基因表达调控ppt-分子生物学PPT课件
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分子生物学PPT课件
04 蛋白质的结构与功能
蛋白质的化学组成与结构
蛋白质的基本组成单 位
氨基酸，具有氨基和羧
基的有机化合物。
氨基酸的种类
20种常见氨基酸，根据 侧链R基的不同进行分 类。
蛋白质的一级结构
氨基酸的线性排列顺序 ，包括肽键和二硫键的 连接。
蛋白质的高级结构
二级结构（α-螺旋、β折叠等）、三级结构和 四级结构。
01
其他RNA
如miRNA、snRNA等，在基因表达调控、 RNA加工等方面发挥作用。
04
03
RNA的合成与加工
01
02
03
转录
以DNA为模板，通过RNA 聚合酶的作用，合成RNA 的过程。
加工
新合成的RNA需要经过一 系列加工过程，如剪接、 修饰等，才能成为成熟的 RNA分子。
转录后调控
通过RNA干扰、RNA编辑 等方式对RNA进行转录后 水平的调控，影响基因的 表达。
03
DNA连接酶的种类和应用
04
重组DNA分子的构建和筛选
PCR技术及其应用
01
PCR技术的原理及步骤
02
03
04
引物的设计与优化
PCR反应体系的组成及优化
PCR技术的应用举例
基因克隆与基因工程
基因克隆的定义和原理 基因表达载体的构建和选择
基因工程的基本步骤 基因工程的应用举例
分子生物学在医学、农业等领域的应用
医学领域的应用
基因诊断、基因治疗、药物研 发等
工业领域的应用
酶工程、发酵工程、生物制药 等
农业领域的应用
转基因作物、基因编辑育种、 农业生物技术等
环境领域的应用
环境监测、污染治理、生态修 复等
分子生物学第七章原核生物基因表达调控
基因表达调控对于生物体的正常生长、发育、代谢和应激反应等 过程至关重要，是生物体适应环境变化和维持内环境稳态的重要 机制。
原核生物基因表达调控的特点
01
原核生物基因表达调控通常由特 定的转录因子、RNA聚合酶以及 其他调控蛋白介导，通过与DNA 的结合或解离来调节基因转录。
02
原核生物基因表达调控具有快速 响应环境变化的特点，能够在短 时间内调整基因表达模式，以适 应外界刺激和压力。
翻译后加工的调控
翻译后加工的调控
在翻译后加工阶段，新合成的蛋白质经过一系列修饰和加工，最终成为具有生物学活性的蛋白质。原 核生物通过控制翻译后加工酶的合成和活性来调控翻译后加工过程。此外，原核生物还可以通过控制 蛋白质的稳定性来影响其功能和表达水平。
总结
翻译后加工是基因表达调控的重要环节，原核生物通过控制翻译后加工酶的合成和活性，以及蛋白质 的稳定性来精细调控基因表达。
翻译延伸的调控
翻译延伸的调控
在翻译延伸阶段，核糖体沿着mRNA移动，将氨基酸组装成蛋白质。原核生物通过控制翻译延伸因子的合成和活 性，以及核糖体的合成和组装来调控翻译延伸。此外，原核生物还可以通过控制mRNA的结构和稳定性来影响翻 译延伸。
总结
翻译延伸是基因表达调控的重要环节，原核生物通过控制翻译延伸因子的合成和活性，以及核糖体的合成和组装， 以及mRNA的结构和稳定性来精细调控基因表达。
翻译起始的调控
原核生物通过控制翻译起始来调控基因表达。在翻译起始阶段， mRNA与核糖体结合，招募翻译所需的起始因子和其他成分。原 核生物通过控制起始因子的合成和活性，以及mRNA与核糖体的 结合来调控翻译起始。
总结
翻译起始是基因表达调控的重要环节，原核生物通过控制翻译起 始因子的合成和活性，以及mRNA与核糖体的结合来精细调控基 因表达。
原核生物基因表达调控的特点
01
原核生物基因表达调控通常由特 定的转录因子、RNA聚合酶以及 其他调控蛋白介导，通过与DNA 的结合或解离来调节基因转录。
02
原核生物基因表达调控具有快速 响应环境变化的特点，能够在短 时间内调整基因表达模式，以适 应外界刺激和压力。
翻译后加工的调控
翻译后加工的调控
在翻译后加工阶段，新合成的蛋白质经过一系列修饰和加工，最终成为具有生物学活性的蛋白质。原 核生物通过控制翻译后加工酶的合成和活性来调控翻译后加工过程。此外，原核生物还可以通过控制 蛋白质的稳定性来影响其功能和表达水平。
总结
翻译后加工是基因表达调控的重要环节，原核生物通过控制翻译后加工酶的合成和活性，以及蛋白质 的稳定性来精细调控基因表达。
翻译延伸的调控
翻译延伸的调控
在翻译延伸阶段，核糖体沿着mRNA移动，将氨基酸组装成蛋白质。原核生物通过控制翻译延伸因子的合成和活 性，以及核糖体的合成和组装来调控翻译延伸。此外，原核生物还可以通过控制mRNA的结构和稳定性来影响翻 译延伸。
总结
翻译延伸是基因表达调控的重要环节，原核生物通过控制翻译延伸因子的合成和活性，以及核糖体的合成和组装， 以及mRNA的结构和稳定性来精细调控基因表达。
翻译起始的调控
原核生物通过控制翻译起始来调控基因表达。在翻译起始阶段， mRNA与核糖体结合，招募翻译所需的起始因子和其他成分。原 核生物通过控制起始因子的合成和活性，以及mRNA与核糖体的 结合来调控翻译起始。
总结
翻译起始是基因表达调控的重要环节，原核生物通过控制翻译起 始因子的合成和活性，以及mRNA与核糖体的结合来精细调控基 因表达。
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。
医学分子生物学ppt完整版
2024/1/30
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
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基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
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03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
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
分子生物学课件(共51张PPT)
二级结构
蛋白质局部主链的空间结构， 包括α-螺旋、β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的 相对空间位置Байду номын сангаас即整条肽链每 一原子的相对空间位置。
四级结构
由两条或两条以上的多肽链组 成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等 。 酶：催化生物体内的化学反应。
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学以生物大分子为研究对象，揭示生命现象的分子基
础，是生物学的重要分支之一。
分子生物学推动生物学的发展
02
分子生物学的发展推动了生物学的研究从细胞水平向分子水平
深入，为生物学的发展提供了新的理论和技术支持。
分子生物学与其他学科的交叉融合
03
分子生物学与遗传学、生物化学、微生物学、免疫学等学科存
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
05
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
肽键
连接氨基酸之间的主要化学键。
辅基与辅酶
某些蛋白质还包含辅基或辅酶， 以辅助其功能的发挥。
蛋白质的结构层次
一级结构
指蛋白质中氨基酸的排列顺序 。
重组DNA分子的构建和 筛选
PCR技术及其应用
01
02
PCR技术的基本原理和步骤
引物的设计和选择
03
04
PCR反应体系和条件优化
PCR技术在DNA扩增、突变 分析、基因分型等领域的应用
基因克隆与基因工程
蛋白质局部主链的空间结构， 包括α-螺旋、β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的 相对空间位置Байду номын сангаас即整条肽链每 一原子的相对空间位置。
四级结构
由两条或两条以上的多肽链组 成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等 。 酶：催化生物体内的化学反应。
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学以生物大分子为研究对象，揭示生命现象的分子基
础，是生物学的重要分支之一。
分子生物学推动生物学的发展
02
分子生物学的发展推动了生物学的研究从细胞水平向分子水平
深入，为生物学的发展提供了新的理论和技术支持。
分子生物学与其他学科的交叉融合
03
分子生物学与遗传学、生物化学、微生物学、免疫学等学科存
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
05
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
肽键
连接氨基酸之间的主要化学键。
辅基与辅酶
某些蛋白质还包含辅基或辅酶， 以辅助其功能的发挥。
蛋白质的结构层次
一级结构
指蛋白质中氨基酸的排列顺序 。
重组DNA分子的构建和 筛选
PCR技术及其应用
01
02
PCR技术的基本原理和步骤
引物的设计和选择
03
04
PCR反应体系和条件优化
PCR技术在DNA扩增、突变 分析、基因分型等领域的应用
基因克隆与基因工程
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
细菌学教学第五章细菌的基因表达PPT课件
基因表达的反馈调节
总结词
反馈调节是细菌基因表达中的一种重要机制，通过产物对整个表达过程的调节来维持代 谢平衡。
详细描述
反馈调节是一种自我调节机制，通过产物对整个表达过程的调节来维持代谢平衡。在细 菌中，反馈调节通常涉及到产物对阻遏蛋白或激活蛋白的影响，从而影响结构基因的表 达。例如，当某个代谢产物积累到一定浓度时，它可能会与阻遏蛋白或激活蛋白相互作
基因表达的正调控
总结词
正调控在细菌基因表达中起到促进作用，通过激活蛋白与操纵基因的结合来增强 结构基因的表达。
详细描述
正调控是指通过某些机制促进基因的表达。在细菌中，正调控通常涉及到激活蛋 白与操纵基因的相互作用。当激活蛋白与操纵基因结合时，它会促进RNA聚合酶 对结构基因的转录，从而增强结构基因的表达。
翻译是指以mRNA为模板合成蛋 白质的过程，是基因表达的第二 阶段。
100%
翻译过程
核糖体沿着mRNA移动，按照 mRNA上的密码子序列选择相应 的氨基酸，并合成具有特定氨基 酸序列的多肽链。
80%
翻译产物
翻译产物是各种蛋白质，它们在 细胞中发挥多种功能，如催化、 运输、结构等。
转录与翻译的比较
01
THANK YOU
感谢聆听
细菌学教学第五章细菌的基因 表达ppt课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 细菌基因表达的机制 • 细菌基因表达的调控 • 细菌基因表达的实验验证 • 细菌基因表达的应用 • 结论与展望
01
引言
细菌基因表达的重要性
细菌基因表达是细菌适应环境变化、生存和繁殖的 关键过程。
了解细菌基因表达有助于深入理解细菌的生物学特 性、致病机制和抗药性机制。
真核生物基因表达调控ppt
顺式作用元件
Cis-acting element
7.3.3 反式作用因子trans-acting factor
▪ 概念 通过识别和结合顺式作用元件的核心序列, 而调控靶基因的转录效率的一组蛋白因子. 这 些转录因子由其他基因编码,跨域作用. 对基因 表达调控可正(激活)可负(阻遏)
▪ 类别 这些转录因子可作为转录复合物的一部分， 但大部分是与启动区或基因特定部位结合的调 控蛋白。据其作用分为3类 转录阶段RNA聚合酶的亚基 转录起始终止的辅助因子 特异性调控序列结合蛋白
Alternative splicing
7.2 真核基因表达调控的环节
▪ DNA水平:基因数量,结构 ▪ 转录水平:顺式作用元件与反式作用因
子 ▪ 转录后水平:mRNA的加工成熟 ▪ 翻译水平:起始复合物及mRNA稳定性 ▪ 翻译后水平:蛋白质加工修饰
DNA水平的调控
1.开放型活性染色质与基因活性 (结构) 真核基因以核小体组建成染色质和染色体成高度 压缩. 转录发生前,染色质在特定区域被解旋松弛 (核小体结构改变、DNA自身结构改变、右旋型变 构为左旋型B→Z),一方面暴露了结构基因,使启动 区DNA易与RNA聚合酶及其他转录调控因子结合, 从而启动转录;另一方面暴露了DNA酶Ι的超敏感 位点,使活性状态的DNA更易于被核酸酶降解 .
真原核基因结构比较
▪ 原核基因按功能成串排列,组成操纵子单位,转录产物为 polycistron; 真核生物一个结构基因转录为monocistron.
▪ 原核有转录与翻译的偶连,真核表达则有严格的时区间隔 . ▪ 原核大部分基因是编码序列,而真核大部分是调控序列 ▪ 原核为蛋白质编码的大部分是连续基因; 真核为蛋白质编
因子 ▪ 其他水平的调控:mRNA的加工、mRNA的
分子生物学课件第十章 原核生物基因表达的调控
乳糖操纵子
⑴ 乳糖操纵子的结构与功能 操纵子(operon): 结构基因(structural gene)、 操纵子(operon): 结构基因(structural gene)、启动子 (promoter,P 和操纵子(operator, (operator,O (promoter,P)和操纵子(operator,O)。阻遏物基因 (inhibitor,I),产生阻遏物(repressor)。 产生阻遏物(repressor) (inhibitor,I),产生阻遏物(repressor)。
第十章 原核生物基因表达的调控
乳糖操纵子
⑵ 乳糖操纵子调控方式 阻遏蛋白的负调节 ① 阻遏蛋白的负调节 ☆ 无乳糖：lac操纵子处于阻遏状态。 无乳糖：lac操纵子处于阻遏状态。 操纵子处于阻遏状态
1 概述 1.6 原核基因表达调控的几个基本概念 顺式作用元件 (cis-acting element ) :真核生物结构基因 (cis:真核生物结构基因 上游的调控区存在的相似或一致性的DNA序列， DNA序列 上游的调控区存在的相似或一致性的DNA序列，如 动子、增强子等。 动子、增强子等。 反式作用因子（trs-acting factor）:直接或间接辨认、结合 反式作用因子（trsfactor） 直接或间接辨认、
第十章 原核生物基因表达的调控
1 概述 1.1 基因表达的时空特异性 时间特异性(temporal specificity)： 时间特异性(temporal specificity)： 某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生。 某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生。 ☆ Hb (hemoglobin) α珠蛋白基因簇：ζ（胚胎型）、α 珠蛋白基因簇： 胚胎型）、α ）、 β珠蛋白基因簇：ε（胚胎型）、γ（胎儿型）、 珠蛋白基因簇： 胚胎型）、γ 胎儿型）、 ）、 β、δ（成人型） 成人型） 血红蛋白： 胚胎型） 胎儿型） 血红蛋白：ζ2ε2 （胚胎型）→α2γ2（胎儿型） 成人型） →α2β2 （成人型） 第十章 原核生物基因表达的调控
分子生物学课件第十一章 真核生物的基因表达调控
y Y
z Z
第十一章 真核生物基因表达的调控
3.3 反式作用因子 为DNA结合蛋白，可使邻近基因开放（正调控）或 关闭（负调控）。 转录因子
－基本转录因子：RNA聚合酶结合启动子所必需
的一组蛋白因子,主要包括TFⅠ，TFⅡ，TFⅢ 。
－特异转录因子：个别基因转录所必需的转录因
子，如OCT-2在淋巴细胞中特异性表达，识别Ig 基因的启动子和增强子。
3.2 顺式作用元件 ⑴ 启动子（Promoter） 启动子：指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段 DNA序列。它还包括一些调节蛋白因子的结合位点 。 ① 核心启动子成分，如 TATA 框 ； ② 起始子序列； ③ 上游启动子成分，如CAAT框 ,GC框 。
影响基因转录的效率和频率！
第十一章 真核生物基因表达的调控
真核与原核生物转录调控的区别
第十一章 真核生物基因表达的调控
3 转录水平的调控 3.2 顺式作用元件
启动子、增强子、沉默子、绝缘子等！ 结构基因 -GCGC---CAAT---TATA
转录起始 增强子 TATA 盒 CAAT 盒
GC 盒
第十一章 真核生物基因表达的调控
第十一章 真核生物基因表达的调控
2.3 基因重排
如免疫球蛋白基因重排，多样性。
第十一章 真核生物基因表达的调控
第十一章 真核生物基因表达的调控
第十一章 真核生物基因表达的调控
2 DNA水平的调控 2.4 染色质结构的改变 染色质是真核基因组DNA的主要存在形式，核小 体是构成染色质的基本单位。DNA结合组蛋白核心 形成核小体，妨碍了与转录因子及RNA聚合酶的靠 近和结合，使基因的活性受到抑制。可通过改变染 色质的结构来调节基因的活性。 ☆ 常染色质:结构松散，基因表达 ☆ 异染色质:结构紧密，基因不表达 ☆ 有基因表达活性的染色质DNA对 DNaseⅠ更敏 感，即DnaseⅠ的敏感性,可作为该基因的转录活 性的标志 ☆ 染色质改变模型：占先模型和动态模型。 第十一章 真核生物基因表达的调控
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第二节
原核基因表达调控
Regulation of Gene Expression in Prokaryote
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原核生物基因组结构特点
原核生物基因组是具有超螺旋结构的闭合环状DNA分子 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
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四、基因表达调控受顺式作用元件 和反式作用因子共同调节
➢ 一般说来，调节序列与被调控的编码序列位 于同一条DNA链上，称为顺式作用元件(cis acting element)。
➢ 调节序列远离被调控的编码序列，实际上是 其他分子的编码基因，只能通过其表达产物 来发挥作用，这些蛋白质分子称为反式作用 因子(trans-acting factor)。
（一）生物体调节基因表达以适应环境、 维持生长和增殖
生物体所处的内、外环境是在不断变化 的。通过一定的程序调控基因的表达，可使 生物体表达出合适的蛋白质分子，以便更好 地适应环境，维持其生长和增殖。
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（二）生物体调节基因表达以维持细胞 分化与个体发育
在多细胞个体生长、发育的不同阶段， 或同一生长发育阶段，不同组织器官内蛋白 质分子分布、种类和含量存在很大差异，这 些差异是调节细胞表型的关键。
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按对刺激的反应性，基因表达的方式分为： ➢ 基本（或组成性）表达 ➢ 诱导或阻遏表达
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（一）有些基因几乎在所有细胞中持续表达
➢ 某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达， 不易受环境条件的影响，通常被称为管家基因 (housekeeping gene)。
生物化学与分子生物学
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第十八章
基因表达调控
Regulation of Gene Expression
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第一节
基因表达与基因表达调控的 基本概念与特点
Basic Conceptions and Characters of Gene Expression and it’s Regulation
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一、操纵子是原核基因转录调控的基本 单位
原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制 实现
启动子 (promoter)
编码序列
其他调节基因
➢ 管家基因的表达水平受环境因素影响较小，而是在生 物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。这类基因表达被视为基本（或组 成性）基因表达(constitutive gene expression)。
基本的基因表达水平并非绝对“一成不变”， 所谓
“不变”是相对的。
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三、基因表ne expression）
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。
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五、基因表达调控呈现多层次和复杂性
➢ 首先，遗传信息以基因的形式贮存于DNA中。 ➢ 其次，遗传信息经转录由DNA传向RNA 过程
中的许多环节。(最重要、最复杂) ➢ 最后，蛋白质生物合成即翻译与翻译后加工。
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六、基因表达调控为生物体生长、 发育的基础
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一、基因表达是基因转录和翻译的过程
➢ 基因表达(gene expression)
是基因转录及翻译的过程，也是基因所 携带的遗传信息表现为表型的过程，包括基 因转录成互补的RNA序列，对于蛋白质编码 基因，mRNA继而翻译成多肽链，并装配加 工成最终的蛋白质产物。
➢ 基因表达是受调控的。
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（二）空间特异性是指多细胞生物个体在特 定生长发育阶段，同一基因在不同的 组织器官表达不同
➢ 在个体生长、发育过程中，一种基因产物在个体的 不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现， 这就是基因表达的空间特异性(spatial specificity)。
➢ 基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间 分布差异，实际上是由细胞在器官的分布所决定的， 因 此基因表 达的空间 特异性又 称 细胞特异 性 (cell specificity)或组织特异性(tissue specificity)。
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二、基因表达具有时间特异性和空间特异性
（一）时间特异性是指基因表达按一定的时间 顺序发生
➢ 按功能需要，某一特定基因的表达严格按一 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)。
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（二）有些基因的表达受到环境变化的诱导 和阻遏
➢ 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，即这种基因表达是可诱 导的。
➢ 可诱导基因(inducible gene)在一定的环境中 表达增强的过程，称为诱导(induction)。
➢ 如果基因对环境信号应答时被抑制，这种基
因是可阻遏基因(repressible gene)。可阻遏基
因表达产物水平降低的过程称为阻遏
(repression)。
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（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 同 表 达 (coordinate expression) ， 这 种 调 节 称 为 协 同 调 节 (coordinate regulation)。