7 原核生物基因表达调控PPT课件
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• 可阻遏的调控：在可阻遏的操纵子中，加入 对基 因表达有调节作用的小分子物质（辅阻遏物）， 则关闭基因的转录活性。
30.11.2020
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7.2 操纵子学说（theory of operon）
1940年， Monod发现：E.coli在含葡萄糖和乳糖的培养 基上生长时，
细菌先利用葡萄糖，葡萄糖耗尽后，才利用乳糖； 在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿，即产生“二次生
• 调节蛋白（regulatory protein）：调节基因的表达产物， 叫调节蛋白。包括正调节蛋白，又叫激活蛋白 （activator）；负调节蛋白，又叫阻遏蛋白(repressor)。
• 由于调节蛋白（RNA）能够自由地与其相应的结合位点 结 合 ， 故 又 称 为 反 式 作 用 因 子 （ trans-acting element）。
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顺式作用元件（cis-acting element）：DNA元 件是指DNA上的一段序列，它只能作用于同一条 DNA，故称为顺式作用元件。
结构基因（structural gene）：编码RNA或蛋 白产物的基因，如酶和结构蛋白的基因，叫结构 基因。
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• 调节基因（regulatory gene）：编码的产物能够调节其 他基因的表达，这样的基因叫调节基因。
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负调控
根据作用特征
正调控
根据作用特征
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负控诱导 负控阻遏 正控诱导 正控阻遏
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细菌中的转录调 控体系。
a. 负控诱导系统； b. 正控诱导系统； c. 负控阻遏系统； d. 正控阻遏系统。
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7.1.2 原核基因调控的主要特点
• 可诱导的调控：在可诱导的操纵子中，加入对基 因表达有调节作用的小分子物质（诱导物），则 开启基因的转录活性。
• 组成型基因 (constitutive genes) • 调控型基因 (regulated genes)
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组成型基因(constitutive genes)
又称管家基因(housekeeping genes) 是维持细胞生存必需 的一类基因，在各类细胞中都处于活性状态。
管家基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达， 这类基因表达只受启动程序或启动子与RNA聚合酶相互 作用的影响，而不受其它机制的调节。管家基因的表达水 平不同，但无论水平高低，它们都较少受环境变化的影响 ，而且在个体各个不同的生长阶段几乎全部组织中持续表 达，或变化很少。 由于:（1）启动子的天然效率，靠它制造mRNA；（2） 核糖体阅读信使的速度；（3）其信使被核酸酶降解的敏 感性（mRNA的寿命）。
regulation)； • 转 录 后 水 平 上 的 调 控 （ post-transcriptional
regulation），包括
① mRNA 加 工 成 熟 水 平 上 的 调 控 (differential processing of RNA transcript)；
② 翻 译 水 平 上 的 调 控 (differential translation of mRNA)。
一个操纵子＝编码序列（2-6）+ 启动序列 + 操纵序列 +
(其他调节序列)
启动子 (promoter)
结构基因
"for their discoveries concerning genetic control of enzyme "
30.11.2020
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1. 基本概念(Key terms defined in this section)
◆操纵子（operon）： 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）。
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指挥基因调控的信号
– 原核生物：营养状况、环境因素 – 真核生物：激素水平、发育阶段
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基因表达调控的时间性和空间性
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7.1.1 原核基因调控分类
原核生物的基因调控主要是转录调控，包 括负转录调控和正转录调控。
• 正调控（positive control）： 在操纵子中，结构基因本 来不表达，可当调节蛋白（无辅基诱导蛋白）出现时，使 该结构基因进行表达。这样的调控叫正调控。
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调控型基因(regulated genes)
• 又称奢侈基因(luxury genes) 在不同组织 细胞中选择表达的基因。根据细胞生长、 发育的需要或环境因素的改变，其活性受 到调控。
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基因表达调控主要表现在以下两个方面： • 转 录 水 平 上 的 调 控 (transcriptional
长曲线”。
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乳糖对－半乳糖苷酶的合成有诱导作用。
葡萄糖对－半乳糖苷酶的合成有抑制作用。
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Biblioteka Baidu
由法国科学家Jacob和Monod于1960年提出的一个有 关原核基因表达调控的模型——操纵子模型。获得1965年 诺贝尔生理学奖。
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1965.
7 基因的表达与调控（上） ——原核基因表达调控模式
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7.1 原核基因表达调控总论
• 基因表达（gene expression） ：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 子或RNA产物的过程。
• 对 这 个 过 程 的 调 节 称 为 基 因 表 达 调 控 （ gene regulation 或 gene control）
• 负调控（negative control）：在操纵子中，结构基因本 来是表达的，当调节蛋白（阻遏蛋白）出现时，使该结构 基因不表达。这样的调控叫负调控。
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在正调控中，反式作用因子必须结合在顺式作用元件上以 促进RNA聚合酶在启动子位置起始转录。
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在负调控系统中，阻遏物结合在顺式作用元件上以阻止转录。
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7.2 操纵子学说（theory of operon）
1940年， Monod发现：E.coli在含葡萄糖和乳糖的培养 基上生长时，
细菌先利用葡萄糖，葡萄糖耗尽后，才利用乳糖； 在糖源转变期，细菌的生长会出现停顿，即产生“二次生
• 调节蛋白（regulatory protein）：调节基因的表达产物， 叫调节蛋白。包括正调节蛋白，又叫激活蛋白 （activator）；负调节蛋白，又叫阻遏蛋白(repressor)。
• 由于调节蛋白（RNA）能够自由地与其相应的结合位点 结 合 ， 故 又 称 为 反 式 作 用 因 子 （ trans-acting element）。
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顺式作用元件（cis-acting element）：DNA元 件是指DNA上的一段序列，它只能作用于同一条 DNA，故称为顺式作用元件。
结构基因（structural gene）：编码RNA或蛋 白产物的基因，如酶和结构蛋白的基因，叫结构 基因。
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• 调节基因（regulatory gene）：编码的产物能够调节其 他基因的表达，这样的基因叫调节基因。
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负调控
根据作用特征
正调控
根据作用特征
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负控诱导 负控阻遏 正控诱导 正控阻遏
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细菌中的转录调 控体系。
a. 负控诱导系统； b. 正控诱导系统； c. 负控阻遏系统； d. 正控阻遏系统。
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7.1.2 原核基因调控的主要特点
• 可诱导的调控：在可诱导的操纵子中，加入对基 因表达有调节作用的小分子物质（诱导物），则 开启基因的转录活性。
• 组成型基因 (constitutive genes) • 调控型基因 (regulated genes)
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组成型基因(constitutive genes)
又称管家基因(housekeeping genes) 是维持细胞生存必需 的一类基因，在各类细胞中都处于活性状态。
管家基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达， 这类基因表达只受启动程序或启动子与RNA聚合酶相互 作用的影响，而不受其它机制的调节。管家基因的表达水 平不同，但无论水平高低，它们都较少受环境变化的影响 ，而且在个体各个不同的生长阶段几乎全部组织中持续表 达，或变化很少。 由于:（1）启动子的天然效率，靠它制造mRNA；（2） 核糖体阅读信使的速度；（3）其信使被核酸酶降解的敏 感性（mRNA的寿命）。
regulation)； • 转 录 后 水 平 上 的 调 控 （ post-transcriptional
regulation），包括
① mRNA 加 工 成 熟 水 平 上 的 调 控 (differential processing of RNA transcript)；
② 翻 译 水 平 上 的 调 控 (differential translation of mRNA)。
一个操纵子＝编码序列（2-6）+ 启动序列 + 操纵序列 +
(其他调节序列)
启动子 (promoter)
结构基因
"for their discoveries concerning genetic control of enzyme "
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1. 基本概念(Key terms defined in this section)
◆操纵子（operon）： 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）。
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指挥基因调控的信号
– 原核生物：营养状况、环境因素 – 真核生物：激素水平、发育阶段
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基因表达调控的时间性和空间性
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7.1.1 原核基因调控分类
原核生物的基因调控主要是转录调控，包 括负转录调控和正转录调控。
• 正调控（positive control）： 在操纵子中，结构基因本 来不表达，可当调节蛋白（无辅基诱导蛋白）出现时，使 该结构基因进行表达。这样的调控叫正调控。
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调控型基因(regulated genes)
• 又称奢侈基因(luxury genes) 在不同组织 细胞中选择表达的基因。根据细胞生长、 发育的需要或环境因素的改变，其活性受 到调控。
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基因表达调控主要表现在以下两个方面： • 转 录 水 平 上 的 调 控 (transcriptional
长曲线”。
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乳糖对－半乳糖苷酶的合成有诱导作用。
葡萄糖对－半乳糖苷酶的合成有抑制作用。
30.11.2020
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Biblioteka Baidu
由法国科学家Jacob和Monod于1960年提出的一个有 关原核基因表达调控的模型——操纵子模型。获得1965年 诺贝尔生理学奖。
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1965.
7 基因的表达与调控（上） ——原核基因表达调控模式
30.11.2020
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7.1 原核基因表达调控总论
• 基因表达（gene expression） ：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 子或RNA产物的过程。
• 对 这 个 过 程 的 调 节 称 为 基 因 表 达 调 控 （ gene regulation 或 gene control）
• 负调控（negative control）：在操纵子中，结构基因本 来是表达的，当调节蛋白（阻遏蛋白）出现时，使该结构 基因不表达。这样的调控叫负调控。
30.11.2020
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在正调控中，反式作用因子必须结合在顺式作用元件上以 促进RNA聚合酶在启动子位置起始转录。
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在负调控系统中，阻遏物结合在顺式作用元件上以阻止转录。