高中生物基因表达的调控

高中生物课件基因表达的调控第1页，共30页，2023年，2月20日，星期四预习提问真核细胞基因结构和原核细胞的有何不同？原核细胞基因的编码区是连续的，真核细胞基因的编码区是间隔的，不连续的。人类基因组计划(HGP)的主要目标是什么？完成对人的基因组的所有碱基序列的测定，阐明人体中全部基因的位置、结构、功能、表达、调控方式及致病突变的全部信息。第2页，共30页，2023年，2月20日，星期四

20世纪60年代，法国分子生物家雅各布和莫诺通过对大肠杆菌乳糖代谢的研究，首先弄清了原核生物基因表达调控的机制。这一机制的发现是生物学领域中的一个划时代突破。为此，他们在1965年获得了诺贝尔生理学或医学奖。小资料第3页，共30页，2023年，2月20日，星期四一原核生物基因表达的调控大肠杆菌一般是将葡萄糖作为碳源，当其生活的环境中有乳糖而没有葡萄糖时，大肠杆菌产生的适应性变化是什么？大肠杆菌会迅速合成大量的分解乳糖的酶——半乳糖苷酶，将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖加以利用。当大肠杆菌生活的环境中没有乳糖后，又会怎样？这说明什么？没有乳糖，半乳糖苷酶的合成就停止。说明半乳糖苷酶的合成与周围环境中有无乳糖有密切关系。第4页，共30页，2023年，2月20日，星期四半乳糖苷酶的合成受什么控制？受半乳糖苷酶基因控制。乳糖存在与否，关系到半乳糖苷酶是否合成，可见，乳糖似乎对半乳糖苷酶基因的表达起到诱导作用。

一原核生物基因表达的调控第5页，共30页，2023年，2月20日，星期四与乳糖代谢有关的核苷酸序列：1）结构基因（3个）2）操纵基因3）启动子4）调节基因P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R一原核生物基因表达的调控第6页，共30页，2023年，2月20日，星期四与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R1）结构基因：

直接编码乳糖分解代谢所需酶类的基因。

lacZ：编码半乳糖苷酶。

lacY、lacA：分别编码另外两种与乳糖分解代谢有关的酶。一原核生物基因表达的调控第7页，共30页，2023年，2月20日，星期四与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R2）操纵基因（O）：对结构基因起着“开关”的作用，可直接控制结构基因的转录。一原核生物基因表达的调控第8页，共30页，2023年，2月20日，星期四与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R3）启动子（P）：有与RNA聚合酶结合的位点，可识别转录起始点。RNA聚合酶一原核生物基因表达的调控第9页，共30页，2023年，2月20日，星期四与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R4）调节基因（R）：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。一原核生物基因表达的调控第10页，共30页，2023年，2月20日，星期四当环境中没有乳糖时：信使RNA转录P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R阻抑物翻译阻抑物与操纵基因结合，同时阻挡了RNA聚合酶与启动子的结合，从而使结构基因转录和翻译受阻，不能合成有关的酶。一原核生物基因表达的调控第11页，共30页，2023年，2月20日，星期四当环境中有乳糖时：P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R+阻抑物乳糖RNA聚合酶转录翻译乳糖与阻抑物结合，引起其构象变化，使阻抑物失去与操纵基因结合的能力，RNA聚合酶便可与启动子结合，从而使结构基因转录和翻译正常进行。一原核生物基因表达的调控第12页，共30页，2023年，2月20日，星期四当环境中有乳糖时：P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R半乳糖苷酶酶酶转录翻译+阻抑物乳糖RNA聚合酶转录翻译分解乳糖一原核生物基因表达的调控第13页，共30页，2023年，2月20日，星期四一个操纵基因控制下的一组相邻的结构基因以及启动子和调节基因，统称为操纵子。P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R操纵子操纵子是原核生物的基因在转录水平上进行调控的一个功能单位。一原核生物基因表达的调控第14页，共30页，2023年，2月20日，星期四从大肠杆菌乳糖调控过程可以看出什么？大肠杆菌细胞只有在环境中有乳糖存在时，才能产生相关的酶。所以，其乳糖代谢调控过程是一个自我调控过程。在这一过程的作用下，生物体才不会浪费细胞中的物质和能量，并能不断适应变化的外界环境。一原核生物基因表达的调控第15页，共30页，2023年，2月20日，星期四当环境中没有乳糖时：P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R信使RNA转录阻抑物翻译知识回顾第16页，共30页，2023年，2月20日，星期四当环境中有乳糖时：P启动子结构基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因R半乳糖苷酶酶酶转录翻译分解乳糖一原核生物基因表达的调控+阻抑物乳糖RNA聚合酶转录翻译第17页，共30页，2023年，2月20日，星期四真核细胞基因结构如何？编码区下游编码区上游编码区外显子内含子真核细胞基因的编码区是间隔的，不连续的。外显子能编码蛋白质，内含子不能编码蛋白质。二真核生物基因表达的调控第18页，共30页，2023年，2月20日，星期四二真核生物基因表达的调控真核生物基因表达调控过程与原核生物有何共同之处？在真核生物结构基因的侧翼序列上，同样存在许多不同的调控序列，并能通过特异性蛋白与某些调控序列的结合与否，来调控基因的转录。第19页，共30页，2023年，2月20日，星期四什么叫侧翼序列？每个基因在第一个和最后一个外显子的外侧各有一段非编码区，称为侧翼序列。侧翼序列上有一系列的调控序列。编码区非编码区非编码区侧翼序列二真核生物基因表达的调控第20页，共30页，2023年，2月20日，星期四真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同之处？不同①：真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断的、不连续的，由于转录时内含子和外显子是一起转录的，因而转录产生的信使RNA必须经加工，将内含子转录部分剪切掉，将外显子转录部分拼接起来，才能成为成熟的RNA。二真核生物基因表达的调控第21页，共30页，2023年，2月20日，星期四信使RNA的加工：编码区下游编码区上游成熟的信使RNA转录加工初级转录物剪切内含子转录部分拼接外显子转录部分二真核生物基因表达的调控

真核生物基因转录后的剪切、拼接和转移等过程，都需要有调控序列的调控，这是真核生物所特有的。第22页，共30页，2023年，2月20日，星期四真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同之处？不同②：真核生物由于有细胞核，核膜将核质与细胞质分隔开，因此，转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行。可见其转录和翻译具有时间和空间上的分隔。二真核生物基因表达的调控第23页，共30页，2023年，2月20日，星期四真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同之处？不同③：真核生物大多是多细胞生物，个体发育过程中要发生细胞分化。分化是不同的基因特异性表达的结果。细胞中关闭或开启某些基因，都是在严格调控作用下进行的。基因的这种特异性表达的调控机制也是真核生物所特有的。二真核生物基因表达的调控第24页，共30页，2023年，2月20日，星期四1）真核生物的基因表达调控比原核生物复杂的原因是（）

A、必须对转录产生的mRNA进行加工

B、转录和翻译在时间和空间上有分隔

C、某些基因只能特异地在某些细胞中表达

D、包括A、B、C在内的多方面原因D练习第25页，共30页，2023年，2月20日，星期四2）以下关于大肠杆菌基因调控的说法错误的是（）

A、几个结构基因往往连在一起，共同受调控序列的调控

B、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

C、大肠杆菌乳糖代谢的调控主要是对转录水平的调控

D、在大肠杆菌中，如果控制乳糖代谢启动子发生了突变，转录便不能进行B练习第26页，共30页，2023年，2月20日，星期四3）关于基因表达调控的叙述中，不准确的是（）

A、调节基因控制合成阻抑物

B、启动子上有RNA聚合酶的结合位点

C、结构基因的转录受操纵基因的调控

D、阻抑物构象变化时，转录开始C练习第27页，共30页，2023年，2月20日，星期四4）生物的每个细胞都含有一整套该物种的基因，对这些基因表达正确是说法是（）

A、整套基因同时表达

B、每种基因时时开启着

C、可随特定情况开启或关闭某些基因

D、一旦开启便不能关闭C练习第28页，共30页，2023年，2月20日，星期四5）乳糖基因对代谢的调控是（）

A、对基因结构的调控

B、对结构基因转录的调控

C、对结构翻译的调控