《普通生物學(xué)》課件22基因表達(dá)調(diào)控

1、第四篇 遺傳與變異22 基因表達(dá)調(diào)控22 基因表達(dá)調(diào)控22.1 基因的選擇性表達(dá)是細(xì)胞特異性的基礎(chǔ)基因表達(dá) (gene expression), 是指基因組中特定的基因上所攜帶的遺傳信息，經(jīng)轉(zhuǎn)錄、翻譯等信息轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，指導(dǎo)合成具特定氨基酸序列的蛋白質(zhì)分子， 或轉(zhuǎn)錄后直接形成RNA產(chǎn)物的過程?；蚴窃趯Νh(huán)境因子和遺傳發(fā)育程序的反應(yīng)中, 在時間和空間上選擇性表達(dá)。 對基因表達(dá)過程的調(diào)節(jié)控制被稱為基因表達(dá)調(diào)控 (regulation of gene expression) 。基因表達(dá)調(diào)控研究可以 從分子水平上揭示生命活動的本質(zhì)。22 基因表達(dá)調(diào)控22.2 原核生物的基因表達(dá)調(diào)控大腸桿菌的乳糖操縱子模型

2、操縱子 只存在于原核生物中，由功能上彼此相關(guān)的幾個結(jié)構(gòu)基因和調(diào)控區(qū)所組成。1 .結(jié)構(gòu)基因 編碼蛋白質(zhì)或RNA的基因。2 .調(diào)節(jié)基因 參與其他基因表達(dá)調(diào)控的RNA或蛋白質(zhì)的編碼基因。3 .啟動子 RNA聚合酶識別和結(jié)合的DNA序列，與轉(zhuǎn)錄啟始相關(guān)。4 .操縱基因 調(diào)節(jié)基因所編碼的阻遏蛋白的結(jié)合序列。22 基因表達(dá)調(diào)控乳糖操縱子模型誘導(dǎo)表達(dá)，轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)-半乳糖苷酶-半乳糖苷透性酶-半乳糖苷乙酰基轉(zhuǎn)移酶22 基因表達(dá)調(diào)控22.3 真核生物的基因表達(dá)調(diào)控對于每一真核生物基因組來說, 有成千成萬個基因構(gòu)成。這些基因并不是在任何發(fā)育階段, 任何組織、器官中均處于活化的階段, 只有少數(shù)看家基因始終處于活化

3、狀態(tài)。多細(xì)胞生物的生長發(fā)育能夠有條不紊地進(jìn)行, 是由于組成 生物體的基因, 在時間上和空間上順序選擇表達(dá)的結(jié)果。22 基因表達(dá)調(diào)控KNAT1的異常表達(dá)22 基因表達(dá)調(diào)控真核生物基因表達(dá)調(diào)控是多層次的，包括基因組水平、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后、翻譯水平、翻譯后。但主要機制是轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要涉及3個組成成分的相互作用: RNA聚合酶；順式作用元件（特殊的DNA序列）；反式作用因子（主要是DNA結(jié)合蛋白）。22 基因表達(dá)調(diào)控22.3.1 不同的細(xì)胞有特異的基因表達(dá)方式真核細(xì)胞的特異性是他們表達(dá)特定的基因而造成的。不同的細(xì)胞有特異的基因表達(dá)方式22 基因表達(dá)調(diào)控22 基因表達(dá)調(diào)控22.3.2

4、異染色質(zhì)化與基因的表達(dá)失活（基因組水平上的基因表達(dá)調(diào)控）在細(xì)胞周期的不同階段遺傳物質(zhì)的包裝形式在發(fā)生變化。只有處在特定染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化區(qū)的基因才能表達(dá)。染色質(zhì)（分裂間期）：DNA、組蛋白、非組蛋白和少量的RNA。染色體（細(xì)胞分裂期）。常染色質(zhì)：轉(zhuǎn)錄（念珠狀結(jié)構(gòu)）或不轉(zhuǎn)錄（30nm纖維凝縮的染色質(zhì)環(huán)組成）。凝縮程度低。異染色質(zhì)：不轉(zhuǎn)錄。高度凝縮、衛(wèi)星DNA組成。22 基因表達(dá)調(diào)控染色體結(jié)構(gòu)22 基因表達(dá)調(diào)控性染色質(zhì)體與巴氏小體。玳瑁貓。22 基因表達(dá)調(diào)控22.3.4蛋白質(zhì)組裝啟動真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子、激活子、增強子22 基因表達(dá)調(diào)控基本轉(zhuǎn)錄起始過程22 基因表達(dá)調(diào)控真核生物的基因表

5、達(dá)調(diào)控22 基因表達(dá)調(diào)控22.3.5真核細(xì)胞的RNA轉(zhuǎn)錄后的加工1 .斷裂基因外顯子（編碼功能），內(nèi)含子（無編碼功能） 。內(nèi)含子邊界保守：5GTAG3 。22 基因表達(dá)調(diào)控真核生物基因結(jié)構(gòu)22 基因表達(dá)調(diào)控2 . RNA轉(zhuǎn)錄后加工(1)加帽7-甲基化鳥苷。保護前體RNA免受外核酸酶的降解、與40S核糖體亞基識別。(2)多聚腺苷酸化（100-200個腺苷酸）免受核酸酶降解、與mRNA從核內(nèi)輸入細(xì)胞質(zhì)有關(guān)。3. RNA剪接剪接體（splicesome）、U型sn RNPs和sn RNA。22 基因表達(dá)調(diào)控RNA加帽、多聚腺苷酸化和剪接22 基因表達(dá)調(diào)控22.4發(fā)育是在基因調(diào)控下進(jìn)行的22.4.1果蠅是研究發(fā)育的理想的模式生物基因異位表達(dá)的突變體、調(diào)控發(fā)育的基因、發(fā)育的圖式形成22 基因表達(dá)調(diào)控22.4.2基因在果蠅胚胎前后軸發(fā)育中的作用22 基因表達(dá)調(diào)控基因在果蠅胚胎