最新分子细胞生物学-赵艳第八章2节真核生物基因控05-PPT文档.ppt
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1、贮存着生物体遗传信息的基因经转录和翻译成蛋白质的过程。,一、基因表达概念,1、基因表达的时间性:,生物体的不同发育阶段;细胞的生长、增殖、分化、衰老及死亡等不同阶段,不同的组织细胞发挥不同的生理功能,2、基因表达的空间性:,1、组成性表达 2、诱导和阻遏表达,二、基因表达的方式,1、组成性表达(Constitutive expression): 看家基因(housekeeping genes):基因的表达是持续性的,不受调控的。 如:组成机体的结构蛋白;三羧酸循环中的代谢酶等。,2、诱导和阻遏表达:,基因的表达受调节物的诱导或阻遏。,如:参与DNA修复的酶类;某些代谢酶等。,三、基因表达调控的
2、生物学意义,(一)适应内外环境的变化,(二)维持个体生长,发育,增殖,分化,蛋白质是生物功能的直接执行者,在特定的时间和空间表达特定的蛋白质是满足上述功能需要的保障之一。,四、 原核生物基因表达的调控,研究原核生物的基因表达调控模式可以为探索更复杂的真核细胞基因表达调控机制提供重要的线索,对基因工程也有重要的指导意义。,(一)细菌代谢酶的诱导,葡萄糖,乳糖,细菌合成代谢葡萄糖的酶类,细菌合成代谢乳糖的酶类,(二)操纵子(operon)的结构与功能,Inhibitor gene,P,S1,S2,S3,启动子,结构基因1,2,3,O,操纵基因,Promoter,Operator gene,Stru
3、cture gene,调控区,结构基因,表达阻遏蛋白,结合RNA 聚合酶,结合 阻遏蛋白,表达功能蛋白,t,I,阻遏物基因,(三)乳糖操纵子的工作原理: 1.负调控方式,P,Z,Y,A,启动子,分解代谢乳糖的三种酶基因,O,操纵基因,调控区,结构基因,阻遏蛋白,乳 糖,变构,阻遏蛋白变构失活,阻遏蛋白,I,阻遏物基因,阻遏蛋白,阻遏状态,Z:-半乳糖苷酶,Y:乳糖穿透酶,A:转乙酰基酶,诱导状态,2. 乳糖操纵子正调控方式,P,Z,Y,A,启动子,分解代谢乳糖的三种酶基因,O,操纵基因,调控区,结构基因,CAP,变构,CAP变构激活,cAMP,CAP,CAP位点,(Catabolite Act
4、ivator Protein site),CAP,CAP: 代谢物激活蛋白,乳糖操纵子正调控与葡萄糖效应有关,细菌优先利用葡萄糖作为能源,有葡萄糖:,cAMP,CAP无活性,不促进转录,无葡萄糖:,cAMP,CAP有活性,促进转录,(四)色氨酸操纵子 1. 阻遏物介导的负调控,trpE,trpC,Trp 阻遏 蛋白基因,启动子,操纵 基因,前导序列 (leader),衰减子(attenuator),色氨酸生物合成 酶系基因,trpD,Trp阻遏 蛋白,有活性,Trp阻遏 蛋白,无活性,体现节省原则,2.衰减子介导的负调控,trpE,前导序列 (leader),衰减子(attenuator),序
5、列 1,序列 2,序列 3,序列 4,序 列 2,序 列 3,序 列 3,序 列 4,AUAUUAUUUUUUU,序列 1,两个相邻的色氨酸密码子,衰减子结构,序 列 2,序 列 3,1,(1)细菌内色氨酸(trp)缺乏时,核糖体,序列4,核糖体停留在 序列1色氨酸 密码子处,序列2和3 配对形成 发夹结构,序列3和4 无法形成 衰减子结构,继续转录 合成trp的 mRNA,trp结构基因,(2)细菌内色氨酸(trp)充足时,核糖体,核糖体占 据序列1和 序列2,序列3和4 形成 衰减子结构,转录 终止!,核糖体顺利通 过序列1色氨 酸密码子处,序列2,序 列 3,序 列 4,AUAUUAUU
6、UUUUU,基因表达的多级调控,(一)DNA水平,基因丢失;,基因扩增,基因重排;,甲基化修饰;,染色质的结构状态,(二)RNA水平,转录水平调控;,RNA的转录后加工;,mRNA从核内向胞浆转运;,mRNA稳定性,(三)蛋白质水平,翻译过程;,翻译后加工;,蛋白质的稳定性,五、真核生物基因表达与调控,(一)DNA水平,DNA甲基化(DNA methylation)与基因表达阻遏有关 基因组印记(genomic imprinting) 是说明甲基化作用在基因表达中具有 重要意义的最好例证,也是哺乳动物 所特有的现象。,染色质结构与基因表达,与DNA的 结合能力 下降,基因的 转录活性,DNA去
7、甲基化、 增强子和某 些蛋白质因子,染色质 结构松散,基因的 转录活性,组蛋白被磷酸化、 甲基化、 乙酰化 等修饰,真核细胞的染色质结构是调节基因表达的物理因素。,结构松散的区域,基因的转录活性高。,1、真核生物的RNA聚合酶,种类 转录产物 对鹅膏蕈碱的敏感性,RNA pol,RNA pol,RNA pol ,45S是5.8S 、 18S和28S rRNA的前体,hnRNA是mRNA的前体,45S rRNA 不敏感,hnRNA和snRNA 高度敏感,tRNA和5S-rRNA 中度敏感,10/50,(二)RNA转录水平的调控,结构基因,终止点,10,-10,TTGACA,TATAAT,转录 起
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