、真核生物基因表達調(diào)控順式作用元件反式作用因子第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四真核生物順式作用元件CAAT盒TATA盒增強子GC盒結(jié)構(gòu)基因

轉(zhuǎn)錄起始啟動子

+1-25bp

沉默子

順式作用元件：按功能特性，順式作用元件可分為啟動子（promoter）、增強子（enhancer）和沉默子（silencer）。（一）順式作用元件的類型與功能第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四啟動子TATA盒GC盒CAAT盒（TATAAAA）轉(zhuǎn)錄起始點上游25-30bp是基本轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD結(jié)合位點（GGGCGG）轉(zhuǎn)錄起始點上游70-80bp（GCCAAT）轉(zhuǎn)錄起始點上游80-110bp轉(zhuǎn)錄起始點上游RNA-pol結(jié)合位點周圍的一組轉(zhuǎn)錄控制功能組件，控制轉(zhuǎn)錄起始的準確性及頻率第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四增強子遠離轉(zhuǎn)錄起始點（1-30kb），決定基因時間，空間特異性表達，增強啟動子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列轉(zhuǎn)錄起始啟動子與增強子缺一不可沉默子負性調(diào)節(jié)元件，阻遏基因轉(zhuǎn)錄第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四1.反式作用因子分類1）基本轉(zhuǎn)錄因子2）特異轉(zhuǎn)錄因子RNA-pol結(jié)合啟動子必需的一組蛋白因子，常見種類為TFⅡD個別基因轉(zhuǎn)錄所必需的種類轉(zhuǎn)錄激活蛋白轉(zhuǎn)錄抑制蛋白結(jié)合特點與增強子結(jié)合與沉默子結(jié)合功能轉(zhuǎn)錄激活轉(zhuǎn)錄抑制（二）反式作用因子的類型與功能第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四2.反式作用因子結(jié)構(gòu)1)DNA結(jié)合域2)

轉(zhuǎn)錄激活域3)

二聚化結(jié)構(gòu)域與順式作用元件結(jié)合部位介導蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域①螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋②鋅指結(jié)構(gòu)：Cys-Cys鋅指；Cys-His鋅指③堿性亮氨酸拉鏈：形成二聚體結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四①螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體

-螺旋-轉(zhuǎn)角螺旋螺旋轉(zhuǎn)角NC最常見的DNA結(jié)合域：第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四②鋅指模體組氨酸殘基-折疊-螺旋Zn半胱氨酸殘基-折疊第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四③

亮氨酸拉鏈模體第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四

TFⅡH轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成真核RNA聚合酶Ⅱ在轉(zhuǎn)錄因子幫助下，形成轉(zhuǎn)錄起始復合物。（三）mRNA轉(zhuǎn)錄激活需要轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四一、單項選擇題1、基因表達就是指遺傳信息或基因（）A、復制的過程 B、轉(zhuǎn)錄的過程 C、轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程D、反轉(zhuǎn)錄的過程 E、翻譯的過程2、關(guān)于“基因表達”的概念敘述錯誤的是（）A、其過程總是經(jīng)歷基因轉(zhuǎn)錄及翻譯的過程B、某些基因表達經(jīng)歷基因轉(zhuǎn)錄及翻譯等過程C、某些基因表達產(chǎn)物是蛋白質(zhì)分子D、某些基因表達產(chǎn)物不是蛋白質(zhì)分子E、某些基因表達產(chǎn)物是RNA分子3、下列敘述不屬于基因表達范疇的是（）A、tRNA轉(zhuǎn)錄 B、mRNA轉(zhuǎn)錄 C、mRNA翻譯為蛋白質(zhì)D、rRNA轉(zhuǎn)錄 E、蛋白質(zhì)亞基的聚合4、基因表達的空間特異性又稱（）A、階段特異性 B、個體特異性 C、種屬特異性D、組織特異性 E、以上都不是5、從侵入細菌到溶菌不同感染階段噬菌體DNA的表達表現(xiàn)為（）A、細胞特異性 B、組織特異性 C、空間特異性D、階段特異性 E、器官特異性第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四6、下列不能確定屬于基因表達階段特異性的是一個基因在（）A、分化的骨骼肌細胞表達，在未分化的心肌細胞不表達B、分化的骨骼肌細胞不表達，在未分化的骨骼肌細胞表達C、分化的骨骼肌細胞表達，在未分化的骨骼肌細胞不表達D、胚胎發(fā)育過程表達，在出生后不表達E、胚胎發(fā)育過程不表達，出生后表達7、某基因在胚胎表達、出生后不表達，是（）A、空間特異性表達 B、時間特異性表達 C、器官特異性表達D、組織特異性表達 E、細胞特異性表達8、基因的誘導表達是指在一定環(huán)境或條件下基因表達（）A、增強或減弱的過程 B、增強的過程 C、減弱的過程D、停止的過程 E、以上都不是9、基因的阻遏表達是指在一定環(huán)境或條件下基因表達（）A、增強或減弱的過程 B、增強的過程 C、減弱的過程D、停止的過程 E、減弱或停止的過程第28頁，共29頁，2023年，2月20日，星期四10、結(jié)合乳糖操縱子的操縱序列的是（）A、CAP蛋白 B、激活蛋白 C、阻遏蛋白D、RNA聚合酶 E、DNA聚合酶11、一個操縱子通常含有（）A、一個啟動序列和一個編碼基因 B、一個啟動序列和數(shù)個編碼基因C、數(shù)個啟動序列和一個編碼基因 D、數(shù)個啟動序列和數(shù)個編碼基因E、兩個啟動序列和數(shù)個編碼基因12、管家基因的表達過程（）A、變化很小 B、沒有變化 C、明顯變化D、變化較大 E、變化極大13、目前認為基因表達調(diào)控的主要環(huán)節(jié)是（）A、基因活化 B、轉(zhuǎn)錄起始 C、轉(zhuǎn)錄后加工D、翻譯起始 E、翻譯后加工14、