基因表达调控 PPT课件

是RNA聚合酶识别、结合并 启动转录的特异DNA序列。
10 － 区 N17 N16 N17 N16 N16 TTAACT TATGAT TATGTT TATAAT TACTGT N7 N7 N6 N7 N6 转录起始 A A A A A
共有序列 TTGACA
TATAAT 决定转录活性
2 操纵序列 (operator) ——阻遏蛋白(repressor)的结合位点
达的时间特异性(temporal specificity)。 多细胞生物基因表达表现为与生长、 分化和发育阶段一致的时间性，因此又称 阶段特异性(stage specificity)。
（二）空间特异性 在个体生长、发育全过程，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，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
(一)、 特异DNA序列
1、 原核生物的操纵子
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，组成一个基因表达调 控单位。
启动序列
其他调节序列
操纵序列
编码序列
1) 启动序列
(promoter)
trp tRNATyr lac rec A ara BAD 35 － 区 TTGACA TTTACA TTTACA TTGATA CTGACG
蛋白质翻译 翻译后加工修饰
转录起始调节 是基因表达调 控的主要环节
蛋白质降解等
二、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。
• 特异DNA序列 • 调节蛋白
• DNA－蛋白质相互作用
蛋白质－蛋白质相互作用
• RNA聚合酶
一种多肽的信息单位；从分子生物学角度看，
*基因组 (genome)
一个细胞或生物所携带的整套遗传信 息或全部基因。 原核细胞：单个环状染色体 真核生物：染色体基因组 (染色体DNA) 注:不同于 线粒体基因组 (线粒体DNA) 叶绿体基因组 (叶绿体DNA) 人类基因组含约 2万~2.5万个基因。
*激活蛋白(activator):

可结合启动序列邻近的DNA序列，促进 RNA聚合酶与启动序列的结合，增强 RNA聚合酶活性。
*基因表达 (gene expression)
在一定调节机制控制下，基因经历基 因激活、转录及翻译等过程，产生具有特
异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或
个体一定的功能或形态表型。 基因表达就是基因转录和翻译的过程。
二、基因表达的特异性
（一）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
转录起始点 DNA B A
编码序列
不同真核生物的顺式作用元件中也会
发现一些共有序列 ，如TATA盒、CAAT
盒等，这些共有序列是 RNA 聚合酶或特 异转录因子的结合位点。 • 是非编码序列
• 并非都位于转录起始点上游
（二）调节蛋白
原核生物: 均为DNA结合蛋白 *特异因子：决定RNA-pol对一个或一套 启动序列的特异性识别和结合能力。 *阻遏蛋白：识别和结合特异的DNA序 列—操纵序列，阻遏基因转录，介导负性 调节。
Franç ois Jacob Jacques Monod (1920 ~ ) (1910 ~ 1976) 荣获1965年诺贝尔生理或医学奖
第 一 节 基本概念与原理
Basic Conceptions and Principle
一、基因表达的概念
*基因(gene)
从遗传学角度讲，就是编码一种 RNA 、 是负载特定遗传信息DNA片段。 • 编码序列 • 非编码调节序列 • 内含子
（二）维持个体发育与分化
多细胞生物调节基因的表达除为适应环 境外，还有维持组织器官分化、个体发育的 功能。
当某种基因缺陷或表达异常时，则会出
现相应组织或器官的发育异常。
第二节 基因表达调控的基本原理
一、基因表达的多层次和复杂性
•基因表达在全过程的各水平上都可以受调控： 基因 激活
转录起始 转录后加工 mRNA降解
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ຫໍສະໝຸດ Baidu ，阻碍转录，介导负
性调节。
pol 启动序列 操纵序列 阻遏蛋白 编码序列
2、 真核生物的顺式作用元件(cis-acting element) ——可影响自身基因表达活性的 DNA序列。通常是非编码序列。包括启动子、 增强子及沉默子等。
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)。
三、基因表达的方式
按对刺激的反应性，基因表达的方式分为： （一）基本表达 某些基因在一个个体的几乎所有细胞 中持续表达，通常被称为管家基因 (housekeeping 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。这类基因表达被视为 基本（或组成性）基因表达 (constitutive gene expression)。
（二）诱导和阻遏表达
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。 可诱导基因在特定环境中表达增强的 过程，称为诱导(induction)。 如果基因对环境信号应答是被抑制， 这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表 达产物水平降低的过程称为阻遏 (repression)。
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、基因表达调控的生物学意义
（一）适应环境、维持生长和增殖
生物体赖以生存的外环境是在不断变化 的，为了生存，所有活细胞都必须对外环境 变化作出适当反应，调节代谢，以适应环境 变化。生物体适应环境、调节代谢的能力与 蛋白质分子的生物学功能有关。而蛋白质的 水平又受基因表达的调控。