基因的表达与调控.ppt

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1、今日箴言快乐不是因为拥有的多而是计较的少。1遗传与变异基因的表达调控ExpressiveRegulationofGene2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。中心法则3TranscriptionalcontrolTranslationalcontrolPost-translationalcontrolOnsetoftranscriptionRNApolymeraseTranslationr

2、ateLifespanofmRNARibosomemRNAProteinpolypeptidechainProteinactivation(bychemicalmodification)Feedbackinhibition(proteininhibitstranscriptionofitsowngene)4原核生物基因表达的调控主要发生在转录水平→当需要某一特定基因产物时，合成这种mRNA。当不需要这种产物时，mRNA转录受到抑制。一、原核生物的基因调控转录水平的调控5正调控：是经诱导物诱导转录的调控机制，即诱导物与另一蛋白质结合形成一种激活子复合物，与基因启

3、动子DNA序列结合，激活基因起始转录。负调控：阻遏物阻止转录过程的调控，即阻遏物与DNA分子结合，阻碍RNA聚合酶转录，使基因处于关闭状态。只有当阻遏物被除去之后，转录才能起动，产生mRNA分子。6转录水平的负调控与正调控原核生物以负调控为主，真核生物以正调控为主；降解代谢途径中既有正调控又有负调控；合成代谢途径中一般以负调控来控制产物自身的合成。7OPI结构基因启动子P操纵序列调节基因(promoter)(operator)1、乳糖操纵子----降解代谢途径的基因调控操纵子81961年，雅各布（JacobF.）和莫诺（MonodJ.）等发现，当大肠杆菌生长在

4、含有乳糖的培养基上时，乳糖代谢酶浓度急剧增加；当培养基中没有乳糖时，乳糖代谢基因不表达，乳糖代谢酶合成停止。从而提出了乳糖操纵子模型（获1965年诺贝尔生理学和医学奖），用来阐述乳糖代谢中基因表达的调控机制:FrancisJacobJacquesMonod(1)乳糖操纵子模型：9大肠杆菌乳糖降解代谢途径，需要三种酶参与：（乳糖代谢酶）①β-半乳糖苷酶：将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖；②透过酶：增加糖的渗透，易于摄取乳糖和半乳糖；③转乙酰基酶：β-半乳糖转变成乙酰半乳糖。10结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透过酶A：乙酰基转移酶乳糖操纵子(lacoperon)的结构大

5、肠杆菌乳糖操纵子包括三类基因：①结构基因;②操纵基因O;③启动基因P。调控区调控蛋白R启动子操纵子ZYAOPIDNAPi11（2）乳糖操纵子的负调控：O阻遏状态诱导状态启动子1213乳糖即诱导物14CAP位点操纵序列RNA聚合酶启动序列cAMPmRNA5'DNA结合区→与CAP位点结合CAP(代谢激活蛋白同二聚体)cAMP结合区→cAMP-CAP复合物（有活性）CAP（3）乳糖操纵子的正调控RNAPol在有的启动子上结合并不能起始转录，需要一种附属蛋白的帮助。CAP15除了阻遏蛋白能抑制lac操纵子转录外，其它因子也能有效地抑制lacmRNA转录，这个因子的活

6、性与葡萄糖有关：当有乳糖存在时，操纵子开启，基因进行表达。当既有大量半乳糖又有葡萄糖时，基因表达将会怎样？16腺苷酸环化酶催化ATP→cAMPcAMP+代谢激活蛋白(CAP)→cAMP-CAP复合物，作为操纵子的正调控因子AC葡萄糖抑制腺苷酸环化酶的活性17→当cAmp-CAP复合物的二聚体插入到lac启动子区域特异核苷酸序列时，使启动子DNA弯曲形成新的构型，RNA聚合酶与这种DNA新构型的结合更加牢固，因而转录效率更高。→在有葡萄糖存在时，不能形成cAMP，也就没有操纵子的正调控因子cAMP-CAP复合物，因此基因不表达。葡萄糖抑制操纵子的原理：葡萄糖→腺

7、苷酸环化酶活性降低→ATP无法转变成cAmP→不能形成CAP-cAmP复合蛋白→RNA酶无法结合在DNA上→基因不表达。乳糖操纵子模型182、色氨酸操纵子---合成代谢途径的基因调控由雅各布（JacobF.）和莫诺（MonodJ.）提出，具有合成代谢途径典型的操纵子模型。19大量色氨酸时：大肠杆菌5种酶的转录同时受到抑制；色氨酸不足时：这５种酶的基因开始转录；色氨酸：作为阻遏物而不是诱导物参与调控结构基因的转录。∴trp操纵子是一个典型的可阻遏操纵子模型（repressibleoperon)20色氨酸操纵子的组成5种结构基因：trpE、D、C、B、A；调控结构

8、：启动子、操纵子、前导序列、弱化子；阻