生物化学13的学习课件.pptxVIP

第1页/共67页生物化学13的学习课件第2页/共67页13.1 基因表达调节的基本概念及原理13.1.1 基本概念13.1.2 基因表达的规律13.1.3 基因表达的方式13.1.4 基因表达调节的基本原理第3页/共67页13.1.1 基本概念基因（gene）是指一段编码蛋白质多肽链和功能RNA的DNA。基因表达（gene expression）是指在某一基因指导下蛋白质的合成过程。对这个过程的调节即为基因表达调节（regulation of gene expression）。第4页/共67页13.1.2 基因表达的规律一种生物含有大量的基因，这些基因在生命活动过程中并不都是一齐开放表达，而是在有些时候，一些基因进行表达，另一些基因则关闭。基因表达表现为严格的规律性，即时间特异性、空间特异性。 按功能需要，某一特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，这就是基因表达的时间特异性。在个体生长全过程某种基因产物在个体内按不同组织空间顺序地出现，这就是基因表达的空间特异性。 第5页/共67页例如：母牛只有在分娩小牛后才开始泌乳时，乳腺中的各种蛋白质基因也只有在这时才开始表达产生各种乳蛋白。生长发育过程中更为明显，许多基因只有在特定的时间和空间才进行表达，其余时间或空间这些基因则关闭。 第6页/共67页13.1.3 基因表达的方式13.1.3.1 组成性表达13.1.3.2 诱导和阻遏表达 第7页/共67页13.1.3.1 组成性表达有些基因产物在生命全过程都是必需的，通常把在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因称为管家基因（housekeeping gene）。管家基因很少受环境变化影响，在个体各个生长阶段的几乎全部组织中持续表达或变化很小，这类基因的表达方式称为组成性基因表达（constitutive gene expression）。这类基因表达只受启动子序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，而不受其他机制调节。组成性基因表达水平的“不变”是相对的。第8页/共67页13.1.3.2 诱导和阻遏表达有一些基因表达极易受环境变化的影响，在特定环境信号刺激下，这类基因表达水平可呈现升高或降低的现象。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，这种表达方式称为诱导表达（induction expression）。反之，有些基因的表达表现为关闭或下降，称为阻遏表达（repression expression）。在生物体内，各种代谢途径有条不紊地进行，则是在一定机制控制下，功能相关的一组基因，协调一致，共同表达，称为协调表达（coordinance expression）。 第9页/共67页13.1.4 基因表达调节的基本原理13.1.4.1 特异DNA序列对基因转录激活 的调节 13.1.4.2 调节蛋白对转录起始的调节13.1.4.3 影响RNA聚合酶活性对于一个基因编码产物——蛋白质来说，可以在7个水平上进行调节：基因活化、转录起始、转录后加工、mRNA降解、蛋白质的翻译、翻译后加工修饰及蛋白质的降解。 第10页/共67页 基因的表达最为有效的调控表现在两个层次上： 第一：是控制从 DNA 模板上转录 mRNA 的速度。 从而免去从 mRNA 合成蛋白所需的各种材料，是十分经济的。这种调控通常称为转录水平（transcription level）的调控。 第二：是控制从 mRNA 翻译成 多肽链 的速度。 称为 翻译水平（translational level）的调控。大多数生物多采用转录水平的调控，翻译水平调控较少。 第11页/共67页13.2 原核基因转录调节13.2.1 原核生物基因转录调节的特点13.2.2 乳糖操纵子调节机制13.2.3 其他转录调节机制第12页/共67页13.2.1 原核生物基因转录调节的特点（1）σ因子决定RNA聚合酶识别特异性。（2）操纵子模型的普遍性。（3）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 。第13页/共67页操纵子（operon）：是指原核生物基因组的一个表达调控序列，它包括参与同一代谢途径的几个酶的基因，编码在一起形成一个特殊转录单位（结构基因，structural gene），及在结构基因前面的调节基因（regulatory gene，R）、操纵基因（operator，O）和启动基因（promoter，P）。第14页/共67页操纵子的作用: 当代谢需要 结构基因 表达酶时，操纵子即开放，结构基因转录生成 mRNA 并表达为 酶 参加代谢。如果不需要时，结构基因不被转录，或以很低的速度进行。这是一个典型的转录水平的调控模式。 第15页/共67页13.2.2 乳糖操纵子调节机制 乳糖操纵子的实验现象: 当大肠杆菌在葡萄糖培养基中生长时，它不能代谢乳糖。因为缺少所必