大学生物遗传学：第十三章基因表达调控(3)

1、第十三章第十三章 基因表达调控基因表达调控The regulation of gene expression第一节 基因表达调控基本概念与原理 一、基因表达的概念 二、基因表达的时间性及空间性 三、基因表达的方式 四、基因表达调控的生物学意义 五、基因表达调控的基本原理第二节 原核基因转录调节一、原核基因表达调控特点（一）因子决定因子决定RNA聚合酶识别特异性聚合酶识别特异性（二）操纵子模型的普遍性（二）操纵子模型的普遍性（三）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性（三）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性二、乳糖操纵子调节机制 乳糖操纵子 （二）通过转录衰减作用调节-色氨酸操纵子第三节第三节 真核基因转录调节真核

2、基因转录调节一、真核基因组一、真核基因组结构特点结构特点二、真核基因表达二、真核基因表达调控特点调控特点三、真核基因转录激活调节三、真核基因转录激活调节真核转录激活调节真核转录激活调节顺式作用元件顺式作用元件启动子（启动子（promoter）增强子（增强子（enhancer）沉默子（沉默子（silencer）反式作用因子反式作用因子分类：基本转录因子；特异转录因子分类：基本转录因子；特异转录因子转录调节因子的结构转录调节因子的结构真核基因表达调控特点真核基因表达调控特点RNA聚合酶聚合酶活性染色体结构变化活性染色体结构变化对对DNase敏感：超敏位点（敏感：超敏位点（HS）DNA拓扑结构变化拓

3、扑结构变化DNA碱基修饰变化碱基修饰变化组蛋白变化组蛋白变化正性调节占主导正性调节占主导转录与翻译分隔进行转录与翻译分隔进行转录后转录后修饰加工修饰加工真核基因组结构特点真核基因组结构特点真核基因组结构庞大真核基因组结构庞大单顺反子（单顺反子（monocistron）原核为：原核为： 多顺反子（多顺反子（polycistron）重复序列重复序列基因基因不连续性不连续性基因及基因表达的相关概念基因及基因表达的相关概念一、基因组（genome）：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。二、基因（gene）：是生物体遗传物质的基本单位，是载有特定遗传信息的DNA分子的片段。三、基因表达：转录和

4、翻译过程。四、基因表达产物：蛋白质、tRNA、rRNA基因表达的特点一、时间特异性（temporal specificity）：1、 单细胞生物的某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生。2、多细胞生物的相应基因的表达在机体发育的不同阶段严格按一定的时间顺序开启或关闭。又称为阶段特异性（stage specificity）二、空间特异性（spatial specificity）：在机体发育的某一阶段，同一个基因的表达产物在不同的组织器官分布不同。又称为细胞特异性（cell specificity）基因表达的方式一、组成性表达一、组成性表达（constitutive gene expressi

5、on）某些基因的表达不受内外环境的影响，在个体生长过程中，某些基因的表达不受内外环境的影响，在个体生长过程中，几乎在所有的组织中持续表达或变化很小。这些基因一般几乎在所有的组织中持续表达或变化很小。这些基因一般被称为管家基因（被称为管家基因（housekeeping gene）二、诱导和阻遏表达二、诱导和阻遏表达 1、诱导（、诱导（induction）：）：某些基因在特定环境某些基因在特定环境中表达增强的过程。中表达增强的过程。 2、阻遏（、阻遏（repression）：）：某些基因在应答环某些基因在应答环境信号刺激时表达境信号刺激时表达减弱的过程减弱的过程。基因表达的生物学意义基因表达的生物

6、学意义一、适应环境、维持生长和增殖一、适应环境、维持生长和增殖二、二、维持个体发育与分化维持个体发育与分化基因表达调控的基本原理基因表达调控的基本原理（一）、基因表达的一）、基因表达的多级调控多级调控（二）基因转录激活调节基本要素（二）基因转录激活调节基本要素 1.特异特异DNADNA序列序列 2、调节蛋白、调节蛋白 （1）.正、负调控正、负调控 （2）.顺式作用和顺式作用和反式作用反式作用 3.DNA-蛋白质、蛋白质蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用蛋白质相互作用 4.RNA聚合酶聚合酶半乳糖或IPTG半乳糖半乳糖或或IPTGl背景介绍背景介绍l大肠杆菌通常利用大肠杆菌通常利用葡萄糖葡萄糖作为碳

7、源，通常情况下作为碳源，通常情况下环境中乳糖极少，降解环境中乳糖极少，降解乳糖乳糖的酶不被合成，的酶不被合成，其实其实质是质是乳糖降解酶基因乳糖降解酶基因不表达。不表达。例例1大肠杆菌乳糖酶诱导合成大肠杆菌乳糖酶诱导合成阻遏蛋白阻遏蛋白乳糖酶基因乳糖酶基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷转乙酰酶半乳糖苷转乙酰酶半乳糖苷透性酶半乳糖苷透性酶操纵基因操纵基因基因合成的开关基因合成的开关调节基因调节基因关关阻遏蛋白阻挡操纵基因，结构基因不表达阻遏蛋白阻挡操纵基因，结构基因不表达诱导物（乳糖）诱导物（乳糖）开开诱导物阻止阻遏蛋白功能发挥。诱导物阻止阻遏蛋白功能发挥。mRNA酶蛋白酶蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白操纵基因操纵基因结构基因结构基因调节基因调节基因mRNA酶蛋白酶蛋白阻遏蛋白阻遏蛋