生物化學第十六章基因表達的調(diào)節(jié)

生物化學第十六章基因表達的調(diào)節(jié)第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容：

基因與基因組

原核生物基因表達的調(diào)節(jié)真核生物基因表達的調(diào)節(jié)第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基因與基因組1.1、基因表達（geneexpression）就是基因轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程。在某一特定時間，基因組只有一部分處于表達狀態(tài)。1.2、基因

具有特定生物遺傳信息的DNA序列，在一定條件下能夠表達這種遺傳信息，產(chǎn)生特定的生理功能。真核生物基因結(jié)構(gòu)圖第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3、基因組

是細胞或生物體的全套遺傳物質(zhì)。真核生物基因組分為：高度重復序列中度重復序列低度重復序列注意不同生物基因組大小和數(shù)目不同第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月基因表達控制的潛在環(huán)節(jié)復制水平前體mRNA的轉(zhuǎn)錄mRNA前體轉(zhuǎn)錄后的修飾和加工mRNA從核內(nèi)轉(zhuǎn)移到胞液mRNA的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)mRNA的翻譯活性調(diào)節(jié)肽鏈翻譯后的加工肽鏈的轉(zhuǎn)運和細胞定位蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

基因表達的各個調(diào)節(jié)部位

轉(zhuǎn)錄是基因表達控制的中心環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)錄控制轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)運翻譯控制蛋白質(zhì)活性控制mRNA的降解控制第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

原核基因表達的調(diào)節(jié)通過操縱子(operon)進行，操縱子是DNA上由幾個相關的結(jié)構(gòu)基因以及對其轉(zhuǎn)錄進行調(diào)節(jié)的啟動基因和操縱基因等組成的單位。(操縱子學說由MonodandJocob提出，1960)啟動基因P操縱基因O結(jié)構(gòu)基因激活物結(jié)合位置2.原核基因表達的調(diào)節(jié)第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

原核生物操縱子中的結(jié)構(gòu)基因是多順反子，即含有幾個編碼功能相關的蛋白質(zhì)或酶的基因。在其上游有操縱基因（O）和啟動基因（P),操縱基因是阻遏物蛋白結(jié)合的部位(在陰性調(diào)節(jié)中)。P基因是RNA聚合酶結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄的部位。在P基因的上游，有激活物蛋白結(jié)合的部位(在陽性調(diào)節(jié)中)，還有表達阻遏物蛋白的調(diào)節(jié)基因i。第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

陰性調(diào)控（negativecontrol）——

阻遏物蛋白（repressor）對基因開關（操縱基因,O基因）進行的調(diào)節(jié)。阻遏物蛋白結(jié)合在操縱基因上則轉(zhuǎn)錄不能進行，它的活性受小分子誘導物影響。阻遏物是由調(diào)節(jié)基因i表達的。

陽性調(diào)控（positivecontrol）——

激活物蛋白（activator）對RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄進行的調(diào)節(jié)。激活物蛋白結(jié)合在啟動基因(P基因)上游的某個區(qū)域以增強RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄活性，它的活性也受小分子的影響。操縱子轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的兩種方式第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月陰性調(diào)控陽性調(diào)控阻遏物激活物RNA聚合酶第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月Z（半乳糖苷酶）、Y（透過酶）和A（乙?；福┦枪δ芟嚓P的結(jié)構(gòu)基因，為細菌利用乳糖所必需大腸桿菌乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)Ipo乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)基因第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖操縱子的負調(diào)節(jié)第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月G和乳糖同時存在時，細菌優(yōu)先利用G；缺乏G時，細胞中的cAMP水平有升高，與cAMP受體蛋白結(jié)合使之激活，乳糖操縱子的表達受到陽性調(diào)節(jié)。如果此時又有乳糖存在，則乳糖操縱子的表達既有陰性調(diào)節(jié)又有陽性調(diào)節(jié)。乳糖操縱子的雙向調(diào)節(jié)乳糖操縱子的調(diào)節(jié)過程第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月真核染色質(zhì)結(jié)構(gòu)組蛋白核小體第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

真核染色體DNA處于轉(zhuǎn)錄抑制狀態(tài)，組蛋白乙?；?，磷酸化，CpG的脫甲基使其轉(zhuǎn)錄去阻抑。真核基因表達的調(diào)節(jié)以利用激活物的陽性調(diào)節(jié)為主。真核基因轉(zhuǎn)錄有包括RNA聚合酶II，通用轉(zhuǎn)錄因子（GTF’s）等許多因子的參與。真核基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯在時空上是分開進行的。3.真核基因表達的調(diào)節(jié)第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

真核基因調(diào)節(jié)區(qū)=啟動子+DNA調(diào)節(jié)序列

真核基因轉(zhuǎn)錄起始復合物是由RNApolII和通用轉(zhuǎn)錄因子等組成的復合體。調(diào)節(jié)序列(稱順式作用元件，cis-actingelement)間隔地分布在啟動子的上下游，如增強子、沉寂子等，對轉(zhuǎn)錄起始復合物實現(xiàn)遠距離調(diào)節(jié)?；蛘{(diào)節(jié)蛋白(稱反式作用因子,trans-actingfactors)在細胞中可擴散，有通用的和特異的，有固有的和誘導的，有激活性的和抑制性的，對基因開關有選擇性。第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

真核基因調(diào)節(jié)區(qū)由啟動子和基因調(diào)節(jié)序列組成

RNA聚合酶II和通用轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合在啟動子上基因調(diào)節(jié)蛋白作用于基因調(diào)節(jié)序列，這些基因調(diào)節(jié)序列散布在基因的上、下游，對其的調(diào)節(jié)是遠距離的。（調(diào)節(jié)區(qū)域）（基因調(diào)節(jié)蛋白）RNA聚合酶和通用轉(zhuǎn)錄因子第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

大多數(shù)基因調(diào)節(jié)蛋白分子都有一套與DNA結(jié)合的特定基序(motif)，如螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋，亮氨酸拉練結(jié)構(gòu)，鋅指結(jié)構(gòu)和螺旋-環(huán)-螺旋等?；蛘{(diào)節(jié)蛋白通過DNA雙螺旋大溝（Majorgroove）識別其特定的序列(10至20個堿基)并且與之非共價結(jié)合。

第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月基因調(diào)節(jié)序列第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋Helix-Turn-Helix第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

鋅指Zincfingermotif第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年