生物化学第十三章 基因表达调控.pptxVIP

第十三章 基因表达调控;虽然存在于多细胞生物体内的每个体细胞的遗传信息是相同的 ,但每个细胞（蛋白质）生物学功能呈现多样化、显著的差异。 ——为什么？;第一节基因表达与基因表达调控的基本概念;什么是基因（gene）？;什么是基因组？;基因表达;二、基因表达具有时间特异性和空间特异性;（二）空间特异性是指多细胞生物个体在特定生长发育阶段，同一基因在不同的组织器官表达不同 ;三、基因表达的方式存在多样性;按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：;（一）有些基因几乎在所有细胞中持续表达;（二）有些基因的表达受到环境变化的诱导和阻遏;在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协同表达(coordinate expression)，这种调节称为协同调节(coordinate regulation)。 例：某一代谢途径的相关酶 （糖原合成与分解）;调控点;六、基因表达调控为生物体生长、发育的基础;（二）生物体调节基因表达以维持细胞分化与个体发育;整理;第二节  原核基因表达调控;——调节的主要环节在转录起始。;原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现;操纵子（operon） 原核生物绝大多数基因按功能相关性成簇地串联、密集于DNA上，共同组成一个转录单位。 多顺反子(polycistron)：mRNA分子携带了几个多肽链的编码信息;1.启动子;;2.操纵元件;调节基因（regulatory gene）编码能够与操纵序列或其它调节元件结合的调控蛋白，可以分为三类：特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白。 ;② 阻遏蛋白可以识别、结合特异DNA序列──操纵序列，抑制基因转录，所以阻遏蛋白介导负调节（negative regulation）。阻遏蛋白介导的负性调节机制在原核生物中普遍存在； ③ 激活蛋白可结合启动序列邻近的DNA序列，提高RNA聚合酶与启动序列的结合能力，从而增强RNA聚合酶的转录活性，是一种正调控（positive regulation）。 ;基因表达有正调控和负调控;乳糖操纵子的提出;（一）乳糖操纵子(lac operon)的结构;;;+ + + + 转录（50倍）;3.协调调节;;可见lac操纵子强诱导作用既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖;三、原核生物具有不同的转录终止调节机制;四、原核生物在翻译水平受到多个环节的调节 ;（二）反义RNA结合mRNA翻译起始部位互补序列对翻译进行调节;整理;第四节  真核基因表达调控;一、真核细胞基因表达的特点; ④ 原核生物的基因编码序列在操纵子中，多顺反子mRNA使得几个功能相关的基因自然协调控制；而真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA，即mRNA是单顺反子（monocistron），许多功能相关的蛋白、即使是一种蛋白的不同亚基也将涉及到多个基因的协调表达;⑤ 真核生物DNA在细胞核内与多种蛋白质结合构成染色质，这种复杂的结构直接影响着基因表达； ⑥ 真核生物的遗传信息不仅存在于核DNA上，还存在线粒体DNA上，核内基因与线粒体基因的表达调控既相互独立而又需要协调。 ;真核生物基因表达的多层次复杂调控;二、染色质结构与真核基因表达密切相关;(二) 转录活化染色质的组蛋白发生改变 ;转录活跃区域染色体的组蛋白特点：;组蛋白;组蛋白修饰对于基因表达影响的机制： ①组蛋白的修饰直接影响染色质或核小体的结构， ②化学修饰征集了其他调控基因转录的蛋白质，为其他功能分子与组蛋白结合搭建了一个平台。;（三） CpG岛甲基化水平降低;转录水平的调控;順式作用元件 指可影响自身基因表达活性的DNA序列;真核生物顺式作用元件;（一）真核生物启动子结构和调节远较原核生物复杂;;;（二）增强子是能够提高转录效率的顺式调控元件;真核生物顺式作用元件;（三）沉默子能够抑制基因的转录;四、转录因子是转录调控的关键分子;真核基因的调节蛋白;通用转录因子(general transcription factors);特异转录因子(special transcription factors);CAAT盒;转录调节因子结构;最常见的DNA结合域：;碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix,bHLH) ;常结合CAAT盒;五、转录起始复合物的动态构成是转录调控的主要方式;图18-12 转录起始复合物的形成 ;六、转录后调控主要影响真核mRNA的结构与功能;与原核基因表达调节一样，某些小分子RNA也可调节真核基因表达。 这些RNA都是非编码RNA（noncoding RNA, ncRNA）。如：具有催化活性的RNA（核酶）、细胞核小分子RNA （snRNA）以及核仁小分子RNA（snoRNA） 目前人们广泛