考研必备《生物化学》13基因表达的调控.pptVIP

第 一 节基本概念与原理 第 二 节  原核生物基因转录调节 2、色氨酸操纵子的转录弱化调节 色氨酸操纵子负责色氨酸的生物合成，编码5种酶的基因（ trpE、trpD、trpC、trpB、trpA ）紧密连锁在一起，当培养基中有足够的色氨酸时，操纵子自动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开。 色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏基因表达过程中起作用。由于trp操纵子参与生物合成而不是降解，因此它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。? ?前导序列由162个核苷酸组成，分为1、2、3、4区域，四个区域根据需要彼此互补结合，形成特殊的二级结构，达到调节基因表达的目的。 其中一部分序列编码了一个含14个氨基酸的前导肽。该多肽内含有两个相邻的色氨酸。正是这两个相连色氨酸的密码子（组氨酸、苯丙氨酸操纵子中都有这种现象）调控了色氨酸操纵子结构基因的表达。 当培养基中Trp浓度很低时，Trp-tRNA含量减少，这样翻译通过两个相邻Trp密码子的速度就会很慢，当4区被转录完成时，核糖体才进行到1区（或停留在两个相邻的Trp密码子处），这时的前导区结构是2-3配对，不形成3-4配对的终止结构，RNA-pol继续前进转录，直到将trp操纵子中的结构基因全部转录完成。 ? 当培养基中Trp浓度较高时，核糖体可顺利通过两个相邻的Trp密码子，在4区被转录之前就到达2区，使2-3区不能配对，3-4区自由配对形成茎环终止子结构，转录被终止，trp操纵子被关闭。 调节基因表达的RNA，称为调节RNA。 反义RNA：细菌中的一种调节RNA,含有与特定mRNA翻译的起始部位互补的序列，通过与mRNA的杂交阻断30S小亚基对AUG的识别及与SD序列的结合，抑制翻译的起始。 反义RNA的调节作用，称为反义控制。 第 三 节 真核生物基因转录调节 小序 主讲教师：崔喜艳 cuixiyan2005@126.com 理论课要求 总成绩＝ 平时 + 考试 平时：出勤 、提问、作业 生物化学实验要求 1.实验课的预习（每次课前） 预习报告的书写： 1）实验原理 2）简单的操作步骤 3）预习过程 2. 3、单顺反子 即一个编码基因转录生成一个mRNA分子，经翻译生成一条多肽链。 4、重复序列（正向重复、反向重复） 单拷贝序列（一次或数次） 高度重复序列（106 次） 中度重复序列（103 ～ 104次） 多拷贝序列 5、基因不连续性——断裂基因 ---是指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因。 同一家族的基因成员是由同一祖先基因进化而来。其编码产物常常具有相似的功能。 基因家族中，某些成员并不能表达出有功能的产物，这些基因称为假基因，表示为“Ψ”。哺乳动物中普遍存在这一现象。可能由突变产生。 6、基因家族 二、真核生物基因表达调节的特点 1、组织特异性表达和时相性 真核生物和原核生物的分界线是真核生物染色体由一层核膜所包围，真核生物转录和翻译在时空上是分隔的；原核生物是紧密偶联的。 （1）时间特异性/阶段特异性 （2）空间特异性/细胞特异性/组织特异性 2、活性染色体结构变化 （1）对核酸酶敏感 活化基因常有超敏位点，位于调节蛋白结合位点附近。 （2）DNA拓扑结构变化 天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在。 基因活化后 RNA-pol 正超螺旋 负超螺旋 转录方向 （3）DNA碱基修饰变化 真核DNA约有5%的胞嘧啶被甲基化，甲基化范围与基因表达程度呈反比。 CpG岛—甲基化常发生在某些基因的5’侧翼区的CpG序列 （4）组蛋白变化 ① 富含Lys组蛋白水平降低 ② H2A, H2B二聚体不稳定性增加 ③ 组蛋白修饰 ④ H3组蛋白巯基暴露 4、多级调节系统 3、正性调节占主导 真核基因基因组大，通过利用各种转录因子正性激活RNA聚合酶是真核基因调控的主要机制。 —— 特异性强，更精确，更经济 在转录前、转录、转录后与翻译、mRNA降解、翻译后、转运等不同水平分别进行调控。 短期调节（可逆）-环境、代谢物对合成的影响。 长期调节（不可逆）-发育中的细胞决定和分化。 （1）DNA水平调节（转录前） ①染色质的丢失—— 不可逆调节 ②基因扩增 ——增加基因拷贝数 ③基因重排 ——主要调节方式 ④DNA甲基化 —甲基化与基因表达呈负相关 （2）转录水平调节 RNA聚合酶活性调节 Britten-Davidson模型 Britten-Davidson模型 C DNA S1 S2 ST Z1 传感基因 Z2 st 整合基因 (受体基因) 结构基因 受体序列 mRNA 传感蛋白 ＋ 激素 激活蛋白