第十三章基因表达调控(人卫第七版)

操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。
启动序列 (promoter)
RNA-pol
编码序列
(2)
其他调节序列
操ห้องสมุดไป่ตู้序列
(operator)
启动序列
-35区
trp
TTGACA
是RNA聚合酶结合并启动转录
的特异DNA序列。 -10区 RNA转录起始
N17 TTAACT N7
A
tRNATyr TTTACA N16 TATGAT N7
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第十八章 基因表达调控
Regulation of Gene Expression
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神经元
淋巴细胞
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第一节 基因表达调控基本概念与特点
这类基因表达只受启动序列或启动子与RNA聚 合酶相互作用的影响，不受其它机制调节。
三、基因表达的方式
（二）适应性表达(adaptive expression)
有些基因的表达受到环境变化的诱导和阻遏。
诱导(induction)：指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。
如： DNA损伤→修复酶基因激活
阻遏(repression)：指在特定环境信号刺激下， 相应的基因被抑制，基因表达产物减少。这种基因 称为可阻遏基因。
如： 大肠杆菌的色氨酸合成酶系
三、基因表达的调节
（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 调 表 达 (coordinate expression) 。 这 种 调 节 称 为 协 调 调 节 (coordinate regulation) 。
基因组（genome）指细胞或生物体的一套单倍体 遗传物质基础的总和。人类基因组包含了细胞核染 色体DNA（常染色体和性染色体）及线粒体DNA 所携带的所有遗传物质。
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复制 DNA
转录
翻译
RNA
蛋白质
逆转录
基因表达（gene expression）是基因转录及翻译的过 程
基因表达的时间、空间特异性由特异的基因启动子 和（或）增强子与调节蛋白相互作用决定。
三、基因表达的方式
（一）基本表达(constitutive gene expresstion)
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。区别于其它基因,这类表达称为 基本表达(或组成性)基因表达，这些基因通常被称为 管家基因(housekeeping gene)。其基因表达产物通常 是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因 素的影响。
A
lac
TTTACA N17 TATGTT N6
A
recA TTGATA N16 TATAAT N7
A
Ara BAD CTGACG N16 TACTGT N6
A
共有序列 TTGACA
TATAAT
图13-1 五种E.coli启动序列的共有序列
操纵序列
——阻遏蛋白(repressor)的结合位点
当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚
rRNA、tRNA编码基因转录过程也属基因表达。
生物基因组中只有部分基因表达，其表达水平会随 时间、环境而变化。
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。多细胞生物基因表达的时间 特异性又称阶段特异性。
（二）空间特异性
在个体生长全过程，某种基因产物在个体按 不同组织空间顺序出现。又称细胞特异性或组织 特异性。
合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合酶不能沿
DNA向前移动 ，阻遏转录。
启动序列 (promoter)
编码序列
RNA-pol 阻遏蛋白
其他调节序列
操纵序列 (operator)
负性调节
特异DNA序列
原核操纵子调节序列是还有一种特异DNA序列可
结合激活蛋白(activator) ，促进RNA聚合酶与启动序
二、基因转录激活的基本要素
DNA调节序列本身并不行使功能，这些序列必须
被基因转录调节蛋白识别和结合才能发挥作用。
（二） 转录调节蛋白可以增强或抑制转录活性
列的结合，增强RNA聚合酶活性。
有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚合酶很
少或完全不能结合启动序列。 启动序列 (promoter)
编码序列
RNA-pol
CAP (2)
其他调节序列
操纵序列
(operator)
CAP：分解（代谢）物基因激活蛋白
转录
正性调节
真核生物的特异DNA序列
顺式作用元件(cis-acting element)
——可影响自身基因表达活性的DNA序列 转录起始点
DNA
A B RNA-pol 编A码序列RNA-pol B编码序列
转录起始点
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。顺式作用元 件分为启动子、增强子和沉默子等。
一、基因表达是基因转录和翻译的过程
基因(gene)基因（gene）：编码蛋白质或RNA等 具有特定功能产物的、负载遗传信息的基本单位。
除了某些以RNA为基因组的RNA病毒外，基因 通常是指染色体或基因组的一段DNA序列。
基因包括编码序列（外显子）、调控序列和间 隔序列（内含子）。
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四、基因表达调控的意义 （一）生物体调节基因表达以适应环境、
维持生长和增殖 （二）生物体调节基因表达以维持细胞分化
个体发育
突变
第二节 基因表达调控的基本原理
一、基因表达调控呈现多层次性和复杂性
细胞核 初级RNA DNA 转录物 mRNA
翻译控制 3
mRNA 蛋白质
失活 蛋白质
1
2
转录控制 RNA加工
控制
核孔 细胞质
4 蛋白质活性
控制
基因表达调控是在多级水平上进行的复杂 事件，转录起始是基因表达的基本控制点。
二、基因转录激活的基本要素
基因转录激活受到转录调节蛋白与启动子 相互作用的调节。
（一） 特异DNA序列决定基因的转录活性 原核生物 —— 操纵子(operon) 机制
操纵子通常由2个以上的编码序列与启动序列、