基因的表达与调控-原核基因的表达调控模式课件.pptVIP

**************基因表达的概念遗传信息传递基因表达是遗传信息从DNA传递到蛋白质的过程，将基因中的遗传信息转化为具有特定功能的蛋白质。生命活动基础基因表达是所有生命活动的基础，控制着生物体的生长、发育、繁殖和各种生理功能。中心法则基因表达遵循中心法则，即DNA复制、转录生成RNA，RNA翻译生成蛋白质。基因表达的调控意义11.适应环境变化细胞通过调控基因表达来适应环境变化，例如温度、营养物质、压力等。22.维持细胞功能基因表达调控确保细胞正常生长、发育和维持功能。33.响应外界信号基因表达调控响应外界信号，例如激素、生长因子，实现细胞间的相互作用。44.细胞分化基因表达调控决定不同细胞类型，例如神经细胞、肌肉细胞、皮肤细胞。原核细胞基因表达的特点结构简单原核细胞缺乏核膜和复杂的细胞器，基因表达过程相对简单。转录和翻译耦联原核细胞中，转录和翻译同时进行，转录产生的mRNA在翻译之前不需要加工。多顺反子mRNA一个mRNA分子可以编码多个蛋白质，节省了细胞资源。调控机制多样原核细胞基因表达调控机制灵活多样，包括操纵子模型、全局调控等。RNA聚合酶的结构和功能原核生物中，RNA聚合酶是一种复杂的酶，负责催化DNA转录为RNA的过程。它由五个亚基组成，分别为α，β，β，ω和σ。核心酶（α2ββω）具有催化活性，而σ亚基负责识别启动子序列，将核心酶引导到基因的起始位点。σ亚基在转录起始后会从核心酶上脱落，并被其他σ因子替代，以调控不同基因的表达。启动子的识别和结合1识别RNA聚合酶识别启动子序列2结合RNA聚合酶与启动子序列结合3打开RNA聚合酶打开DNA双螺旋RNA聚合酶识别启动子序列，并与之结合。启动子序列通常包含一个-10框和一个-35框，分别位于转录起始位点上游10个碱基对和35个碱基对处。RNA聚合酶通过识别这些序列，并与之结合，开启转录过程。启动子活性的调控转录因子转录因子是蛋白质，可结合启动子并调节转录速率。它们可以是激活蛋白或阻遏蛋白。环境变化温度、营养物质可用性等因素会影响启动子活性。例如，当细菌暴露于高浓度的乳糖时，乳糖操纵子的启动子活性增加。转录因子的识别和结合1识别位点转录因子识别并结合到DNA上的特定序列，称为识别位点，通常位于基因的启动子区域。2结合亲和力转录因子与识别位点的结合亲和力取决于转录因子的结构以及识别位点的序列和结构。3结合模式转录因子结合到DNA上后，可以改变DNA的结构，从而影响RNA聚合酶与启动子的结合，从而影响基因的转录效率。转录因子活性的调控11.结合位点转录因子与DNA结合的位点，可影响其活性。22.修饰转录因子的磷酸化、乙酰化等修饰，可调节其活性。33.蛋白相互作用与其他蛋白质的相互作用，可以激活或抑制转录因子的活性。44.环境因素温度、pH值等环境因素，也可影响转录因子的活性。转录延伸和终止的调控转录延伸是RNA聚合酶沿着DNA模板移动，合成RNA的过程，它受到多种因素的调控，包括蛋白质、RNA、核苷酸等。1转录终止转录终止信号的识别和结合2转录延伸RNA聚合酶的稳定性、速度和方向的调节3转录起始RNA聚合酶与启动子的结合转录终止是RNA聚合酶从DNA模板上分离，结束转录的过程，它由终止信号识别和结合所驱动，在转录过程中起着重要的作用。翻译的起始调控核糖体结合位点核糖体结合位点（RBS）位于起始密码子AUG上游，与核糖体小亚基结合，起始翻译过程。起始因子起始因子（IF）在翻译起始中扮演重要角色，包括识别RBS、引导mRNA与核糖体结合以及起始密码子AUG的识别。起始密码子起始密码子AUG是翻译起始的信号，决定蛋白质合成的起始氨基酸，通常为甲硫氨酸。翻译起始复合物翻译起始复合物由mRNA、核糖体、起始因子和起始密码子组成，形成翻译起始的平台。翻译效率的调控核糖体结合位点核糖体结合位点（Shine-Dalgarno序列）影响mRNA与核糖体的结合效率。序列越匹配，结合越紧密，翻译效率越高。mRNA二级结构mRNA的二级结构，如茎环结构，影响核糖体结合位点暴露程度。结构越复杂，结合越困难，翻译效率越低。tRNA丰度tRNA的丰度直接影响对应密码子的翻译速度。tRNA丰度越高，翻译速度越快，效率越高。蛋白质降解蛋白质降解速率影响最终蛋白质的产量。降解速度越快，蛋白质产量越低，翻译效率越低。蛋白质加工和转运的调控蛋白质折叠蛋白质的正确折叠对于其功能至关重要，错误折叠会导致蛋白