医学课件基因结构与基因表达调控.ppt

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1、基因结构与基因表达调控RegulationofGeneExpression第一节基因与人类基因组计划BasicConceptionsandPrinciple（一）原核生物基因结构特点蛋白质因子——操纵子(operon)机制特异DNA序列编码序列启动序列操纵序列其他调节序列(promoter)(operator)（二）真核生物基因结构特点BADNA编码序列转录起始点不同真核生物的顺式作用元件中也会发现一些共有序列，如TATA盒、CAAT盒等，这些共有序列是RNA聚合酶或特异转录因子的结合位点。（三）基因表达的方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：1组成性表达某些

2、基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeepinggene)。无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达(constitutivegeneexpression)。2诱导和阻遏表达在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导(induction)。如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为

3、阻遏(repression)。在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinateexpression)，这种调节称为协调调节(coordinateregulation)。基因组(genome)泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部遗传物质；在真核生物，基因组是指一套染色体（单倍体）DNA。二、基因组基因组学(genomics)就是发展和应用DNA制图、测序新技术以及计算机程序，分析生命体（包括人类）全部基因组结构及功能。基因组学包括3个不同的亚领域结构基因组学(structuralgenomics)功

4、能基因组学(functionalgenomics)比较基因组学(comparativegenomics)基因组学概念（一）人类基因组分析的主要内容结构基因组学结构基因组学(structuralgenomics)是通过HGP的实施来完成的。HGP的内容就是制作高分辨率的人类遗传图和物理图，最终完成人类和其它重要模式生物全部基因组DNA序列测定，因此HGP属于结构基因组学范畴。（一）物理制图（二）遗传制图（三）基因组DNA序列测定（四）创建计算机分析管理系统HGP包括以下研究内容HGP主要任务及内容通过HGP获得的广泛基因组信息组成了结构基因组学的基本内容，是开展功能基因

5、组学的研究的基础；同时为详尽研究每一个单基因遗传病提供“平台”，并将成为复杂的多基因遗传病研究的发端。功能基因组学完成一个生物体全部基因组测序后即进入后基因组测序阶段——详尽分析序列，描述基因组所有基因的功能，包括研究基因的表达及其调控模式，这就是功能基因组学（functionalgenomics）。1鉴定DNA序列中的基因2同源搜索设计基因功能3实验性设计基因功能4描述基因表达模式主要具体内容包括以下方面功能基因组学研究策略及主要内容比较基因组学比较基因组学(comparativegenomics)涉及比较不同物种的整个基因组，以便深入理解每个基因组的功能和进化关系

6、。（二）基因组学与医学关系TheRelationbetweenGenomicsandMedicine基因病的概念以基因组学为基础，从疾病和健康的角度考虑，人类疾病大多直接或间接地与基因相关，故有“基因病”概念产生。根据这一概念，人类疾病大致分为三类：（一）单基因病（二）多基因病（三）获得性基因病疾病相关基因的鉴定1检测人类基因变异或突变2疾病时基因组差异表达分析3染色体制图定位及疾病相关基因克隆第二节原核基因转录调节RegulationofProkaryoticGeneTranscription——调节的主要环节在转录起始原核基因转录调节特点1σ因子决定RNA聚合

7、酶识别特异性2操纵子模型的普遍性3阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性一、乳糖操纵子调节机制（一）乳糖操纵子(lacoperon)的结构调控区CAP结合位点启动序列操纵序列结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNAmRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时（二）阻遏蛋白的负性调节阻遏基因mRNA阻遏蛋白有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶++++转录无葡萄糖，cAMP浓度高时有葡萄糖，cAMP浓度低时（三）CAP的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP（四）协调调