《基因表达的调控》PPT课件.ppt

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1、第十四章基因表达的调控原核生物和真核生物都能够根据周围环境(如温度、营养成分等)的变化，改变自己的代谢方式。而代谢方式的变化通常可以通过对基因表达过程的调控得以实现。机体可以在基因表达过程的任何阶段进行调控，一般以转录水平上的调控为主。DNA水平基因丢失；基因扩增基因重排；甲基化修饰；染色质的结构状态RNA水平转录水平调控；RNA的转录后加工；mRNA从核内向胞浆转运；mRNA稳定性蛋白质水平翻译过程；翻译后加工；蛋白质的稳定性一、转录水平的调控－操纵子原核生物的基因调控可以发生在转录和翻译等不同阶段，但也是以转录水平为主。原核生物许多功能相关的结构基因，特别是编码同一代谢途

2、径的酶的基因，一般成簇排列，能受单一启动子的共同控制，结果是整簇基因或者都表达或者都不表达。第一节原核生物的基因表达调控1961年，Jacob和Monod提出了细菌基因表达调控的模型——操纵子学说，解释了原核生物的基因表达在转录水平上是如何调控的。操纵子（operon）就是由操纵基因（operator）以及相邻的若干结构基因所组成的功能单位。操纵子还包括一个结合RNA聚合酶的启动子。操纵基因是位于操纵子前端部分的顺式控制元件，它能和阻抑蛋白结合，控制结构基因的转录。阻遏蛋白是调节基因的表达产物，是参与操纵子调节的反式作用因子。原核生物操纵子中的全部结构基因从同一个启动子开始转

3、录成单个mRNA分子。1.反式作用因子与顺式作用元件基因表达的产物(蛋白质或RNA)从合成的场所扩散到目标场所而发挥作用的过程称为反式作用（trans-acting），此基因表达产物被称为反式作用因子（trans-actingfactor）。反式作用因子通常为的蛋白质或RNA，其特征为可以从合成地扩散到目标场所发挥作用。顺式作用（cis-acting）的概念用于任一不转变为任何其他形式的DNA序列，它只在原位发挥DNA序列的作用，仅影响与其物理上相连的DNA序列的活性。顺式作用元件（cis-actingfactor）是指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同

4、处在一个DNA分子上的基因。顺式作用元件通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中。基因活性的调控主要通过反式作用因子（通常是蛋白质）和顺式作用元件（通常在DNA上）相互作用而实现。2.结构基因和调节基因结构基因（structuralgene）是编码蛋白质或RNA的任何基因。结构基因编码大量的功能各异的蛋白质，如组成细胞和组织的结构蛋白和酶等。调节基因（regulatorgene）仅指参与其他基因表达调控的RNA和蛋白质的编码基因。调节基因编码的调节物通过与DNA上的特定位点结合而控制受调节基因的转录是基因表达调控的关键。3.启动子和终止子位于转录单位开始和结束位置上的DNA

5、序列，称为启动子（promoter）和终止子（terminator）。两者都是典型的顺式作用元件，能受同一类反式作用因子RNA聚合酶的识别。4.操纵基因和阻抑蛋白操纵基因（operator）是与启动子相邻的顺式作用位点，是阻遏蛋白的靶点。阻遏蛋白（repressor）是调节基因的产物，与操纵基因的结合可以阻止受调节基因的表达。当阻遏蛋白与操纵基因结合时，就会阻止RNA聚合酶启动转录，基因的表达就被关闭。在无阻抑蛋白时，RNA聚合酶可以识别受调节基因的启动子，使这种基因得到表达。5.转录因子转录因子（transcriptionfactor）是转录起始过程中RNA聚合酶所需要的辅

6、助因子。转录因子是参与正调控的反式作用因子，在无转录因子时，RNA聚合酶不能起始转录。转录因子通常识别位于基因上游启动子附近的顺式作用元件。（一）、乳糖操纵子的结构乳糖操纵子（lactoseoperon，lac）的三个结构基因成簇排列，编码参与β-半乳糖苷（如乳糖）分解代谢所需的三种蛋白质：lacZ编码β-半乳糖苷酶，lacY编码β-半乳糖苷透性酶，lacA编码β-半乳糖苷转乙酰基酶。lacI基因（调节基因）正好与结构基因相邻，但它不与结构基因属于同一转录单位，它有自己独立的转录单位，含有自己的启动子和终止子。lacI编码可扩散的产物，理论上它不必位于结构基因附近。将lacI

7、基因转移到其他任何地方都能很好地发挥作用，因此lacI的表达产物属于反式作用因子。lacI基因的表达产物称为乳糖操纵子阻遏蛋白（lacrepressor）。它的功能是阻止结构基因的表达。因此，乳糖操纵子的调控属于负调控。阻遏蛋白与lacZYA基因簇开始处的操纵基因（Olac）结合，阻止RNA聚合酶在启动子的转录起始而发挥作用。负调控negativeregulation在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入某种调节蛋白质后基因活性就被关闭，这样的控制系统就叫做负控系统。其调节蛋白质叫做阻遏蛋白两种类型：