普通生物学22基因的表达与调控幻灯片.pptVIP

二十二、基因的表达与调控 基因的选择性表达是细胞 特异性的基础 原核生物的基因表达与调控 真核生物的基因表达与调控 （一）基因的选择性表达是细胞特异性的基础 基因表达：遗传信息的转录 和翻译过程 基因并不是同时都在表达 ? 某些基因：启动（表达） ? 另些基因：阻遏（不表达） ★ 基因调控：对基因表达的调节过程 ? 基因调控：三个水平 ▲ DNA水平上的调控 ▲ 转录水平上的调控 ▲ 翻译水平上的调控 （二）原核生物的基因表达与调控 ? 现象：大肠杆菌（原核细胞） ? 培养基不含乳糖时：不产生β-半乳糖苷酶 ? 培养基含乳糖时：产生β-半乳糖苷酶 （β-半乳糖苷酶：乳糖?半乳糖 + G ） ? 实验证明： ? 培养基不含乳糖 不产生编码β-半乳糖苷酶的 mRNA ? 培养基含乳糖：产生此种 mRNA 为什么出现这种现象？ 1. 大肠杆菌的乳糖操纵子模型 操纵子： 结构基因(SG) 调节基因(R) 启动子(p) 操纵基因(o) 诱导酶 组成酶 ?乳糖操纵子基因调控机制： ? 细胞中无乳糖时：操纵子关闭 ▲ 调节基因（R） ? 转录 ? mRNA ? 转译（合成） ? 阻遏蛋白（具活性） ▲ 阻遏蛋白 ? 与操纵基因（O）结合 ▲ RNA聚合酶（RNAP） 不能与启动子(P)结合(启动基因被阻遏) ▲ 结构基因（SG）不能启动（关闭） ▲ 不能产生β-半乳糖苷酶 ? 细胞中有乳糖时： ▲ 乳糖 → 与阻遏蛋白结合 → 阻遏蛋白分子构相变化 → 失活 → 与操纵基因分离； ▲ RNA聚合酶与启动子结合； ▲ 结构基因(3个，Z、Y、A)→转录→3种mRNA → 产生： β-半乳糖苷酶； β-半乳糖苷透性酶； β-半乳糖苷乙酰基转移酶 ▲ 乳糖消化吸收 R R 色氨酸供应短缺时，基因活化；色氨酸过剩时，与组遏因子结合，抑制基因转录 2. 色氨酸操纵子 作用方式与乳糖操纵子相反 R R （三）真核生物的基因表达与调控 ★ 比原核生物的基因调控复杂得多 ▲ 基因组：DNA 含量大得多 构造复杂：蛋白质、RNA(少量) ▲ 转录、转译过程： 分别在细胞核、细胞质内进行 复杂的RNA加工过程 ▲ 存在多种其他调控机制 1. 不同的细胞有特异的基因表达方式 2. DNA的包装影响基因的表达 常染色质 激素——诱导靶细胞基因的转录 3. 异染色质化与基因的表达失活 性染色体（巴氏小体） 玳瑁猫： XYXy——其中 一条随机失活 XY——黄色 Xy——黑色 4. 真核细胞的RNA转录后的加工 （1）断裂基因 内含子：间隔顺序 外显子：表达的顺序 断裂基因——由一系列交替存在的外显子与内含子构成（n个内含子，n+1个外显子） 幽门螺杆菌、古细菌、噬菌体中也发现有内含子。 真核细胞的基因不一定都是断裂的 （2）RNA剪接 mRNA前体的加工： 5 加帽：加上一个7-甲基鸟苷三磷酸（m7-Gppp） 3 加尾：加上一个50 ~ 200个多聚腺苷酸序列 剪接：将hnRNA中的内含子切除 编辑：剪接部位不同，生成的mRNA不同，合成的多肽不同——通过一个基因获得许多个多肽分子。 RNA前体的剪接不同而产生不同的蛋白质