基因表达调控

5 转录模板
• DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因 (structural gene)。 • DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的 一股单链，称为模板链(template strand)，也称作有 意义链或 Watson 链。相对的另一股单链是编码链 (coding strand)，也称为反义链或Crick链。
转录 翻译
DNA
mRNA
蛋白质
（二）顺式作用元件是调节转录的DNA片段
1.启动子（Promoter）
位于转录起始单位点上游并为RNA聚合酶识别、结合和启动赚率 的DNA序列。 1.1原核启动子（promoter） ①启动子是基因5′端上游的一段启动基因转录的核苷酸序列， 是RNA pol 和其他转录因子结合的部位。 ②原核基因的启动子定位在转录起始位点（initiation site， IS）上游5-10bp处，由-35区和-10区组成，从启动子到终止子 （terminator）为一个转录单位。 ③ -10区的碱基序列较保守，由T和A组成，大肠杆菌的-10区为 TATAAT，故称TATA box或 Pribnow-now。 ④ -35区的碱基序列以TTG最为保守，肠杆菌的-35区为TTGACA， 因子识别并结合-35区，RNA聚合酶的特异性由 因子决定， 而启动子的强弱则由-35区和因子的特异性和亲和力决定。 从IS到-10区之间的5-10bp间隔称5 ′-leader序列。
3、真核基因的结构特征
大多数真核基因的编码序列被不能编码的额外序列所分 隔，以不连续的方式排列在 DNA 上，因此这类基因也叫断
裂基因（split gene）。隔断基因的线性表达而在剪接过程中
被除去的核酸序列称内含子（intron），在断裂基因及其初 级转录产物上出现，并表达为成熟 RNA 的核酸序列叫外显 子（exon）。
⑤大肠杆菌基因启动子图示
启动子 5′ -35 上游 -10
5-leader
+1
IS
下游
1.2、真核生物的启动子
真核基因的Ⅱ型启动子（promoter） ①真核基因的TATAｂｏｘ为ＴＡＴＡＡ／ＴＡＴ／Ａ，
并且距离ＩＳ较远。
主要内容：
一、基因表达调控基本概念与原理
二、原核基因转录调节 三、真核基因转录调节
目的要求：
1、掌握基因表达调控基本概念与原理
2、熟悉原核基因转录调节 3、了解真核基因转录调节
前言
1 介绍：基因表达的概念
1.1基因（gene) 编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所需的 全部核苷酸序列（通常DNA,也有RNA),是 一个功能性的遗传单位，也是突变或重组 单位 1.2 基因组(genome) 细胞或生物体内一整套的遗传物质。
DNA可以作为模板直接指导RNA分子的生物合成， 这一过程称为转录。DNA不能作为直接模板将其携 带的信息转移到蛋白质分子中，需要先通过转录
过程将遗传信息传递到RNA分子中，再通过翻译过
程将RNA分子上的核苷酸序列信息转变为蛋白质分
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子中的氨基酸序列。对于编码蛋白质的基因来说，
其遗传信息的表达包括转录和翻译两个阶段。
结构基因
5
编码链 模板链
转录方向
模板链
3
3
编码链
5
转录方向
不对称转录(asymmetric transcription) • 在DNA分子双链上某一区段，一股链用 作模板指引转录，另一股链不转录 ； • 模板链并非永远在同一条单链上。
• mRNA是遗传信息的携带者
• 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子 (cistron)。
• 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位， 转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质， 为多顺反子(polycistron) 。
• 真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子(single cistron) 。
原核生物的多顺反子
5 PPP 3
蛋白质 真核生物的单顺反子
5 mG - PPP
4.遗传信息的表达
各种生物基因中，绝大部分基因贮存的遗传信息都是蛋 白质的一级结构信息，部分基因贮存的是tRNA、rRNA等RNA 的一级结构信息。除少数 RNA 病毒可将遗传信息直接从 RNA
输出以外，大部分生物（包括逆转录病毒）的遗传信息都
是从 DNA 分子中输出的。遗传信息的表达，就是贮存于 DNA 中的信息转变成具体的RNA分子或蛋白质分子。通过这些生 物大分子的功能活动使生物体表现出各种各样的生理功能 及千差万别的生物性状。
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 3′··· c g t g a t g t a c a g ···5′
编码链 模板链 mRNA
转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′
翻译 N· · · · · · Ala · Val ·His · Val · · · · · · C 蛋白质
3
蛋白质
非编码序列 核蛋白体结合位点 编码序列 起始密码子 终止密码子
6 小
则）
结（中心法
复 制
RNA
转录 复制 逆转录
DNA
?
构 象
DNA
?
翻 译
RNA
改变
Prion
第二章 基因表达调控
Regulation of Gene Expression
罗忠礼 Chongqing Medical University Chongqing,China 2012-Mar-01
2、原核基因的结构特征
原核基因组常以操纵子（operon）的形式作为表达和调控 受调节基因产物的调节，转录产物为单个多顺反子。
阻遏蛋 启动子 操纵基因 白基因
的基本单元，它包括功能上彼此相关的结构基因和调控部位，
结构基因
lacI
P
lacO
lacZ
lacY
lacA
大肠杆菌乳糖操纵子结构 操纵子：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（DNA序列）。
@Zhongli Luo
第一节 基本概念与原理
（一）基因表达（Gene Expression） 基因携带的遗传信息，经过一系列的生 化反应，最终产生具有生物学功能的产物的过 程, 也就是基因的转录和翻译过程Process of transcription and translation （产物可 以是蛋白质、tRNA、rRNA） 。