第1页：基因表达调控
基因表达调控：本页为课件封面，标示本章主题与内容框架。
- 管家基因、奢侈基因与基因表达的基本概念
- 原核操纵子模型与诱导阻遏调控机制
- 真核顺式作用元件、反式作用因子与DNA结合基序
第2页：基本概念
- 基本概念
- 基因、基因组、基因表达
- 管家（看家）基因、奢侈基因
- 诱导、阻遏
- 顺式作用元件、反式作用因子
- 操纵子
第3页：基因表达调控反应流程图
基因表达调控反应流程图：本页为反应流程示意页，源文件以分子式与反应符号形式提取：•基因——genegenetics：遗传学•基因组——genome•基因组学——genomics…
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第4页：基因表达调控要点说明
基因表达调控要点说明
- 编码生物活性产物所必需的全部核苷酸序列。
- 产物:蛋白质或各种RNA
- 核苷酸序列：一般是DNA序列（或RNA病毒中的RNA）基因(gene)
第5页：基因表达调控要点说明：基因组
基因表达调控要点说明：基因组
- 基因组（genome）
- 指一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。
- 基因组的大小用全部核苷酸序列的碱基对总数表示。
第6页：人的23对染色体
人的23对染色体
第7页：基因表达
基因表达
- 就是基因转录和翻译的过程。
- 产物：
- 产生具有特异生物学功能的蛋白质分子
- 转录合成rRNA、tRNA
第8页：基因表达的特性（时空性）
- 基因表达的特性（时空性）
- 时间特异性：是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。故又称为阶段特异性。
- 空间特异性：是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性或组织特异性。
第9页：基因表达调控要点说明：mRNA
基因表达调控要点说明：mRNA
- *基因表达谱
- Gene expression profile
- 基因表达mRNA的水平反应了在一定环境、一定细胞类型、一定细胞生长阶段和一定细胞状态下的基因功能信息。
- 所谓基因表达谱就是对上述特定状态下哪些基因表达，表达水平如何，转录产物的结构形式如何等等信息的完整表述，包括每种组织细胞中的基因表达谱、细胞不同发育阶段的基因表达谱、正常和病理状态下的基因表达谱，治疗条件下的基因表达谱等等。
第10页：基因表达的方式
基因表达的方式
- 人类基因组DNA中约含3万个基因；
- 在某一特定时期，只有少数的基因处于转录激活状态，其余大多数基因则处于静息状态。
- 一般来说，在大部分情况下，处于转录激活状态的基因仅占5%。
第11页：基因表达的方式：看家基因
基因表达的方式：看家基因
- 看家基因（housekeeping gene)
- 编码生命全过程所必需的产物，几乎在所有的细胞中表达的一类基因。
- 奢侈基因（luxury gene）
- 编码具有特殊功能的蛋白产物、仅在特定的细胞或特定的条件下表达的某些基因。
第12页：基因表达的方式：组成性表达
基因表达的方式：组成性表达：本页为反应流程示意页，源文件以分子式与反应符号形式提取：基因表达的方式•组成性表达•诱导与阻遏…
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第13页：基因表达：mRNA
基因表达：mRNA：本页为反应流程示意页，源文件以分子式与反应符号形式提取：基因表达的多级调控基因激活转录起始mRNA水平蛋白质水平…
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第14页：基因转录激活调节基本要素
基因转录激活调节基本要素
- 特异DNA序列
- 调节蛋白：
- DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用
- RNA聚合酶
第15页：原核生物操纵子调控模式
- 原核生物操纵子调控模式
- 原核生物几个功能相关的结构基因往往会排列在一起，转录出一段mRNA，然后分别翻译出几种蛋白质.这些蛋白质可能是催化某代谢途径的酶系统，或执行其他相关功能。
- 在基因组中由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其它调控序列成簇串联组成的一个转录单位称为操纵子（Operon）。
第16页：16原核基因
16原核基因：本页为反应流程示意页，源文件以分子式与反应符号形式提取：16原核基因：操纵子结构ipo操纵子调控序列结构基因启动子p操纵区o阻遏基因iCAP结合位点TATA盒TTGACA…
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第17页：原核基因转录调节要素
原核基因转录调节要素
- 特异DNA序列
- 操纵子调控序列：P、O、CAP结合位点、I
- 启动序列：-10——TATAAT，Pribnow box
- -35——TTGACA2. 调节蛋白：特异因子：决定RNA聚合酶的识别、结合能力阻遏蛋白：调节基因I编码，与操纵序列O结合激活蛋白：CAP
第18页：真核基因编码序列
真核基因编码序列：本页为反应流程示意页，源文件以分子式与反应符号形式提取：真核基因①编码序列：外显子(exon)②插入外显子之间的非编码序列：内合子(intron)③5'-端和3'-端非翻译区(UTR) ④调控序列(可位于上述三种序列中)…
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第19页：
第20页：真核基因调控元件
真核基因调控元件
- 顺式作用元件：cis-actingelement）又称分子内作用元件
- 指可影响自身基因表达活性的DNA序列（存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序）。
- 通常是非编码序列
- 分为：启动子、增强子、沉默子
第21页：顺式作用元件
顺式作用元件
第22页：沉默子真核基因顺式作用元件
沉默子真核基因顺式作用元件
第23页：反式作用因子
- 反式作用因子
- trans-acting factor，又称为分子间作用因子
- 真核基因调节蛋白（转录因子）
- 与特异的顺式作用元件相互作用反式激活另一基因的转录。
第24页：反式作用蛋白与顺式作用蛋白
反式作用蛋白与顺式作用蛋白
第25页：基因转录激活调节基本要素要点说明
基因转录激活调节基本要素要点说明
- 顺式作用元件与反式作用因子之间的相互作用：大多数调节蛋白在与DNA结合之前，需先通过蛋白质-蛋白质相互作用
第26页：基因转录激活调节基本要素：DNA
基因转录激活调节基本要素：DNA
- 特异DNA序列原核生物：操纵子(编码区、启动区、操纵区等)真核生物：顺式作用元件(启动子、增强子等)
- 调节蛋白：原核(特异因子、阻遏蛋白、激活蛋白)真核(转录因子，又称之为反式作用因子)
- DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用：二聚体化
- RNA聚合酶启动序列/启动子与RNA聚合酶活性调节蛋白与RNA聚合酶活性
第27页：基因表达调控的基本原理
基因表达调控的基本原理
- 以转录起始调节为中心环节
- 通过启动子、RNA聚合酶和调节蛋白之间的相互作用以实现基因的开启和关闭.
- 调节的实质是DNA与蛋白质之间的相互作用和蛋白质与蛋白质之间的相互作用.
第28页：
第29页：
第30页：
第31页：
第32页：cAMP对转录的调控无葡萄糖
cAMP对转录的调控无葡萄糖：本页为反应流程示意页，源文件以分子式与反应符号形式提取：cAMP对转录的调控无葡萄糖：cAMP (促进转录）有葡萄糖：cAMP (不促进转录）cAMPcAMPCAP蛋白cAMP-CAP复合物正调控…
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第33页：乳糖操纵子的认识
乳糖操纵子的认识
- 包括三个结构基因z、y、a，呈多顺反子结构
- 操纵基因o是阻遏蛋白的结合位点，当阻遏蛋白与操纵基因结合时，lacmRNA的转录受阻
- 调节基因i编码阻遏蛋白与o基因结合
- 启动基因P位于I与o之间，其上游还有一个CAP结合位点，由p、o和CAP结合位点共同调节lac操纵子的调控区
第34页：
第35页：
第36页：
第37页：真核基因组原核基因组
真核基因组原核基因组
- 基因组庞大，与组蛋白结合形成染色质
- 许多DNA不转录
- 单顺反子
- 有重复序列
- 断裂基因（有内含子）
- 只有一个DNA分子或RNA分子
- 绝大部分参与基因的表达或调控
- 多顺子
- 操纵子结构（无内含子）
第38页：真核基因的表达调控特点
真核基因的表达调控特点
- RNA聚合酶
- 活性染色体结构变化
- 对核酶敏感
- DNA拓扑结构变化
- DNA碱基修饰变化
- 组蛋白变化
- 以正调控机制占主导地位：有效、经济
- 真核基因的转录和翻译有物理分割，分属于核内行为与核外行为
- 转录后有修饰、加工
第39页：顺式作用元件：DNA
顺式作用元件：DNA
- 启动子：真核基因启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，每一组件含7-20bp的DNA序列，包括至少一个转录起始点以及一个以上的功能组件
- 增强子：远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性表达、增强启动子转录活性的DNA序列，其发挥作用的方式通常与方向、距离无关
- 沉默子：负性调控元件，结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用
第40页：顺式作用元件启动子TA盒
顺式作用元件启动子TATA盒：转录起始点CAAT盒：决定转录起始频率GC盒：转录调控功能增强子：远离转录起始点，增强启动子转录活性的DNA序列沉默子：它是一些特异的DNA顺序，当其与结合特异性的蛋白因子时阻遏转录
第41页：反式作用因子分类
反式作用因子分类
- 基本转录因子(transcription factors,TF)：是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种RNA转录的类别
- 特异转录因子：为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性。分为转录激活因子与转录抑制因子
第42页：反式作用因子(转录
反式作用因子(转录
- 因子)的三个功能域
- DNA识别结合域
- 转录激活域
- 二聚体化域螺旋－转角－螺旋锌指结构亮氨酸拉链螺旋－环区－螺旋酸性激活域谷氨酰胺富含域脯氨酸富含域（蛋白－蛋白结构域）
第43页：原核-真核生物表达
原核-真核生物表达
- 调控比较原核生物真核生物基因组结构多顺反子单顺反子、重复序列、断裂结构转录调节特点
- σ因子决定RNA聚合酶识别特异性
- 操纵子形式
- 阻遏蛋白与阻遏机制
- 活性染色体变化
- 正性调节主导
- 转录翻译空间分隔
- 转录后加工、修饰转录激活调节操纵子形式顺式作用元件与反式作用因子
第44页：HLH结构特征HLH的结构特征
HLH结构特征HLH的结构特征
第45页：真核基因组原核基因组反应流程图
真核基因组原核基因组反应流程图：本页为反应流程示意页，源文件以分子式与反应符号形式提取：Zinc-finger蛋白结构特征Zinc-finger蛋白结构特征…
建议对照原课件图片查看各反应步骤与物质转化关系。
第46页：
第47页：真核基因组原核基因组反应流程图
真核基因组原核基因组反应流程图：本页为反应流程示意页，源文件以分子式与反应符号形式提取：Leucine-zipper的结构特征Lwucine-zipper结构特征…
建议对照原课件图片查看各反应步骤与物质转化关系。
第48页：亮氨酸拉链
亮氨酸拉链
第49页：亮氨酸拉链：亮氨酸
亮氨酸拉链
第50页：基因表达调控小结
基因表达调控小结：本页为小结页，归纳本部分核心结论与复习要点。
- 概念：基因表达、操纵子、顺式作用元件、反式作用因子、启动子、增强子、转录因子
- 原核基因转录调控特点
- 乳糖操纵子调节机制
- 真核基因组特点
- 真核基因表达调控的特点
- 真核基因转录时的调控
