高一生物基因表达的调控PPT优秀课件
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第16章基因表达的调节ppt课件
蛋白质活性控制
操纵子转录调节的两种方式
阴性调控（negative control）—— 阻遏物蛋白（repressor ） 对基因开关（操纵基因,O基因）进行的调节。阻遏物蛋白结合在 操纵基因上则转录不能进行，它的活性受小分子诱导物影响。阻 遏物是由调节基因i表达的。
阳性调控（positive control）—— 激活物蛋白（activator）对 RNA聚合酶的转录进行的调节。激活物蛋白结合在启动基因(P基 因)上游的某个区域以增强RNA聚合酶的转录活性，它的活性也受 小分子的影响。
（基因调节蛋白）
RNA聚合酶和 通用转录因子
（调节区域）
真核基因调节区由启动子和基因调节序列组成 RNA 聚合酶II 和通用转录因子结合在启动子上 基因调节蛋白作用于基因调节序列，这些基因调节序列散布在基因的 上、下游，对其的调节是远距离的。
蛋白质与核酸的相互作用是调节基因表达的分子基础
大多数基因调节蛋白分子都有一套与DNA结合的特定基 序(motif)，如螺旋-转角-螺旋，亮氨酸拉练结构，锌指结构 和螺旋-环-螺旋等。
真核基因调节区=启动子+DNA调节序列
真核基因转录起始复合物是由RNApol II和通用转录因子等组成的 复合体。
调节序列 ( 称顺式作用元件，cis-acting element ) 间隔地分布在启 动子的上下游，如增强子、沉寂子等，对转录起始复合物实现远距离调 节。
基因调节蛋白 ( 称反式作用因子, trans-acting factors )在细胞中可 扩散，有通用的和特异的，有固有的和诱导的，有激活性的和抑制性的， 对基因开关有选择性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
阴性调控
阳性调控
阻遏物 激活物
高一生物基因表达调控PPT课件
阻遏蛋白
诱导物
O Lac Z
Lac Y lac A
转录 翻译
mRNA
无活性的 阻遏蛋白
β-半乳糖苷酶 β-半乳糖苷通透酶 β-半乳糖苷乙酰转移酶
第15页/共44页
• （四）协调调节 • 负性调节与正性调节协调合作
• 阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用 • 如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从P
上解聚仍无转录活性
• 特异因子--决定RNA聚合酶对启动子 序列的特异识别和结合能力
• 阻遏蛋白--结合操纵序列 • 激活蛋白--结合启动序列邻近的
DNA序列 正性调节 CAP
第7页/共44页
• 真核生物：转录因子 • 反式作用因子（trans-acting factor）--通过与特异的顺式作用元件相互
作用反式激活另一基因的转录的蛋白质因子. • 顺式作用 自身基因 • 顺式作用蛋白
5 葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用哪一种糖，为什么？ 6、真核基因组与原核基因组的区别
第36页/共44页
基因研究大事记
• 1990.10 国际人类基因组计划启动
• 1999.9 中国获准加入人类基因组计划.负 责测定人类基因组全部序列的1%,已就是3号染 色体上的3000万个碱基对.中国是继美、英、 日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参 与国，也是唯一的发展中国家.
λ噬菌体
48531bp(104)ELeabharlann 病毒172282bp(105)
• 问题和困难:人类基因组庞大 分散 断裂 重复 多 态性
• 二 基因转录调控元件
• 真核生物结构基因上游存在一些调控区序列
• 顺式作用元件(cis-a第c38t页in/共g44页element): 指在基因调
诱导物
O Lac Z
Lac Y lac A
转录 翻译
mRNA
无活性的 阻遏蛋白
β-半乳糖苷酶 β-半乳糖苷通透酶 β-半乳糖苷乙酰转移酶
第15页/共44页
• （四）协调调节 • 负性调节与正性调节协调合作
• 阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用 • 如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从P
上解聚仍无转录活性
• 特异因子--决定RNA聚合酶对启动子 序列的特异识别和结合能力
• 阻遏蛋白--结合操纵序列 • 激活蛋白--结合启动序列邻近的
DNA序列 正性调节 CAP
第7页/共44页
• 真核生物：转录因子 • 反式作用因子（trans-acting factor）--通过与特异的顺式作用元件相互
作用反式激活另一基因的转录的蛋白质因子. • 顺式作用 自身基因 • 顺式作用蛋白
5 葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用哪一种糖，为什么？ 6、真核基因组与原核基因组的区别
第36页/共44页
基因研究大事记
• 1990.10 国际人类基因组计划启动
• 1999.9 中国获准加入人类基因组计划.负 责测定人类基因组全部序列的1%,已就是3号染 色体上的3000万个碱基对.中国是继美、英、 日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参 与国，也是唯一的发展中国家.
λ噬菌体
48531bp(104)ELeabharlann 病毒172282bp(105)
• 问题和困难:人类基因组庞大 分散 断裂 重复 多 态性
• 二 基因转录调控元件
• 真核生物结构基因上游存在一些调控区序列
• 顺式作用元件(cis-a第c38t页in/共g44页element): 指在基因调
7 基因的表达调控ppt课件
第七章 基因的表达调控
• 基因表达=基因转录+翻译 • 基因表达的调控:
生物体随时调整不同基因的表达状态,以适 应环境、维持生长和发育需要
.
1
基因的表达调控包括
• 转录前基因水平的调控 • 转录水平的调控 • 转录后水平的调控 • 翻译水平的调控 • 翻译后蛋白质的加工
.
2
基因表达的调控方式 阻遏
– 非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍，达 1012个核糖体
– 药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因 拷贝数异常增加
③ 基因重排(gene rearrangement)：
– 如免疫球蛋白基因重排，多样性
.
4
.
5
.
6
（一） 转录前基因水平的调控
④ DNA甲基化(DNA methylation)：
• 染色质重塑的基本生化特点是染色质的一定区域 对核酸酶敏感性的改变。对应的物理改变是核小 体的位置和状态的改变。
• 表观遗传现象之一。
.
11
含有甲基化CpG DNA结合功能
DNA甲基化与染色质重建 域的MeCP2在远离转录装置和
RNA多聚酶的位置与裸露DNA
中已甲基化的顺序结合。
非特异 性与5-
负调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达 (相应蛋白质降低) 促进
正调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达 (相应蛋白质增加)
.
3
一、真核生物基因表达的调控
（一） 转录前基因水平的调控
① 染色质的丢失：不可逆
– 核的全能性（totipotency）：细胞核内保存了个体发育 所必需的全部基因
② 基因扩增(gene amplification)：增加基因的拷贝 数
• 基因表达=基因转录+翻译 • 基因表达的调控:
生物体随时调整不同基因的表达状态,以适 应环境、维持生长和发育需要
.
1
基因的表达调控包括
• 转录前基因水平的调控 • 转录水平的调控 • 转录后水平的调控 • 翻译水平的调控 • 翻译后蛋白质的加工
.
2
基因表达的调控方式 阻遏
– 非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍，达 1012个核糖体
– 药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因 拷贝数异常增加
③ 基因重排(gene rearrangement)：
– 如免疫球蛋白基因重排，多样性
.
4
.
5
.
6
（一） 转录前基因水平的调控
④ DNA甲基化(DNA methylation)：
• 染色质重塑的基本生化特点是染色质的一定区域 对核酸酶敏感性的改变。对应的物理改变是核小 体的位置和状态的改变。
• 表观遗传现象之一。
.
11
含有甲基化CpG DNA结合功能
DNA甲基化与染色质重建 域的MeCP2在远离转录装置和
RNA多聚酶的位置与裸露DNA
中已甲基化的顺序结合。
非特异 性与5-
负调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达 (相应蛋白质降低) 促进
正调控:调控蛋白+DNA序列 基因的表达 (相应蛋白质增加)
.
3
一、真核生物基因表达的调控
（一） 转录前基因水平的调控
① 染色质的丢失：不可逆
– 核的全能性（totipotency）：细胞核内保存了个体发育 所必需的全部基因
② 基因扩增(gene amplification)：增加基因的拷贝 数
第章基因表达和调控ppt课件
只在肠 中表达
广泛表达
弱化子attenuator
▪ 大肠杆菌的色氨酸支配子 ▪ 在trp mRNA 5’端trp E基因的起始密码子
前有一个长162bp的DNA序列称为前导区， 其中第123~150位核苷酸假设缺失，trp基 因的表达程度可提高6倍
▪ 当mRNA开场所成后，除非培育基中完全不
含有色氨酸，否那么转录总是在这个区域 终止
原核生物：支配子 真核生物：“同表达基因群〞 (synexpression group)，时间和空间上
2. 转录后的调控
▪ (1) 转录后RNA的切割调控 ▪ (2) mRNA的修饰和加工 ▪ ① 选择性剪接或可变剪接 ▪ ② 甲基化：6-甲基腺嘌呤(6mA)，
5′Apm6ApC3′和 5′Gpm6ApC3′
一、调控元件
▪ 1. 启动子 ▪ 上游(Upstream)：基因转录起点前面即5’
端的序列
▪ 下游(Downstream)：基因转录起点后面即
3‘端的序列，把起点的位置记为+1
▪ 启动子区：RNA聚合酶同启动子结合的区
域
原核生物启动子
▪ Pribnow box (-10 sequence)：
原核基因转录起始点的上游10碱基处(-10bp) 的序列，其根本构造是TATAATG
eukaryotes
DNA sequences involved in the control of transcription: enhancer
eukaryotes
eukaryotes
Structure of the enhancer of SV40
眼特异加强子 肠特异加强子
广泛加强子
只在眼 中表达
▪ ③ RNA编辑 ▪ 翻译扩增Translational amplification：在转录
广泛表达
弱化子attenuator
▪ 大肠杆菌的色氨酸支配子 ▪ 在trp mRNA 5’端trp E基因的起始密码子
前有一个长162bp的DNA序列称为前导区， 其中第123~150位核苷酸假设缺失，trp基 因的表达程度可提高6倍
▪ 当mRNA开场所成后，除非培育基中完全不
含有色氨酸，否那么转录总是在这个区域 终止
原核生物：支配子 真核生物：“同表达基因群〞 (synexpression group)，时间和空间上
2. 转录后的调控
▪ (1) 转录后RNA的切割调控 ▪ (2) mRNA的修饰和加工 ▪ ① 选择性剪接或可变剪接 ▪ ② 甲基化：6-甲基腺嘌呤(6mA)，
5′Apm6ApC3′和 5′Gpm6ApC3′
一、调控元件
▪ 1. 启动子 ▪ 上游(Upstream)：基因转录起点前面即5’
端的序列
▪ 下游(Downstream)：基因转录起点后面即
3‘端的序列，把起点的位置记为+1
▪ 启动子区：RNA聚合酶同启动子结合的区
域
原核生物启动子
▪ Pribnow box (-10 sequence)：
原核基因转录起始点的上游10碱基处(-10bp) 的序列，其根本构造是TATAATG
eukaryotes
DNA sequences involved in the control of transcription: enhancer
eukaryotes
eukaryotes
Structure of the enhancer of SV40
眼特异加强子 肠特异加强子
广泛加强子
只在眼 中表达
▪ ③ RNA编辑 ▪ 翻译扩增Translational amplification：在转录
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三、填表题:用简明的语言将大肠杆菌DNA分子中， 构成乳糖分解代谢各部分结构的功能填入下表。
项目 功
能
结构 基因 操纵 基因 启动
子 调节 基因
3个不同结构基因能够产生3种不同的酶.
是结构基因的开关.通过对RNA聚合酶阻 抑与否来控制结构基因的转录或停止. 是RNA聚合酶与DNA结合的部位,可识别 转录起始点. 能产生阻抑物.通过阻抑物与操纵基因的 结合与否来控制操纵基因的关闭和开启
THANKS
FOR WATCHING
演讲人: XXX
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A．对基因水平的调控 B．对转录水平的调控 C．对翻译水平的调控 D．上述三种调控以外的其他调控
2．真核生物的基因表达调控比原核生物复杂的原因是：[ ] D
A．必须对转录产生的信使RNA进行加工 B．转录和翻译在时间和空间上的分隔 C．某些基因只能特异地在某种细胞中表达
D．受包括上述A、B、C在内的多方面调
结构基因
核 生Ｒ 物 转录
Ｐ
Ｏ
RNA聚合酶
lacZ
lacY
lacA
转录
基
因 信使RNA
表
翻译
达
的
阻抑物
乳糖 半乳糖苷酶 酶
酶
调 控
阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变， 因而不能与操纵基因结合，使得结构 基因进行转录。
乳糖分解代 谢调控过程 是一个自我 调控过程
真核细胞基因结构和原核细胞基因有哪些异同 ?
因
表
达 的
真核生物基因的转录 和翻译具有时间和空
调
间上的分隔。
控
一、判断题
1．原核细胞中的几个结构基因往往成簇地连锁在一起，共同
受调控序列的调控。（
√）
2．在大肠杆菌中，如果调节基因突变造成阻抑物缺乏，那么，
与乳糖分解代谢有关的三种酶就不能合成。（ ×）
二、选择题
1．大肠杆菌乳糖代谢的调控主要是：[ ]B
温 故 知 新
１、基因表达包括哪些过程 :?转录和翻译
２、细胞分化过程是不同基因进行表达的果,
那么,分化后不同细胞的遗传物质相同吗 ?
３、原核生物和真核生物基因表达的调控相同吗?
４、比较原核细胞和真核细胞基因结构的异同：
第三节 基因表达的调控
生物体内每个细胞都含有该物种的一整套 基因，但是，这些基因并不是同时都在表达。 比如单细胞的细菌，就能够根据环境的变化， 开启或关闭某些基因，以便迅速合成它所需要 的蛋白质，停止合成它不需要的蛋白质。多细 胞生物体内基因的表达更为复杂。生物体内的 基因之所以能够有序地表达，是因为细胞内存 在着对基因表达的调控机制，这种调控机制是 生物体所不可缺少的。
结构基因的“开关“作用。
乳糖代谢基因表达调控图解：(没有乳糖时)
原 调节基因 启动子 操纵基因
结构基因
核 生Ｒ
Ｐ
Ｏ lacZ
lacY
lacA
物 转录
基
因 信使RNA
表
翻译
达
RNA聚合酶
阻抑物与 操纵基因 结合，结 构基因转 录受阻．
的
阻抑物
调
控
乳糖代谢基因表达调控图解：(有乳糖时)
原 调节基因 启动子 操纵基因
１、大肠杆菌一般以哪种糖作为碳元素的来源 ?
原 核 生
２、当大肠杆菌生活的环境中没有葡萄糖而有
乳糖时，会有何反应 ?
物 ３、当从大肠杆菌生活的环境中去除乳糖后又
基 有何反应 ? 因 ４、从上面发生和现象可得出什么结论 ? 表
达 ５、为什么乳糖能对半乳糖苷酶基因的表达
的
起到诱导作用呢 ?
调 控
６、注意了解操纵基因对
生
的结合与否，来调控基因的转录。
物
基
原核生物基因的转录和翻译有何特点 ?
因
表
原核生物基因的转录和翻译通常是在同
达
一时间同一地点进行的，即在转录未完成之的前译便开始进行。调控
真
转录产生的信使RNA
核
必须经过加工，将内
生 物
含子转录部分剪切掉， 将外显子转录部分拼 接起来，才能成为有
基
功能的成熟的信使RNA
真
核 生
原核细胞 真 核 细 胞
物 不 同 点 编码区是 编码区是间隔
基
连续的
的、不连续的
因
都由能够编码蛋白质的编码
表 相 同 点 区和具有调控作用的非编码
达
区组成的
的
调 真核生物基因表达的调控与原核生物基因表达
控 有哪些异同 ?
真核生物基因表达调控的过程与原核生物
真 核
有许多共同之处。例如，在真核生物结构基因 的侧翼序列上，同样存在着许多不同的调控序 列。真核生物通过特异性蛋白与某些调控序列