第七章 原核基因表达调控朱玉贤版

遏了基因的表达。即在某些物质的阻遏下
（二）基因转录激活调节基本要素
——顺式作用元件和反式作用因子
• 在基因转录水平上的调控都是特定的蛋白 质分子和特定的 DNA 序列两个因素相互作 用的结果。 • 起调控作用的 DNA 序列称为顺式作用元件 或顺式调控元件。 • 与这些 DNA 序列相互作用的蛋白质称为反 式作用因子。
1 ． 顺式 作用 元 件 又 称 分 子 内 作 用 元 件 ， 指 存 在 于
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2.特点
易受环境变化影响
3.意义
适应环境
三、基因表达的时间性和空间性
1、时间特异性（temporal specificity）
• 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。
• 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶
段特异性(stage specificity)。
DNA 分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。
• 在原核生物中，其顺式作用元件主要由启动子、
操纵子和调节基因组成。
• 在真核生物中，与基因表达调控有关的顺式作
用元件主要有启动子 （ promoter ）、增强子
（enhancer）和沉默子（silencer）
基 因 的 组 织 结 构 及 顺 式 作 用 元 件
命过程必需的或必不可少的，且较少受环境
因素的影响。这类基因通常被称为管家基因
（housekeeping gene）。
2.特点
①不易受环境变化影响,表达产物是整个 生命过程中都持续需要的,是细胞存活所 必须的。 ②表达水平较恒定。
3. 意义
维持生命
（二）适应性表达
1.概念
指环境的变化容易使其表达水平变动 的一类基因表达。包括：
①诱导—随环境条件变化基因表达水平增高的现
象称为诱导 (induction) ，这类基因被称为可诱
导的基因(inducible gene)；
②阻遏 -- 相反，随环境条件变化而基因表达水平
降低的现象称为阻遏 (repression) ，相应的基因 被称为可阻遏的基因(repressible gene)。
图9-1
图9-2
2、空间特异性(spatial specificity)
• 是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶 段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器 官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不 同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性 或组织特异性(cell or tissue specificity)。
四、基因表达调控的生物学意义
• 适应环境、维持生长和增殖（原核、
真核） • 维持个体发育与分化（真核）
五、基因表达调控的基本原理
（一）基因表达的多级调控
• 基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物 合成的各个阶段，因此基因表达的调控可分为
– 转录水平（基因激活及转录起始）
– 转录后水平（加工及转运） – 翻译水平 – 翻译后水平 • 以转录水平的基因表达调控最重要。
结构基因 调控基因 操纵子
激活蛋白
正转录调控
阻遏蛋白
负转录调控
2、根据操纵子对效应物的应答，分为可诱 导调控和可阻遏调控两大类： • 效应物：是通过调控蛋白而促使操纵子达 到诱导状态或阻遏状态的小分子物质（代 谢途径的底物或产物）。
– 诱导物 – 阻遏物
• 可诱导调控：指一些基因在特殊的代谢物
Transcription region Enhancer Intron
promoter -35 region
Exon
-10 region
E.coil
TATA Inr
Eukaryote
2．反式作用因子（trans-acting factor）
• 又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有 关的蛋白质因子。 反式作用因子与顺式作用元件之 间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的 目的。 • 原核生物中的反式作用因子主要分为特异因子、激 活蛋白和阻遏蛋白； • 而真核生物中的反式作用因子通常称为转录因子。
4
二、基因表达的方式
(一)组成性表达(constitutive expression)
(二)适应性表达(adaptive expression）
（一）组成性表达
1、概念：
又 称 组 成 性 基 因 表 达 (constitutive gene expression)是指在个体 发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进 行的基因表达。其基因表达产物通常是对生
7.3 色氨酸操纵元
7.4 其他操纵元
一、原核基因调控机制的类型与特点
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：由激活蛋白所介导的调控方式 称为正性调控(positive regulation)。 –负转录调控：由阻遏蛋白所介导的调控方式 称为负性调控(negative regulation)。
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元 结构基因编码分解代谢蛋白
酶合成的诱导操纵元模型
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。
28
• 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
• 反式作用因子也是基因产物。
3．顺式作用元件与反式作用因子 之间的相互作用
• 大多数调节蛋白在与 DNA结合之前，需先通过蛋 白质-蛋白质相互作用，形成二聚体或多聚体，然 后再通过识别特定的顺式作用元件，而与DNA分 子结合。这种结合通常是非共价键结合。
Contents
7.0 基因表达调控的基本概念 7.1 原核基因调控机制 7.2 乳糖操纵元
第7章 原核基因表达调控
1
第七章 原核基因表达调控
7.0 基因表达调控的基本概念 7.1 原核基因调控机制 7.2 乳糖操纵元
7.3 色氨酸操纵元
7.4 其他操纵元
7.0 基因表达调控的基本概念
一、基因表达的概念
• gene expression ：是指储存遗传信息的基因 经过转录、翻译合成特定蛋白质，进而发挥 其生物功能的整个过程。也即基因转录及翻 译的过程。 • 对这个过程的调节就称为gene regulation 。