2008高考生物复习 基因表达调控基本概念与原理 ppt.ppt

基因表达调控 第一节 基因表达调控基本概念与原理 一、基因表达的概念 基因表达(gene expression)--基因转录及翻译的过程。 rRNA tRNA的合成属于基因表达 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、基因表达的时间性及空间性 （一）时间特异性(temoral specificiti) 某一基因的表达严格按特定的时间顺序发生 Hb α2ε2 →α2γ2 →α2β2 （二）空间特异性(spatial specificiti) 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 三、基因表达的方式 按对刺激的反应可分为： （一）组成性表达 管家基因（housekeeping gene）--在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。 此类基因只受启动子序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，不受其他机制的调节 (二)诱导和阻遏表达 诱导（induction）--可诱导基因在特定环境信号刺激下表达增强的过程。 DNA损伤 →修复酶基因激活 乳糖 → 利用乳糖的三种酶表达 阻遏（repression）--可阻遏基因表达产物水平降低的过程 色氨酸 —色氨酸合成酶系 四、基因表达调控的生物学意义 （一）适应环境、维持生长和增殖 （二）维持个体发育与分化 五、基因表达调控的基本原理 （一）基因表达的多级调控 转录 翻译 （二）基因转录激活调节基本要素 1.特异DNA序列 调控序列 原核生物: 操纵子(operon)--结构基因连同其上游的调控序列(启动序列 promotor P、操纵序列operator O、其他调节序列)构成一个操纵子 操纵子—原核生物转录单位 启动序列决定转录活性大小 操纵序列是阻遏蛋白的结合位点 负性调节 为主 正性调节 真核生物： 顺式作用元件（cis-acting element）--指可影响自身基因表达活性的DNA序列。 非编码序列 启动子 、增强子、沉默子 2 调节蛋白 原核生物： 特异因子--决定RNA聚合酶对启动子序列的特异识别和结合能力 阻遏蛋白--结合操纵序列 激活蛋白--结合启动序列邻近的DNA序列 正性调节 CAP 真核生物：转录因子 反式作用因子（trans-acting factor）--通过与特异的顺式作用元件相互作用反式激活另一基因的转录的蛋白质因子. 顺式作用 自身基因 顺式作用蛋白 DNA-蛋白质 蛋白质-蛋白质 3 DNA-蛋白质 蛋白质-蛋白质相互作用 DNA-蛋白质相互作用 调节蛋白氨基酸残基侧链--DNA碱基 非共价键 蛋白质-蛋白质相互作用 二聚体 二聚化 同源二聚体 异源二聚体 多聚体 4 RNA聚合酶 （1）启动序列 /启动子与RNA聚合酶活性 启动序列 /启动子核苷酸序列会影响其与RNA聚合酶的亲和力 影响转录启动频率 强启动子 弱启动子 （2）调节蛋白与RNA聚合酶活性 诱导剂、阻遏剂使调节分子构象改变，直接或间接地调节RNA聚合酶转录启动过程 第二节 原核基因转录调节 一、原核基因转录调节特点 (一) σ因子决定RNA聚合酶识别特异性 (二) 操纵子模型的普遍性 操纵子—一个转录单位 (三) 阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 二、乳糖操纵子调节机制 （一）乳糖操纵子的结构 诱导型操纵子 P-- RNA酶结合的DNA序列 -10区TATAAT和-35区TTGACA, 强启动子 O-- 结合阻遏物,是RNA酶能否通过的开关 （二）、阻遏蛋白的负性调节 无乳糖 lac操纵子处于阻遏状态 有乳糖 lac操纵子即可被诱导 诱导剂 半乳糖 IPTG （三）CAP的正性调节 CAP—分解代谢基因激活蛋白 同二聚体 DNA结合区 cAMP结合位点 乳糖操纵子的调控方式 （四）协调调节 负性调节与正性调节协调合作 阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用 如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从P上解聚仍无转录活性 ☆葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖 葡萄糖可降低cAMP浓度，阻碍其与CAP结合从而抑制转录 结论：lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖 三、其他转录调节机制 （一） 转录衰减 trp操纵子—阻遏型操纵子 有trp时—trp结合阻遏蛋白Trp时阻断转录 无色氨酸—操纵子基因开始转录，此后转录速率受转录衰减机制调节 结构基因与 P 之间有一衰减子区域 前导肽转录与翻译偶联 衰减子—不依赖ρ因子的终止结构 RNA聚合酶脱落，转录终止 （二）基因重组