第12章-基因表达与调控.ppt

基因gene第一节基因的概念一、经典遗传学关于基因的概念二、分子遗传学关于基因的概念3、基因在结构上还可以划分为若干个小单位。
①突变单位（突变子muton）：
发生突变的最小单位。最小的突变子是一个bp。
②重组单位（重组子recon）：
可交换的最小单位。最小的重组单位也可以只是一个bp。
③功能单位（顺反子cistron，又叫作用子）：
基因中指导一条多肽链的合成DNA序列，平均大小约为500-1500bp。顺反子与经典概念的功能单位相当，是遗传信息的最小功能单位。三、现代基因概念四、基因概念的多样性断裂基因（interruptedgene）：
在真核生物中，一个基因的编码序列（exon）是不连续的，被若干个非编码序列（intron）分割，这类结构断裂的基因称为断裂基因，又称不连续基因。
重叠基因（overlappinggene）：
同一个DNA序列可以参与编码两个以上的RNA或多肽链。
假基因（pseudogene）：
不产生有功能产物的基因。管家基因（house-keepinggene），又称持家基因，在所有的细胞中都处于活动状态，在任何时间都进行表达，属于组成型基因，其产物用以维持细胞的基本生命活动。
奢侈基因（luxurygene），即组织特异性表达的基因（tissue-specificgene），只在特定细胞中进行表达，合成组织特异性蛋白，影响细胞的特异性状，对分化有重要影响。跳跃基因（jumpinggene）：可以在基因组内移动位置的基因。

假基因（pseudogene）：不产生有功能产物的基因。第二节原核生物基因表达的调控一、原核生物基因表达调控的水平二、转录水平的调控2、乳糖操纵子表达调控2）乳糖操纵子结构基因表达产物3）阻遏蛋白的负性调节作用有乳糖存在时，结构基因表达CyclicAMP(cAMP)cAMP-CAP当培养基中乳糖浓度降低而葡萄糖浓度升高时5）乳糖操纵子的双调控系统3、色氨酸操纵子的表达调控1）色氨酸操纵子的结构OTrp操纵子的trpE基因5´－端“前导序列”前导肽由于基因表达必然消耗一定的能源和前体物，相对于阻遏和弱化作用，反馈抑制作用更为经济和高效。终产物Trp对催化分支途径几步反应的酶具有反馈抑制作用。研4、阿拉伯糖操纵子的双向控制
Ara操纵子是控制分解代谢途径的另一调控
系统。
特点：调节蛋白既可起正调控作用，又可起负调
控作用。
组成：Ｒ：araC基因编码调节蛋白AraC蛋白；
Ｏ：O1不参与调控；O2：AraC蛋白负调
控结合位点；
Ｉ：调节位点，CAP-cAmP复合物结合位
点，AraC蛋白正调控结合位点。调控：
①诱导物阿拉伯糖和cAMP同时存在：
Ara与AraC蛋白复合物结合在Ｉ位点，
CAP-cAMP复合物结合I位点，基因转录开启；
②在没有诱导物阿拉伯糖和cAMP时：AraC
蛋白同时与I和O2结合，DNA构型发生改变，形成一个紧密的环结构，抑制表达。
三、翻译水平的调控1、核糖体蛋白质合成的自体调控
核糖体蛋白质与rRNA的结合部位同编码核糖体蛋白的mRNA的结合部位有同源性，而且某些核糖体蛋白的mRNA其部分二级结构与rRNA的部分二级结构相似，二者都能与起调控作用的核糖体蛋白质相结合，只是rRNA的结合能力强于mRNA。
一旦rRNA的合成减少或停止，游离的核糖体蛋白开始积累。这些多余的核糖体蛋白就会与本身的mRNA结合，从而阻断自身的翻译，同时也阻断同一多顺反子mRNA下游其他核糖体蛋白质编码区的翻译，使核糖体蛋白质的合成和rRNA的合成几乎同步地停止。2、细菌营养缺乏调控
严紧反应（stringentresponse）：当细菌发现它们自己生长在饥饿条件下，缺乏维持蛋白质合成的氨基酸时，它们将大部分活性区域都关闭掉。
研究发现，在氨基酸缺乏时，菌株能合成鸟苷四磷酸（ppGpp）和五磷酸（pppGpp），GTP+ATP→pppGpp+AMP→ppGppppGpp的主要作用可能是影响RNA聚合酶与启动子结合的专一性，从而成为细胞内严紧控制的关键。当细胞缺乏氨基酸时产生ppGpp，可在很大范围内做出应急反应，如抑制核糖体和其他大分子的合成，活化某些氨基酸操纵子的转录表达，抑制与氨基酸运转无关的转运系统，活化蛋白水解酶等。3、反义RNA对基因表达的调控此调节物RNA的作用可能有两种机制：
（1）和靶核苷酸顺序形成双链区，直接阻碍其功能，如翻译的起始；
（2）在靶分子的部分区域形成双链区，改变其它区域的构象，从而影响其功能。
共同特点：改变靶顺序的二级结构，控制其活性。一、真核生物基因组特点3、单顺反子
真核基因的转录产物一般是单顺反子。
单顺反子
一个编码基因转录生成一个mRNA分子，并指导翻译一条多肽链。
4、重复序列
真核生物基因普遍存在重复序列。
根据重复频