基因調(diào)控分子生物

基因調(diào)控分子生物第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月基因表達(dá)基因組攜帶的固有遺傳信息指導(dǎo)下生成各種具有生物學(xué)功能的RNA或蛋白質(zhì)的過程基因表達(dá)的產(chǎn)物是什么，各有什么作用？第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月基因表達(dá)調(diào)控生物體通過特定的分子機(jī)制來控制基因是否表達(dá)，或調(diào)節(jié)表達(dá)產(chǎn)物的多少以滿足生物體的自身需求以及適應(yīng)環(huán)境變化的過程第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月基因表達(dá)調(diào)控的基本規(guī)律（一）基因表達(dá)的時空特異性時間特異性(temporalspecificity)在細(xì)胞的生長發(fā)育過程中，根據(jù)功能需要，某一特定基因的表達(dá)嚴(yán)格按照一定的時間順序開啟或關(guān)閉，決定細(xì)胞向特定的方向分化和發(fā)育多細(xì)胞生物基因表達(dá)的時間特異性又稱為階段特異性(stagespecificity)第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月空間/組織特異性(spatial/tissuespecificity)

多細(xì)胞生物中，個體生長發(fā)育的某一階段，同一基因產(chǎn)物在不同的組織器官分布是不一樣的第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月如何理解“在個體內(nèi)決定細(xì)胞類型的不是基因本身，而是基因表達(dá)模式？第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）誘導(dǎo)表達(dá)和阻遏表達(dá)是基因表達(dá)調(diào)控的普遍方式管家基因(housekeepinggene)：某些基因產(chǎn)物對生命全過程都是必須的或必不可少的，這類基因較少受環(huán)境因素的影響，在生物個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)組成性表達(dá)(constitutiveexpression)：管家基因的表達(dá)方式第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月奢侈基因(luxurygene)：某些基因的表達(dá)易受環(huán)境變化影響，在特定的細(xì)胞或特定的階段表達(dá)水平呈現(xiàn)升高或降低（可誘導(dǎo)基因和可阻遏基因）誘導(dǎo)表達(dá)(induction)：基因表達(dá)水平在特定的條件下增強(qiáng)的現(xiàn)象阻遏表達(dá)(repression)：基因表達(dá)水平在特定的條件下降低的現(xiàn)象第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）基因表達(dá)受順式作用元件和反式作用因子共同調(diào)節(jié)順式作用原件(cis-actingelement)：

存在于DNA上調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的特定序列：啟動子、增強(qiáng)子、沉默子、反應(yīng)元件反式作用因子(trans-actingfactor)：

與順式作用元件特異作用，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的特定蛋白，亦稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactor)第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）蛋白質(zhì)-DNA以及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用是基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制（五）基因表達(dá)調(diào)控是多層次的復(fù)雜調(diào)節(jié)第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物的基因表達(dá)調(diào)控一、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是原核生物基因表達(dá)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)操縱子是原核生物基因表達(dá)調(diào)控的基本單元第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月ThelacoperonisanoperonrequiredforthetransportandmetabolismoflactoseinEscherichiacoliandsomeotherentericbacteria.Itconsistsofthreeadjacentstructuralgenes,lacZ,lacYandlacA.Thelacoperonisregulatedbyseveralfactorsincludingtheavailabilityofglucoseandoflactose.Generegulationofthelacoperonwasthefirstcomplexgeneticregulatorymechanismtobeelucidatedandisoneoftheforemostexamplesofprokaryoticgeneregulation.第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖操縱子模式（一）乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)基因I半乳糖苷酶透酶乙?；D(zhuǎn)移酶操縱序列O啟動序列PCAP結(jié)合位點(diǎn)第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制1、阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控方式無乳糖：轉(zhuǎn)錄抑制第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月有乳糖：轉(zhuǎn)錄激活第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、CAP的正調(diào)控方式無葡萄糖：轉(zhuǎn)錄激活有葡萄糖：轉(zhuǎn)錄抑制第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物應(yīng)對生長環(huán)境中能源物質(zhì)（葡萄糖、乳糖）的變化的分子機(jī)制？第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月有乳糖：轉(zhuǎn)錄激活；無乳糖：轉(zhuǎn)錄抑制有葡萄糖：轉(zhuǎn)錄抑制；無葡萄糖：轉(zhuǎn)錄激活有乳糖、有葡萄糖：轉(zhuǎn)錄抑制無乳糖、無葡萄糖：轉(zhuǎn)錄抑制有葡萄糖、無乳糖：轉(zhuǎn)錄抑制無葡萄糖、有乳糖：轉(zhuǎn)錄激活第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月試述編碼合成色氨酸的操縱子的調(diào)控模式？第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、翻譯水平的調(diào)控是對轉(zhuǎn)錄調(diào)控的補(bǔ)充（一）轉(zhuǎn)錄與翻譯的偶聯(lián)調(diào)控（二）SD序列影響翻譯起始速度（三）蛋白質(zhì)或反義RNA與自身mRNA的結(jié)合（四）mRNA密碼子的編碼頻率第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的基因表達(dá)調(diào)控（一）真核基因組結(jié)構(gòu)龐大（二）大部分為重復(fù)序列等非編碼序列（三）基因不連續(xù)性（四）單順反子（五）染色質(zhì)DNA（六）線粒體基因組的存在第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月一、真核生物染色質(zhì)結(jié)構(gòu)直接影響基因轉(zhuǎn)錄1、轉(zhuǎn)錄活化的染色質(zhì)對核酸酶極為敏感2、轉(zhuǎn)錄霍華德染色質(zhì)的組蛋白發(fā)生改變3、RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)的上下游具有不同的超螺旋構(gòu)象4、CpG島甲基化水平降低第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月SAMDNMTs第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、轉(zhuǎn)錄速度決定RNA合成效率（一）順式作用元件可直接影響基因表達(dá)活性1、真核生物啟動子結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)更為復(fù)雜2、增強(qiáng)子能提高轉(zhuǎn)錄效率3、沉默子能夠抑制基因的轉(zhuǎn)錄第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵分子1、轉(zhuǎn)錄因子一般含有三個功能域（1）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域：鋅指結(jié)構(gòu)、堿性螺旋-環(huán)-螺旋、堿性亮氨酸拉鏈（2）轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（3）和其他蛋白質(zhì)結(jié)合的結(jié)構(gòu)域2、區(qū)分為基本轉(zhuǎn)錄因子和組織特異轉(zhuǎn)錄因子第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月特異表達(dá)基因何以對外界信號作出應(yīng)答？第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月基因都是由RNA聚合酶與啟動序列決定了基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄頻率，該轉(zhuǎn)錄頻率因調(diào)節(jié)蛋白和DNA序列的結(jié)合而改變，外界信號就是通過調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)影響而改變了基因轉(zhuǎn)錄頻率

外界信號調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)錄頻率第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、轉(zhuǎn)錄后對mRNA結(jié)構(gòu)與功能的調(diào)控（一）mRNA的穩(wěn)定性影響真核生物基因表達(dá)1、5’端帽子結(jié)構(gòu)2、3’端尾巴結(jié)構(gòu)