基因表达调控课件
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分子遗传学基础—基因的表达与调控(普通遗传学课件)
按照功能分为启动子、增强子、沉默子。 按照调控水平分为基础转录水平的顺式调控元件，如启动子； 特异诱导高效表达的顺式调控元件，如增强子。
（一）启动子
（二）增强子——SV40
增强子的特点
促进转录，不具有启动子专一性； 功能与方向，位置无关； 远距离发挥作用 (100~500bp，10Kb)； 组织或细胞特异性； 必须有两个(以上)增强子成份紧密相连。
二、阻遏作用与弱化作用的协调
阻遏效率: 启动子的转录起始频率在R+和R-相差70倍
弱化作用 : trp存在时，约有10％的RNA pol侥幸转录 - trp 活性阻遏物 －－－－→ 无活性阻遏物 ←－－－－ +trp trp操纵子具有双重调节体系？
二、阻遏作用与弱化作用的协调
为什么需要阻遏体系？ 当大量Trp 存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结合，
一、基因研究的主要发展过程
（二）基因研究的主要发展过程：
4、1953年，J.Watson和F.Crike创立DNA双螺旋模型，证实基因 是具有一定遗传效应的DNA片段。
A
B
Z
DNA 双螺旋模型说明 DNA 分子能够充当遗传的物质基础。按照 双螺旋模型，在细胞分裂时，DNA 的合成应是“半保留复制”的模式。
《遗传学》
基因的现代概念
内容
一 移动基因 二 断裂基因 三 假基因 四 重复基因 五 重叠基因
一、移动基因
又称为转位因子，由于它可以从染色体基因组上的一个位置 转移到另一个位置，甚至在不同的染色体之间跃迁，因此又叫做 跳跃基因，最早在玉米中发现。它又分为插入序列、转位子、逆 转座子。
二、断裂基因
一、基因研究的主要发展过程
（二）基因研究的主要发展过程：
（一）启动子
（二）增强子——SV40
增强子的特点
促进转录，不具有启动子专一性； 功能与方向，位置无关； 远距离发挥作用 (100~500bp，10Kb)； 组织或细胞特异性； 必须有两个(以上)增强子成份紧密相连。
二、阻遏作用与弱化作用的协调
阻遏效率: 启动子的转录起始频率在R+和R-相差70倍
弱化作用 : trp存在时，约有10％的RNA pol侥幸转录 - trp 活性阻遏物 －－－－→ 无活性阻遏物 ←－－－－ +trp trp操纵子具有双重调节体系？
二、阻遏作用与弱化作用的协调
为什么需要阻遏体系？ 当大量Trp 存在时，阻遏系统起作用。阻遏物与之结合，
一、基因研究的主要发展过程
（二）基因研究的主要发展过程：
4、1953年，J.Watson和F.Crike创立DNA双螺旋模型，证实基因 是具有一定遗传效应的DNA片段。
A
B
Z
DNA 双螺旋模型说明 DNA 分子能够充当遗传的物质基础。按照 双螺旋模型，在细胞分裂时，DNA 的合成应是“半保留复制”的模式。
《遗传学》
基因的现代概念
内容
一 移动基因 二 断裂基因 三 假基因 四 重复基因 五 重叠基因
一、移动基因
又称为转位因子，由于它可以从染色体基因组上的一个位置 转移到另一个位置，甚至在不同的染色体之间跃迁，因此又叫做 跳跃基因，最早在玉米中发现。它又分为插入序列、转位子、逆 转座子。
二、断裂基因
一、基因研究的主要发展过程
（二）基因研究的主要发展过程：
分子生物学课件 第9章 原核生物基因调控
C蛋白与Ara结合成C-Ara复合物是Ci型诱导蛋白，
结合araI时，araI作为正控制的元件，促进araBAD 基 因的表达 。
34
9.7 翻译水平的调控
9.7.1反义RNA的调控
聂理
35
反义RNA
反义RNA有多种符号 = antisense RNA = -RNA = stRNA(small temporal RNA) = micRNA（ mRNA-interfering complementary RNA） 即 干扰和抑制mRNA翻译的互补RNA片段
为诱导物开启lac操纵子结构基因……。
17
9.4.2乳糖操纵子正控制机理
CRP：cyclic AMP receptor protein， =“cAMP受体蛋白”， =“降解物基因活化蛋白（CAP）” ①当环境中有葡糖时： 抑制cAMP 产生，纯CAP是失活态蛋白。 ②当环境中无葡糖时： 有利于 cAMP 产生和cAMP-CAP形成。
22
9.5.2 衰减子
衰减子也叫弱化子
attenuator
聂理
23
9.5.2.1衰减子组成
trp操纵子前导区L，转录出RNA前导序列161nt。
1~26nt翻译的 SD序列区
27~71nt含14个氨基酸 密码的前导肽区
115~159nt衰减子区
具有终止子 结构特征
24
9.5.2.2衰减子调控机制
41
9.7.3 核开关 riboswitch
核开关也叫核糖开关。 是mRNA所形成的调节基因表达的结构。 在mRNA的非翻译区（5’-UTR,3’-UTR）， 与小分子效应物可逆结合而改变其结构， 根据构象特征信号来影响mRNA的表达， （如影响转录、翻译等） 从而达到调控基因开关的目的。
结合araI时，araI作为正控制的元件，促进araBAD 基 因的表达 。
34
9.7 翻译水平的调控
9.7.1反义RNA的调控
聂理
35
反义RNA
反义RNA有多种符号 = antisense RNA = -RNA = stRNA(small temporal RNA) = micRNA（ mRNA-interfering complementary RNA） 即 干扰和抑制mRNA翻译的互补RNA片段
为诱导物开启lac操纵子结构基因……。
17
9.4.2乳糖操纵子正控制机理
CRP：cyclic AMP receptor protein， =“cAMP受体蛋白”， =“降解物基因活化蛋白（CAP）” ①当环境中有葡糖时： 抑制cAMP 产生，纯CAP是失活态蛋白。 ②当环境中无葡糖时： 有利于 cAMP 产生和cAMP-CAP形成。
22
9.5.2 衰减子
衰减子也叫弱化子
attenuator
聂理
23
9.5.2.1衰减子组成
trp操纵子前导区L，转录出RNA前导序列161nt。
1~26nt翻译的 SD序列区
27~71nt含14个氨基酸 密码的前导肽区
115~159nt衰减子区
具有终止子 结构特征
24
9.5.2.2衰减子调控机制
41
9.7.3 核开关 riboswitch
核开关也叫核糖开关。 是mRNA所形成的调节基因表达的结构。 在mRNA的非翻译区（5’-UTR,3’-UTR）， 与小分子效应物可逆结合而改变其结构， 根据构象特征信号来影响mRNA的表达， （如影响转录、翻译等） 从而达到调控基因开关的目的。
生物化学》ppt课件14.第十四章-基因表达调控
操纵子(operon)是原核生物中几个功能相关的 结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协 同单位。操纵子的本质是DNA序列。
1.操纵子的结构与功能
一个操纵子=调节序列+启动序列+操纵序列+编码序列
⑴调节序列(inhibitor,I):编码一种阻遏蛋白(repressor) 。 ⑵启动序列(promoter,P):结合RNA聚合酶，启动转录。 ⑶操纵序列(operator,O):阻遏蛋白的结合位点。 ⑷编码序列(coding sequence):编码功能性蛋白，2~6个。
第一节 基因表达调控的 概念和原理
(Concept and principle： Regulation of Gene Expression)
一、基因表达调控的概念
(一)基因表达(gene expression) 是指基因经过
转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白 质分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
转录激活域
谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 (二聚化结构域)
1.同源结构域
2.锌指
3.碱C
H
C
Cys
H
His
其他氨基酸
(四)真核生物基因表达调控模式
1.真核生物基因表达调控较复杂，除转录起始阶段 受到调节外，在转录后水平、翻译水平及翻译后水平 等均受调控。
2.真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的 转录起始复合物。
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。
2.特异转录因子(special transcription factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时
1.操纵子的结构与功能
一个操纵子=调节序列+启动序列+操纵序列+编码序列
⑴调节序列(inhibitor,I):编码一种阻遏蛋白(repressor) 。 ⑵启动序列(promoter,P):结合RNA聚合酶，启动转录。 ⑶操纵序列(operator,O):阻遏蛋白的结合位点。 ⑷编码序列(coding sequence):编码功能性蛋白，2~6个。
第一节 基因表达调控的 概念和原理
(Concept and principle： Regulation of Gene Expression)
一、基因表达调控的概念
(一)基因表达(gene expression) 是指基因经过
转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白 质分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
转录激活域
谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 (二聚化结构域)
1.同源结构域
2.锌指
3.碱C
H
C
Cys
H
His
其他氨基酸
(四)真核生物基因表达调控模式
1.真核生物基因表达调控较复杂，除转录起始阶段 受到调节外，在转录后水平、翻译水平及翻译后水平 等均受调控。
2.真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的 转录起始复合物。
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。
2.特异转录因子(special transcription factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时
教学课件第五章基因表达的调控Regulationandcontrolofgene
阿拉伯糖操纵子的基因结构图
操纵子由结构基因B、A、D以及调控元件I1、 I2、O1、O2和启动子构成。araC基因编码调 节蛋白AraC。
23
AraC 对阿拉伯糖操纵子的调节图
不存在阿拉伯糖时，AraC二聚体与O1、O2及I1 结合，二聚体间相互作用使DNA弯曲成环结构。
由于I2不被占据，B、A、D基因不发生转录，但
例:色氨酸操纵子表达的调控有两种方式: a.通过阻遏蛋白的负调控 b.通过衰减子作用
31
（2）转录衰减的调控
调节区
trpR RNA聚P合酶O
RNA聚合酶
Trp 低时
Trp 高时 Trp
140个核苷酸
结构基因
mRNA 6700个核苷酸
色氨酸操纵子
32
调节区
trpR
PO
前导序列
前导mRNA
1
2
结构基因
(constitutive gene expression)
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。如管家基因。
5
（二）诱导和阻遏表达
诱导表达(induction expression)
在特定环境信号刺激下，有些基 因的表达表现为开放或增强。
阻遏表达(repression expression)
在特定环境信号刺激下，有些基因 的表达表现为关闭或下降。
6
协调表达(coordinance expression)
在一定机制下，功能相关的一组 基因，协调一致，共同表达。
7
四、基因表达的调控的概念
机体各种细胞中含有的相同遗传 信息(相同的结构基因)，根据机体的 不同发育阶段、不同的组织细胞及不 同的功能状态，选择性、程序性地表 达特定数量的特定基因的过程。
操纵子由结构基因B、A、D以及调控元件I1、 I2、O1、O2和启动子构成。araC基因编码调 节蛋白AraC。
23
AraC 对阿拉伯糖操纵子的调节图
不存在阿拉伯糖时，AraC二聚体与O1、O2及I1 结合，二聚体间相互作用使DNA弯曲成环结构。
由于I2不被占据，B、A、D基因不发生转录，但
例:色氨酸操纵子表达的调控有两种方式: a.通过阻遏蛋白的负调控 b.通过衰减子作用
31
（2）转录衰减的调控
调节区
trpR RNA聚P合酶O
RNA聚合酶
Trp 低时
Trp 高时 Trp
140个核苷酸
结构基因
mRNA 6700个核苷酸
色氨酸操纵子
32
调节区
trpR
PO
前导序列
前导mRNA
1
2
结构基因
(constitutive gene expression)
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。如管家基因。
5
（二）诱导和阻遏表达
诱导表达(induction expression)
在特定环境信号刺激下，有些基 因的表达表现为开放或增强。
阻遏表达(repression expression)
在特定环境信号刺激下，有些基因 的表达表现为关闭或下降。
6
协调表达(coordinance expression)
在一定机制下，功能相关的一组 基因，协调一致，共同表达。
7
四、基因表达的调控的概念
机体各种细胞中含有的相同遗传 信息(相同的结构基因)，根据机体的 不同发育阶段、不同的组织细胞及不 同的功能状态，选择性、程序性地表 达特定数量的特定基因的过程。
分子生物学原核生物基因表达调控ppt课件
14
一、原核基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
15
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
54
55
③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻遏物的结合位点。
56
RNA聚合酶结合部位
阻遏物结合部位
57
操纵位点的回文序列
58
④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转 录起始受到抑制。
59
未诱导：结构基因被阻遏
阻遏物 四聚体
LacI P O
lacZ
lacY
lacA
32
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
酶蛋白
33
• 可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质 或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物 的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
29
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
一、原核基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
15
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
54
55
③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻遏物的结合位点。
56
RNA聚合酶结合部位
阻遏物结合部位
57
操纵位点的回文序列
58
④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转 录起始受到抑制。
59
未诱导：结构基因被阻遏
阻遏物 四聚体
LacI P O
lacZ
lacY
lacA
32
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
酶蛋白
33
• 可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质 或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物 的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
29
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
基因表达调控PPT课件
基因表达的调节与基因的结构、性质， 生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细 胞内所存在的转录调节蛋白有关。
1. 顺式作用元件：特异DNA序列 2. 反式作用因子：特定调节蛋白质
14
原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
启动序列 (promoter)
编码序列
其他调节序列
蛋白质因子
操纵序列 (operator)
• 可诱导调节：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作 用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物 质的诱导下使基因活化。 例：大肠杆菌的乳糖操纵子 分解代谢蛋白的基因
34
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
诱导物
如果某种物质 能够促使细菌产生 酶来分解它，这种 物质就是诱导物。
合时，结构基因不转录。
38
在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白 根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏 • 在正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激 活蛋白处于活性状态； • 在正控阻遏系统中，效应物分子（辅阻遏物）的存在使 激活蛋白处于非活性状态。
39
40
三、乳糖操纵子（lac operon）
能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。 • A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基
转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。
43
44
2. 乳糖操纵子的阻遏调控---可诱导调控
无乳糖存在时
阻遏物结合在操纵基因上→阻 止转录过程→基因关闭
45
2. 乳糖操纵子的阻遏调控---可诱导调控
有乳糖存在时
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
1. 顺式作用元件：特异DNA序列 2. 反式作用因子：特定调节蛋白质
14
原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
启动序列 (promoter)
编码序列
其他调节序列
蛋白质因子
操纵序列 (operator)
• 可诱导调节：指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作 用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物 质的诱导下使基因活化。 例：大肠杆菌的乳糖操纵子 分解代谢蛋白的基因
34
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
诱导物
如果某种物质 能够促使细菌产生 酶来分解它，这种 物质就是诱导物。
合时，结构基因不转录。
38
在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白 根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏 • 在正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激 活蛋白处于活性状态； • 在正控阻遏系统中，效应物分子（辅阻遏物）的存在使 激活蛋白处于非活性状态。
39
40
三、乳糖操纵子（lac operon）
能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。 • A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基
转到β-半乳糖苷上，形成乙酰半乳糖。
43
44
2. 乳糖操纵子的阻遏调控---可诱导调控
无乳糖存在时
阻遏物结合在操纵基因上→阻 止转录过程→基因关闭
45
2. 乳糖操纵子的阻遏调控---可诱导调控
有乳糖存在时
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
《基因表达调控》课件
它对细胞发育、组织特化和疾病发生都有重要影响
II. 转录调控
1
A.
B. 各种转录因子的分类及功能
不同类型的转录因子在基因表达调控中扮演不同的角色
3
C. 转录因子的结构和作用机制
了解转录因子结构和作用机制对理解转录调控至关重要
III. RNA加工调控
《基因表达调控》PPT课 件
这是一份关于基因表达调控的PPT课件，涵盖了基本概念、转录调控、RNA加 工调控、蛋白质翻译调控、表观遗传调控、氧气水平调控、微小RNA调控、研 究技术及应用。
I. 介绍基因表达调控的基本概念和意义
什么是基因表达调控？
基因表达调控是控制基因转录和翻译过程的机制和调节
为什么基因表达调控重要？
A. 5'端和3'端加工的调控
了解5'端和3'端加工调控对RNA 稳定性和功能的影响
B. 剪接调控
剪接调控在基因表达调控中起 着重要的作用
C. RNA编辑调控
RNA编辑调控可改变RNA序列， 影响蛋白质功能
IV. 蛋白质翻译调控
A. 起始子处理和调控
起始子处理和调控是蛋白质翻译的重要调控步骤
B. 翻译的调控
生物对低氧环境做出的响应以及调控机制
高原环境对基因表达调控产生的影响
VII. 微小RNA的调控作用
1
什么是微小RNA？
微小RNA是一类重要的非编码RNA分
微小RNA的调控机制
2
子
通过结合目标mRNA来调控基因表达
VIII. 基因表达调控的研究技术
A. 基因芯片
基因芯片是一种常用的基因表 达调控研究技术
了解如何调控翻译过程以控制蛋白质合成
C. 结束子处理及调控
II. 转录调控
1
A.
B. 各种转录因子的分类及功能
不同类型的转录因子在基因表达调控中扮演不同的角色
3
C. 转录因子的结构和作用机制
了解转录因子结构和作用机制对理解转录调控至关重要
III. RNA加工调控
《基因表达调控》PPT课 件
这是一份关于基因表达调控的PPT课件，涵盖了基本概念、转录调控、RNA加 工调控、蛋白质翻译调控、表观遗传调控、氧气水平调控、微小RNA调控、研 究技术及应用。
I. 介绍基因表达调控的基本概念和意义
什么是基因表达调控？
基因表达调控是控制基因转录和翻译过程的机制和调节
为什么基因表达调控重要？
A. 5'端和3'端加工的调控
了解5'端和3'端加工调控对RNA 稳定性和功能的影响
B. 剪接调控
剪接调控在基因表达调控中起 着重要的作用
C. RNA编辑调控
RNA编辑调控可改变RNA序列， 影响蛋白质功能
IV. 蛋白质翻译调控
A. 起始子处理和调控
起始子处理和调控是蛋白质翻译的重要调控步骤
B. 翻译的调控
生物对低氧环境做出的响应以及调控机制
高原环境对基因表达调控产生的影响
VII. 微小RNA的调控作用
1
什么是微小RNA？
微小RNA是一类重要的非编码RNA分
微小RNA的调控机制
2
子
通过结合目标mRNA来调控基因表达
VIII. 基因表达调控的研究技术
A. 基因芯片
基因芯片是一种常用的基因表 达调控研究技术
了解如何调控翻译过程以控制蛋白质合成
C. 结束子处理及调控
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-10区
TTAACT TATGAT
RNA转录起始
N7 N7 A A
lac recA
Ara BAD
TTTACA
TTGATA CTGACG
N17
N16 N16
TATGTT
TATAAT TACTGT
N6
N7 N6
A
A A
共有序列 TTGACA
TATAAT
图18-1 五种E.coli启动序列的共有序列
操纵元件 ——原核阻遏蛋白(repressor)的结合位点 当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚 合酶与启动序列的结合，或是 RNA 聚合酶不能沿 DNA向前移动 ，阻遏转录。 启动序列 (promoter)
第十八章 基因表达调控
Regulation of Gene Expression
神经元
淋巴细胞
第一节 基因表达调控基本概念与特点
一、基因表达是基因转录和翻译的过程 基因(gene)：编码蛋白质或RNA等具有特定功能 产物的、负载遗传信息的基本单位。 除了某些以RNA为基因组的RNA病毒外，基
2 RNA加工 控制
翻译控制 3
mRNA 核孔 细胞质
失活 蛋白质 蛋白质
4 蛋白质活性 控制
1 转录控制
基因表达调控是在多级水平上进行的复杂事件， 转录起始是基因表达的基本控制点。
六、基因表达调控是生物体生长和发育的基础
（一）生物体调节基因表达以适应环境、维持生长 和增殖
（二）生物体调节基因表达以维持细胞分化与个 体发育
因通常是指染色体或基因组的一段DNA序列。
基因包括编码序列（外显子）、调控序列和间 隔序列（内含子）。
基因(gene)的功能： 利用碱基的不同排列荷载遗传信息。 通过复制将遗传信息稳定、忠实地遗传给子代 细胞，在这一过程中为适应环境变化，可能会 发生基因突变。 作为基因表达的模板，使其所携带的遗传信息 通过各种RNA和蛋白质在细胞内有序合成而表 现出来。
常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环
境因素的影响。 这类基因表达只受启动序列或启动子与 RNA 聚 合酶相互作用的影响，不受其它机制调节。
（二）适应性表达(adaptive expression)
有些基因的表达受到环境变化的诱导和阻遏。 诱导 (induction) ：指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。 如： DNA损伤→修复酶基因激活 阻遏 (repression) ：指在特定环境信号刺激下， 相应的基因被抑制，基因表达产物减少。这种基因 称为可阻遏基因。 如： 大肠杆菌的色氨酸合成酶系
RNA-pol 阻遏蛋白
编码序列
其他调节序列
操纵序列 (operator)
突变
第二节
原核基因表达调控
原核基因组的结构特点：
① 基因组中很少有重复序列；
② 编码蛋白质的结构基因为连续编码，且多为单拷 贝基因，但编码rRNA的基因仍然是多拷贝基因；
③ 结构基因在基因组中所占的比例（约占 50% ）远 远大于真核基因组； ④ 许多结构基因在基因组中以操纵子为单位排列
一、操纵子是原核基因转录调控的基本单位
中度至高度重复序列
基因表达（gene expression）是基因转录及翻译 的过程。rRNA、tRNA编码基因转录过程也属基因 表达。
复制
DNA
转录
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
生物基因组中只有部分基因表达，其表达水平会 随时间、环境而变化。基因表达是受调控的。
二、基因表达具有时间特异性和空间特异性 （一）时间特异性
真核基因的基本结构
基因组（genome）一个生物体内所有遗传信息 的总和。 图13-4 人类基因组 线粒体DNA 16.6kb
2个rRNA 基因 22个tRNA 基因 13个蛋白 编码基因
细胞核染色体DNA 2800Mb
约25% 约75%编码Leabharlann 白基因序列约1% 约24%
基因外序列
外显子
内含子
基因间序列
就是指细胞或生物体在接受内外环境信号刺激 时或适应环境变化的过程中在基因表达水平上做出 应答的分子机制，即位于基因组内的基因如何被表 达成为有功能的蛋白质（或RNA），在什么组织表
达，什么时候表达，表达多少等。
基因表达的时间、空间特异性由特异的基因启动子 和（或）增强子与调节蛋白相互作用决定。
（一）基本表达(constitutive gene expresstion) 指在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达， 不受环境条件的影响的基因表达。这类基因表达称 为基本表达(或组成性)基因表达，这些基因通常被称 为管家基因(housekeeping gene)。其基因表达产物通
操纵子(operon)通常由2个以上的编码序列与启 动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成 簇串联组成。 启动序列 (promoter) 编码序列 其他调节序列
RNA-pol (2)
操纵序列 (operator)
启动序列 -35区 trp
tRNATyr TTGACA TTTACA N17 N16
按功能需要，某一特定基因的表达严格按特 定的时间顺序发生。多细胞生物基因表达的时间 特异性又称阶段特异性。 （二）空间特异性
在个体生长全过程，某种基因产物在个体按 不同组织空间顺序出现。又称细胞特异性或组织 特异性。
三、基因表达的方式存在多样性 基因表达调控（regulation of gene expression）
（三）生物体内不同基因的表达受到协调调节
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(coordinate expression)。这种
调节称为协调调节(coordinate regulation) 。
四、基因表达受顺式作用元件和反式作用因子共同调节 顺式作用元件(cis-acting element)
——可影响自身基因表达活性的DNA序列
位于真核基因转录区前后，对基因表达起调控 作用的区域，因其是紧邻的DNA序列，又称旁侧 序列，包括启动子、上游调控元件、增强子、加 尾信号和一些细胞信号反应元件等。 反式作用因子
五、基因表达调控呈现多层次和复杂性
细胞核 DNA 初级RNA mRNA 转录物