第8章 基因表达及其调控

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1、第八章基因表达及其调控2021/8/311第八章基因表达及其调控导言基因表达(geneexpression)：储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生物功能的整个过程。实质上是指基因通过转录和翻译而产生其蛋白质产物，或转录后直接产生其RNA产物，如tRNA、rRNA等的过程。2021/8/312第八章基因表达及其调控TranscriptionalcontrolTranslationalcontrolPost-translationalcontrolOnsetoftranscriptionRNApolymeraseTranslationrateLifespanofmRNARib

2、osomemRNAProteinpolypeptidechainProteinactivation(bychemicalmodification)Feedbackinhibition(proteininhibitstranscriptionofitsowngene)中心法则2021/8/313导言基因型相同的细胞，为什么分化出不同的细胞和器官呢？各类细胞中均有相同的一些基因在表达，这些基因的功能对于每个细胞都是必须的，这些基因称为看家基因（housekeeping）。不同细胞类型存在特定基因表达，这些基因称为奢侈基因（luxurygene）在一个组织中为丰富的mRNA，在另一个

3、组织中就可能成为稀少mRNA而存在或不存在2021/8/314导言第一节大肠杆菌乳糖操纵子的正负调控一、操纵子和操纵子模型二、正调控和负调控三、大肠杆菌乳糖操纵子的负调控四、大肠杆菌乳糖操纵子的正调控2021/8/315第八章基因表达及其调控导言1、乳糖代谢2021/8/316第四节基因空间位置关系导言……乳糖代谢大肠杆菌生长在无乳糖的培养基上时，每个细胞中含分解乳糖的酶，如β-半乳糖苷酶的分子还不到5个；一旦加入乳糖后2-3分钟，每个细胞中的β-半乳糖苷酶的含量可增加上千倍，每个细胞约含该酶分子5000个；而这时若将乳糖去掉，那么，2-3分钟后，细胞中的β-半乳糖苷酶的含量又

4、恢复到初始水平。2021/8/317第四节基因空间位置关系导言……乳糖代谢可见：乳糖能诱导相应的酶大量合成，因此，这种底物称为诱导物（inducer），相应的酶称为诱导酶（inducibleenzyme）。1961年，法国分子生物学家F.Jacob（杰柯伯）和J.Monod（莫诺）通过不同的大肠杆菌乳糖代谢突变体来研究基因的作用，从而提出操纵子学说（operontheory），1965年获诺贝尔奖。2021/8/318第四节基因空间位置关系一、操纵子和操纵子模型2021/8/319第一节大肠杆菌乳糖操纵子的概念1、操纵子（operon)：很多功能上相关的结构基因串联排列在染色体上

5、，由一个共同的控制区来操纵这些基因的表达，包含这些结构基因和控制区的整个核苷酸序列就称为操纵子。2、操纵子的组成：结构基因(structuralgene,SG)：操纵子中被调控的编码蛋白质的基因启动子(promoter，P)：是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。操纵基因(operator，O)：是指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA序列。2021/8/3110第一节大肠杆菌乳糖操纵子的二、正调控和负调控1、负调控（negativecontrol）无调节蛋白时，基因是表达的，加入调节蛋白，基因活性被关闭。调节蛋白---阻遏蛋白（阻遏物）特点：一个阻遏蛋白或

6、与DNA结合，阻止RNA聚合酶启动转录，或与mRNA结合阻止核糖体的启动与翻译。2021/8/3111第一节大肠杆菌乳糖操纵子的二、正调控和负调控…1、负调控2021/8/3112第一节大肠杆菌乳糖操纵子的二、正调控和负调控2、正调控（positivecontrol）无调节蛋白时，基因是关闭的，加入调节蛋白，基因活性被开启。调节蛋白---无辅基诱导蛋白（apoinducer）---induceractivation2021/8/3113第一节大肠杆菌乳糖操纵子的二、正调控和负调控……2、正调控2021/8/3114第一节大肠杆菌乳糖操纵子的二、正调控和负调控3、可诱导的操纵子（i

7、nducible）在可诱导系统中，产生诱导作用的小分子称为诱导物(inducer)；当诱导物活化了无辅基诱导蛋白或是钝化了阻遏蛋白，操纵子便处于可诱导状态；2021/8/3115第一节大肠杆菌乳糖操纵子的可诱导操纵子被阻遏被阻遏被诱导被诱导诱导物诱导物阻遏物无活性阻遏物活性诱导物可诱导操纵子无辅基诱导物2021/8/3116第一节大肠杆菌乳糖操纵子的二、正调控和负调控4、可阻遏的操纵子（repressible）在可阻遏系统中，产生阻遏作用的小分子物质则叫做辅阻遏物(corepr