16 第十六章 基因表达的调节.ppt

第1页：第7章基因表达的调节

第7章基因表达的调节

Regulation of Gene Expression

第2页：本章主要内容

本章主要内容

• 基因与基因组
• 原核生物基因表达的调节
• 真核生物基因表达的调节

第3页：1 基因与基因组

1 基因组1.1、基因表达

基因组1.1、基因表达（gene expression）就是基因转录与翻译的过程。在某一特定时间，基因组只有一部分处于表达状态。

1.2、基因具有特定生物遗传信息的DNA序列，在一定条件下能够表达这种遗传信息，产生特定的生理功能。真核生物基因结构图

第4页：基因组是细胞

1.3 基因组是细胞

生物体的全套遗传物质。真核生物基因组分为：高度重复序列中度重复序列低度重复序列注意不同生物基因组大小和数目不同

第5页：基因表达控制的潜在环节复制水平前体

基因表达控制的潜在环节复制水平前体

mRNA的转录mRNA前体转录后的修饰和加工mRNA从核内转移到胞液mRNA的稳定性调节mRNA的翻译活性调节肽链翻译后的加工肽链的转运和细胞定位蛋白质的稳定性

第6页：基因表达的各个调节部位转录

基因表达的各个调节部位转录

基因表达控制的中心环节转录控制转录后加工转运翻译控制蛋白质活性控制mRNA的降解控制

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第8页：2 原核生物基因表达的调节

原核生物操纵子中的结构基因是多顺反子

即含有几个编码功能相关的蛋白质或酶的基因。在其上游有操纵基因（O）和启动基因（P), 操纵基因是阻遏物蛋白结合的部位(在阴性调节中)。P基因是RNA聚合酶结合并开始转录的部位。

在P基因的上游，有激活物蛋白结合的部位(在阳性调节中)，还有表达阻遏物蛋白的调节基因i

第9页：control）——阻遏物蛋白

control）——阻遏物蛋白

control）——阻遏物蛋白（repressor ）对基因开关（操纵基因,O基因）进行的调节。阻遏物蛋白结合在操纵基因上则转录不能进行，它的活性受小分子诱导物影响。阻遏物是由调节基因i表达的。

阳性调控（positive control）——激活物蛋白（activator）对RNA聚合酶的转录进行的调节。激活物蛋白结合在启动基因(P基因)上游的某个区域以增强RNA聚合酶的转录活性，它的活性也受小分子的影响。

操纵子转录调节的两种方式

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第11页：Z（半乳糖苷酶）、Y（透过酶）

Z（半乳糖苷酶）、Y（透过酶）

A（乙酰化酶）是功能相关的结构基因，为细菌利用乳糖所必需大肠杆菌乳糖操纵子的结构I p o乳糖操纵子的结构基因

第12页：乳糖操纵子的负调节

乳糖操纵子的负调节

本页为图示页，说明基因表达调节的分子机制。

第13页：G和乳糖同时存在时，细菌优先利用G；缺乏

G和乳糖同时存在时，细菌优先利用G；缺乏

G时，细胞中的cAMP水平有升高，与cAMP受体蛋白结合使之激活，乳糖操纵子的表达受到阳性调节。如果此时又有乳糖存在，则乳糖操纵子的表达既有阴性调节又有阳性调节。乳糖操纵子的双向调节乳糖操纵子的调节过程

第14页：

第15页：3 真核生物基因表达的调节

真核染色体DNA

• 处于转录抑制状态，组蛋白乙酰化，磷酸化，CpG的脱甲基使其转录去阻抑。
• 真核基因表达的调节以利用激活物的阳性调节为主。
• 真核基因转录有包括RNA聚合酶II，通用转录因子（GTF’s）等许多因子的参与。
• 真核基因的转录和翻译在时空上是分开进行的。
• 3.真核基因表达的调节

第16页：真核基因调节区=启动子+DNA

真核基因调节区=启动子+DNA

调节序列真核基因转录起始复合物是由RNApol II和通用转录因子等组成的复合体。

调节序列( 称顺式作用元件，cis-acting element) 间隔地分布在启动子的上下游，如增强子、沉寂子等，对转录起始复合物实现远距离调节。

基因调节蛋白( 称反式作用因子, trans-acting factors)在细胞中可扩散，有通用的和特异的，有固有的和诱导的，有激活性的和抑制性的，对基因开关有选择性

第17页：真核基因调节区由启动子和基因调节序列组成

真核基因调节区由启动子和基因调节序列组成

RNA 聚合酶II 和通用转录因子结合在启动子上基因调节蛋白作用于基因调节序列，这些基因调节序列散布在基因的上、下游，对其的调节是远距离的。（调节区域）（基因调节蛋白）RNA聚合酶和通用转录因子

第18页：蛋白质与核酸的相互作用是调节基因表达

蛋白质与核酸的相互作用是调节基因表达的分子基础

本页为图示页，说明基因表达调节的分子机制。

第19页：大多数基因调节蛋白分子都有一套与DNA

大多数基因调节蛋白分子都有一套与DNA

结合的特定基序(motif)，如螺旋-转角-螺旋，亮氨酸拉练结构，锌指结构和螺旋-环-螺旋等。基因调节蛋白通过DNA双螺旋大沟（Major groove）识别其特定的序列(10至20个碱基)并且与之非共价结合

第20页：基因调节序列

基因调节序列

本页为图示页，说明基因表达调节的分子机制。

第21页：

第22页：锌指Zinc finger motif

锌指Zinc finger motif

本页为图示页，说明基因表达调节的分子机制。

第23页：亮氨酸拉链Leucine zipper

亮氨酸拉链Leucine zipper

本页为图示页，说明基因表达调节的分子机制。

第24页：

第25页：基因表达的调节可能在远距离

基因表达的调节可能在远距离

本页为图示页，说明基因表达调节的分子机制。

第26页：基因表达调节练习题

基因表达调节练习题

举两个例子说明酶的活性具有可调节性。2. 有三种物质：丙氨酸、乙酸和丙酸。(a) 哪个（些）能在动物体内转变成葡萄糖；(b) 选一种写出它转变成葡萄糖的生化途径。3. 什么是酮体，简述动物发生酮病的一般生化机理。

4. 有两种氨甲酰磷酸合成酶，它们所需的底物有所不同，写出它们催化的反应和在细胞中的定位，指出其生物化学功能

第27页：基因表达调节练习题（续）

基因表达调节练习题（续）

5’AUUCCGACUGGCGAAGUCGGCGC 3’4.无论是在DNA复制、还是RNA的转录或者是蛋白质翻译的过程中，我们都能看到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从DNA传递到蛋白质的各个环节。

请作简要的介绍并评价其生物学意义。5.为了克隆某个真核细胞蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组织中分离它的mRNA，这个基因就不难得到了。为什么？

第28页：本章结束

本章结束

本页为图示页，说明基因表达调节的分子机制。