《基因表达与调控》课件.pptVIP

*****************什么是基因表达?基因信息传递从DNA到蛋白质的过程，将遗传信息转化为生物功能。蛋白质合成基因表达最终产物是蛋白质，执行各种生物功能。生命活动基础基因表达是生命活动的基础，控制细胞生长、发育、代谢等。基因转录的过程1转录起始RNA聚合酶识别并结合到启动子上2转录延伸RNA聚合酶沿着DNA模板移动，合成RNA链3转录终止RNA聚合酶遇到终止信号，停止转录并释放RNA链RNA聚合酶的作用1识别启动子RNA聚合酶首先需要识别基因序列中的启动子区域，启动子是转录的起始信号。2解旋DNARNA聚合酶可以解开DNA双螺旋结构，使模板链暴露出来。3催化RNA合成RNA聚合酶以模板链为蓝本，将核糖核苷酸连接在一起，合成RNA链。转录起始的调控机制启动子启动子是RNA聚合酶结合的区域，决定了转录起始的位置。转录因子转录因子是与DNA结合的蛋白质，能够调节RNA聚合酶的活性。顺式作用元件顺式作用元件是指位于基因附近，能够影响转录效率的DNA序列，例如增强子。反式作用因子反式作用因子是指能够与顺式作用元件结合，调节转录效率的蛋白质，例如转录因子。转录延伸的调控机制转录延伸的调控RNA聚合酶在转录延伸过程中不断读取DNA模板，合成RNA链。这个过程受到多种因素的调控，影响着转录效率和产物稳定性。蛋白结合蛋白质可以与DNA或RNA聚合酶结合，影响转录延伸速度。例如，某些蛋白可以促进RNA聚合酶移动，加速转录。染色质重塑染色质结构的变化也影响转录延伸。染色质重塑复合体可以打开染色质结构，使RNA聚合酶更容易读取DNA模板，促进转录延伸。转录终止的调控机制转录终止信号：RNA聚合酶识别特定序列，导致转录停止。终止蛋白：结合DNA或RNA，阻止RNA聚合酶继续转录。RNA二级结构：形成特定结构，影响RNA聚合酶的移动。转录后调控-剪切RNA剪接转录生成的初级转录本（pre-mRNA）通常包含内含子，它们是不编码蛋白质的序列。这些内含子需要被剪切掉，才能生成成熟的mRNA，然后才能被翻译成蛋白质。剪接过程剪接是由剪接体（spliceosome）完成的，剪接体是一个由蛋白质和RNA组成的复合物。剪接体识别内含子两端的剪接位点，并将其从pre-mRNA中切除。剪接的意义剪接可以从同一个基因产生多个不同的蛋白质，这被称为可变剪接。可变剪接增加了基因组的复杂性和蛋白质多样性。转录后调控-编辑碱基替换编辑RNA序列中的碱基，改变蛋白质的氨基酸序列。RNA剪接通过移除或添加特定RNA序列，改变蛋白质的结构和功能。RNA降解控制RNA的寿命，影响蛋白质的合成量。转录后调控-翻译mRNA翻译mRNA通过与核糖体结合，指导蛋白质合成。tRNA参与tRNA将氨基酸转运到核糖体，并根据mRNA的密码子序列排列氨基酸。蛋白质合成在核糖体的催化下，氨基酸依次连接形成蛋白质。翻译的调控机制起始调控翻译起始因子识别mRNA的5端帽子结构，决定翻译的起始位置。延伸调控tRNA携带氨基酸与mRNA上的密码子配对，形成肽链，受翻译延伸因子的影响。终止调控当遇到终止密码子时，翻译停止，肽链从核糖体上释放。蛋白质修饰的调控磷酸化一种常见的蛋白质修饰，通过添加磷酸基团来调节蛋白质活性。糖基化在蛋白质上添加糖基，影响蛋白质的折叠、稳定性和功能。泛素化通过添加泛素蛋白标记蛋白质，引导其降解或改变其功能。蛋白质降解的调控蛋白质降解途径蛋白质降解是细胞中重要的过程，通过清除受损或不需要的蛋白质来维持细胞的正常功能。主要的蛋白质降解途径是泛素-蛋白酶体系统，涉及泛素的连接和蛋白酶体的降解。调控机制蛋白质降解受到严格的调控，以确保降解过程的准确性和效率。包括泛素连接酶的活性调节、蛋白酶体功能的控制、以及蛋白质降解信号的识别等。基因表达调控的意义1精确控制确保细胞在不同环境中表达合适的基因，以维持正常生理功能。2适应性使生物体能够根据环境变化调整基因表达，以适应外部环境的变化。3发育基因表达的精细调控是生物体发育过程中细胞分化和组织形成的关键。基因表达失调与疾病癌症是基因表达失调的典型例子。癌细胞的生长和扩散是由于关键基因的突变或异常表达导致的。心血管疾病也是基因表达失调相关的疾病，例如胆固醇代谢相关的基因异常表达会导致动脉粥样硬化。神经系统疾病，如阿尔茨海默症和帕金森症，也与基因表达失调有关，导致神经元功能障碍和死亡。基因表达检测技术RNA测序通过对RNA进行测序，可以全面了解基因表达的水平和变化。qPCR