第六章原核生物基因表达调控 ppt课件
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➢ 基因表达完全关闭的情况使极为少见的。
真核生物基因表达的调控可发生在不同水平上
一、原核基因调控机制的类型与特点
Leabharlann BaiduDN
转 录 前 起 始 复 合 物
六、基因表达调控的生物学意义
1、适应环境、维持生长和增殖 2、维持个体发育与分化
第一节 原核基因表达调控总论
基因表达
DNA
5′ 3′
5′ RNA
3′ 转录方向
正义链、 编码链、 （+）链
3′ 5′
反义链 模板链、 （－）链
基因表达调控
转录水平上的调控 转录后水平上的调控
原核启动序列或真核启动子是由转录起始点、 RNA聚合酶结合位点及控制转录的调节组件组 成。
启动序列影响其与RNA聚合酶的亲和力，而 亲和力大小则直接影响转录起动的频率。
真核生物RNA聚合酶
R N A 聚 合 酶 TF II F
TF II D
TF II
T F II E
T F II A
TAT B A
五、基因表达调控的基本原理：
1.基因表达调控的多层次和复杂性 2 . 基因转录激活调节基本要素
1.基因表达调控的多层次和复杂性
四个基本调控点 （1）基因结构的活化 （2）转录起始：最有效的调节环节 （3）转录后加工及转运 （4）翻译及翻译后加工
DNA水平 RNA水平 蛋白质水平
基因丢失； 基因重排；
2、诱导和阻遏表达
•诱导表达（induction）指在特定环境因素刺激下 ，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类 基因称为可诱导基因。
•阻遏表达（repression）指在特定环境因素刺激下 ，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类 基因称为可阻遏基因。
•协调表达
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)。
基因转录激活调节基本要素
1、特异DNA序列 •原核生物的操纵子
•真核生物的顺式作用元件 （cis-acting element）
2、调节蛋白
------ 操纵子(operon)
启动子 (promoter)
结构基因
调节基因
阻抑蛋白
操纵基因 (operator)
------ 操纵子(operon)
➢ 原核生物主要是在转录水平上调控基因的 表达。
➢ 当需要某种基因产物时，就大量合成这种 mRNA，当不需要这种基因产物时就抑制 这种mRNA的转录，就是让相应的基因不 表达。
➢ 通常所说的基因不表达，并不是说这个基 因就完全不转录为mRNA，而是转录的水 平很低，维持在一个基础水平（本底水 平）。
基因扩增 甲基化修饰；
染色质的结构状态
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 翻译过程；
翻译后加工； 蛋白质的稳定性
2 . 基因转录激活调节基本要素
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。 三个基本要素： 1）特异的DNA调节序列 2）调节蛋白 3）RNA聚合酶
真核生物的顺式作用元件
是指可影响自身基因表达活性的特异DNA 序列。通常是非编码序列。包括启动子、增强 子及沉默子等。
DNA B
转录起始点
A
编码序列
2、调节蛋白
是调节基因转录的蛋白因子，如原核生 物的阻遏蛋白和CAP蛋白（降解物基因活 化蛋白）、真核生物的基本转录因子和特异 转录因子等。
3、 RNA聚合酶
四、基因表达的方式
•组成性基因表达 •适应性表达（诱导和阻遏表达）
1、组成性基因表达
某些基因在一个生物个体的几乎所有细 胞中持续表达，通常被称为管家基因 (house-keeping gene)。
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 被视为组成性表达。
调节基因（Regulatory gene）——为阻抑蛋白编码基因 控制区 启动基因（Promoter）——为cAMP受体蛋白（CRP）和RNA聚合酶结合区。
操纵基因（0perater）——为阻抑蛋白结合位点。 信息区——由一个或数个结构基因串联在一起组成。
------ 操纵子(operon)
• 由操纵基因以及相邻的若干结构基因所组 成的功能单位，其中结构基因转录受操纵 基因所控制。 •操纵基因是顺式控制元件，阻抑蛋白是反 式作用因子
翻译后加工； 蛋白质的稳定性
三、基因表达的特性： 1）时间特异性或阶段特异性 2）空间特异性或组织细胞特异性
1、时间特异性
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，称之为基因表达的时间 特异性(temporal specificity)。
多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶 段特异性(stage specificity)。
第六章 原核生物基因表达调控
前言
一、基因表达 (gene expression)
• 在一定调节机制控制下，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 。 • 大多数基因的表达产物是蛋白质,部分基因 如tRNA和rRNA基因表达产物是RNA。
一个典型的原核生物基因的结构
二、基因表达调控
•围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节 方式都通称为基因表达调控. •转录水平的调控 •转录后的调控 •翻译水平的调控
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 蛋白质水平
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 翻译过程；
2、空间特异性（spatial specificity）:
• 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，称之为基因表达的 空间特异性(spatial specificity)。 • 基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分 布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的， 所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell or tissue specificity)。
真核生物基因表达的调控可发生在不同水平上
一、原核基因调控机制的类型与特点
Leabharlann BaiduDN
转 录 前 起 始 复 合 物
六、基因表达调控的生物学意义
1、适应环境、维持生长和增殖 2、维持个体发育与分化
第一节 原核基因表达调控总论
基因表达
DNA
5′ 3′
5′ RNA
3′ 转录方向
正义链、 编码链、 （+）链
3′ 5′
反义链 模板链、 （－）链
基因表达调控
转录水平上的调控 转录后水平上的调控
原核启动序列或真核启动子是由转录起始点、 RNA聚合酶结合位点及控制转录的调节组件组 成。
启动序列影响其与RNA聚合酶的亲和力，而 亲和力大小则直接影响转录起动的频率。
真核生物RNA聚合酶
R N A 聚 合 酶 TF II F
TF II D
TF II
T F II E
T F II A
TAT B A
五、基因表达调控的基本原理：
1.基因表达调控的多层次和复杂性 2 . 基因转录激活调节基本要素
1.基因表达调控的多层次和复杂性
四个基本调控点 （1）基因结构的活化 （2）转录起始：最有效的调节环节 （3）转录后加工及转运 （4）翻译及翻译后加工
DNA水平 RNA水平 蛋白质水平
基因丢失； 基因重排；
2、诱导和阻遏表达
•诱导表达（induction）指在特定环境因素刺激下 ，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类 基因称为可诱导基因。
•阻遏表达（repression）指在特定环境因素刺激下 ，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类 基因称为可阻遏基因。
•协调表达
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)。
基因转录激活调节基本要素
1、特异DNA序列 •原核生物的操纵子
•真核生物的顺式作用元件 （cis-acting element）
2、调节蛋白
------ 操纵子(operon)
启动子 (promoter)
结构基因
调节基因
阻抑蛋白
操纵基因 (operator)
------ 操纵子(operon)
➢ 原核生物主要是在转录水平上调控基因的 表达。
➢ 当需要某种基因产物时，就大量合成这种 mRNA，当不需要这种基因产物时就抑制 这种mRNA的转录，就是让相应的基因不 表达。
➢ 通常所说的基因不表达，并不是说这个基 因就完全不转录为mRNA，而是转录的水 平很低，维持在一个基础水平（本底水 平）。
基因扩增 甲基化修饰；
染色质的结构状态
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 翻译过程；
翻译后加工； 蛋白质的稳定性
2 . 基因转录激活调节基本要素
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。 三个基本要素： 1）特异的DNA调节序列 2）调节蛋白 3）RNA聚合酶
真核生物的顺式作用元件
是指可影响自身基因表达活性的特异DNA 序列。通常是非编码序列。包括启动子、增强 子及沉默子等。
DNA B
转录起始点
A
编码序列
2、调节蛋白
是调节基因转录的蛋白因子，如原核生 物的阻遏蛋白和CAP蛋白（降解物基因活 化蛋白）、真核生物的基本转录因子和特异 转录因子等。
3、 RNA聚合酶
四、基因表达的方式
•组成性基因表达 •适应性表达（诱导和阻遏表达）
1、组成性基因表达
某些基因在一个生物个体的几乎所有细 胞中持续表达，通常被称为管家基因 (house-keeping gene)。
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 被视为组成性表达。
调节基因（Regulatory gene）——为阻抑蛋白编码基因 控制区 启动基因（Promoter）——为cAMP受体蛋白（CRP）和RNA聚合酶结合区。
操纵基因（0perater）——为阻抑蛋白结合位点。 信息区——由一个或数个结构基因串联在一起组成。
------ 操纵子(operon)
• 由操纵基因以及相邻的若干结构基因所组 成的功能单位，其中结构基因转录受操纵 基因所控制。 •操纵基因是顺式控制元件，阻抑蛋白是反 式作用因子
翻译后加工； 蛋白质的稳定性
三、基因表达的特性： 1）时间特异性或阶段特异性 2）空间特异性或组织细胞特异性
1、时间特异性
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，称之为基因表达的时间 特异性(temporal specificity)。
多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶 段特异性(stage specificity)。
第六章 原核生物基因表达调控
前言
一、基因表达 (gene expression)
• 在一定调节机制控制下，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 。 • 大多数基因的表达产物是蛋白质,部分基因 如tRNA和rRNA基因表达产物是RNA。
一个典型的原核生物基因的结构
二、基因表达调控
•围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节 方式都通称为基因表达调控. •转录水平的调控 •转录后的调控 •翻译水平的调控
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 蛋白质水平
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 翻译过程；
2、空间特异性（spatial specificity）:
• 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，称之为基因表达的 空间特异性(spatial specificity)。 • 基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分 布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的， 所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell or tissue specificity)。