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第十三章 基因表达调控 第一节 基因表达 第二节 原核基因表达调控 第三节 真核基因表达调控 第一节 基因表达 一、基因表达 二、基因表达的时间性及空间性 三、基因表达的基本类型 四、基因表达调控基本原理 第一节 基因表达 一、基因表达(gene expression) 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的过程。 基因表达是受调控的，一个特定时期的细胞，进行表达的基因总是少数的，多数基因是不表达的 三、基因表达的基本类型 组成型表达 constitutive gene expression 诱导型表达inducible gene expression 3.1 组成性表达 管家基因(housekeeping gene)某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因，如：①三羧酸循环中各种酶的基因②原核、真核rRNA及核糖体蛋白基因③真核组蛋白（histone）基因 3.1 组成性表达 constitutive gene expression 无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小，这类基因的表达被视为组成性基因表达 3.2 诱导表达 inducible gene expression 诱导型的gene expression在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因 阻遏型的gene expression如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏(repression) 四、基因表达调控基本原理 4.1 基因表达调控的基本要素 4.2 基因表达的基本类型 4.3 基因表达的多级调控 4.4 转录水平的调控是关键 4.1 基因表达调控的基本要素： 包括： 顺式作用元件cis-acting elements 转录酶，RNA聚合酶 反式作用因子trans-acting factors 基因表达调控实质上是以上因素相互作用的结果 4.1.1 顺式作用元件 指基因组DNA上，可影响自身/附近基因表达活性的DNA序列，共有序列，如原核promoter区的-35区，-10区等 顺式作用元件可以是RNA聚合酶或者反式作用因子的结合位点 4.1.2 反式作用因子 指由某一基因表达产生的，可影响另外一个基因表达的蛋白质分子 反式作用因子作用的对象可以是： RNA聚合酶 顺式作用元件 其他反式作用因子 Note：多数调节蛋白质以二聚体(dimer)方式起作用 4.2 基因表达的基本类型 顺式调节 反式调节 4.2 基因表达的多级调控 4.3 转录水平的调控是关键 尽管基因表达受多级水平的调控，但转录水平（尤其是转录起始）的调控尤为重要 第二节 原核基因表达调控 Regulation of Prokaryotic Gene Expression 一、原核基因转录调节特点 1.1 相关基因成簇排列、表达 原核基因组内，功能上相关的基因成簇排列，受控于同一个启动子序列，组成一个操纵子（operon），表达时一起被转录（多顺反子mRNA） 有时，几个operons共同受控于同一种调节因素，构成一个regulon 操纵子模型的普遍性 lac operon，ara operon，trp operon 一、原核基因转录调节特点 1.2 σ因子决定RNA聚合酶识别特异性  σ70， σ32（参与热休克基因转录） 一、原核基因转录调节特点 1.3 阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性  二、操纵子模式的普遍性 操纵子模型的普遍性 lac operon， ara operon， trp operon 三、原核丰富的转录终止调节机制 依赖ρ（rho）的转录终止 不依赖ρ（rho）的转录终止 衰减子（attenuator）的衰减与抗终止，trp operon 四、原核翻译水平的多种调节 自动控制（autogenous control）:基因产物（蛋白）结合其自身翻译模板mRNA上的翻译起始部位，阻断翻译， 反义控制（antisense control ）:反义RNA与mRNA上的翻译起始部位反向互补结合阻断翻译note: 反义RNA的来源①转录同一DNA区段的互补链；②其他区段转录所得 二、乳糖操纵子 E.coli的乳糖诱导现象E.Coli对葡萄糖和乳糖的利用有以下特点: Glc+ Lac-时, 则在Glc耗尽后,细胞死亡 Glc- Lac+时, 利用Lac ?ATP Glc+ Lac+时, E.Coli先利用Glc,再利用Lac 即