基因表达调控的基本内容
生物化学 5-基因表达调控
个基因或一些功能相近的基因表达（生物体内基因表达）的开启、
关闭和表达强度的直接调节。
它是生物在长期进化过程中逐渐形成的精确而灵敏的生存 能力和应变能力，是生物赖以生存的根本之一。
二、基因表达的方式
（一）组成性表达(constitutive gene expression)
指不大受环境变动而变化的一类基因表达。其中某些基因表 达产物是细胞或生物体整个生命过程中都持续需要而必不可少的， 这类基因可称为管家基因(housekeeping gene)，这些基因中不少
性。
• 当有葡萄糖存在时， cAMP浓度较低， cAMP与CAP 结合受阻，lac操纵子表达下降。
（4）协调调节
Lac阻遏蛋白负性调节与cAMP正性调节两种机制协调合作 • 无乳糖，无诱导物时，转录作用被I表达的阻遏蛋白所阻断。 • 有诱导物时，诱导物与阻遏蛋白结合，使其变构，从操纵基
因上解离出来。
调节基因
β －半乳糖苷酶
2、阻遏蛋白 的负性调节
没有乳糖存在时，lac操纵子处于阻
遏状态。I序列表达的lac阻遏蛋白与
O序列结合，阻碍RNA聚合酶与P序 列结合，抑制转录启动。
有乳糖存在时，lac 操纵子可被诱导。
别乳糖作为诱导剂分子结合阻遏 蛋白，使蛋白构象变化，导致阻 遏蛋白与O序列解离，发生转录
基因产物特异识别、结 合其它基因的调节序列， 调节其它基因的开启或
关闭称为反式调节
基因产物特异识别、 结合自身基因的调 节序列，调节自身 基因的开启或关闭 称为顺式调节
DNA
a
A A
反式调节
b
mRNA
蛋白质A
C
c
DNA
mRNA
顺式调节
基因表达调控ppt
车辆维护保养制度一、检查柴油、冷却水及废气处理箱用水是否充足，有无渗漏油、水现象。
二、检查柴油机机油量是否符合要求。
三、检查车辆是否有缺损件、各附件联接良好是否可靠。
四、排除行驶中出现的故障。
五、每次收车必须清洗废气处理箱防爆栅栏。
六、清洗空气滤清器；七、清洁、擦洗车辆。
第三节车辆一级保养(紧固、润滑)一、仔细清洗车辆各总成外部。
二、清洗空气滤清器，清除滤芯积尘，必要时更换滤芯，清洗废气处理箱及柴油机进气箱防爆栅栏拆开后清洗；三、检查柴油机、变速箱、后桥内润滑油面高度及油质，必要时添加或更换；检查液压油箱油面高度及油质，必要时添加或更换；四、检查各部件连接情况，如有松动，加以紧固，连接件损坏，予以更换。
重要检查部件有以下：1、柴油机及变速箱、后桥与车架的连接；2、前后桥半轴与轮毂之间的连接；3、检查传动轴紧固情况；4、各轮螺母的紧固情况；5、前、后板弹簧的紧固情况；6、废气处理系统及进气系统的紧固情况；7、车厢与车架的紧固情况；8、转向纵、横拉杆铰链的连接；9、驾驶室与车架的联接。
五、检查并调整风扇和发动机皮带松紧程度(在皮带中部用手压下时，皮带应被压下15mm~25mm)，如过松或过紧都应予以调整。
第四节二级保养保养间隔：每行驶5000km保养项目：一、一级保养的所有项目；二、清洗机油滤清器和曲轴箱，并更换机油；三、用清洁的柴油或煤油清洗柴油滤清器滤芯和壳体，如有堵塞变形应予以更换。
四、用清洁柴油清洗柴油箱；五、清除活塞顶部积炭；六、检查调整气门间隙，必要时进行研磨；七、检查喷油压力以及雾化情况，必要时进行修理或更换零部件；八、检查离合踏板和制动踏板自由行程，必要时进行调整；九、检查制动摩擦片及制动鼓之间的间隙，必要时进行调整；十、保养启动电机和发动机；十一、检查前束和方向盘自由转动量，必要时进行调整；第五节三级保养(全面解体、消除隐患)保养间隔：每行驶20000km保养项目：一、按二级保养所有项目进行保养；二、拆检柴油机总成，包括曲轴主轴承径向间隙，曲轴轴向间隙、配气相位、供油提前角、油嘴提前角、油嘴喷油压力，清洗气缸体、机油汲油盘滤网及主轴道；三、拆检调整离合器总成，润滑分离轴承及变速箱第一轴承；四、拆检变速箱总成，更换润滑油，润滑转向立柱上端轴承；五、拆检并清洗变速箱、后桥、差速器，按要求调节轴承松紧程度和锥齿的啮合情况，更换润滑油；六、拆检停车制动及工作制动制动器；七、保养启动电机、水泵等；八、拆检转向器，润滑转向节及纵、横拉杆各接头。
生物化学第十三章 基因表达调控
第十三章基因表达调控一、基因表达调控基本概念与原理：1．基因表达的概念：基因表达（gene expression）就是指在一定调节因素的作用下，DNA 分子上特定的基因被激活并转录生成特定的RNA，或由此引起特异性蛋白质合成的过程。
2．基因表达的时间性及空间性：⑴时间特异性：基因表达的时间特异性(temporal specificity)是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。
故又称为阶段特异性。
⑵空间特异性：基因表达的空间特异性（spatial specificity）是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。
故又称为细胞特异性或组织特异性。
3．基因表达的方式：⑴组成性表达：组成性基因表达（constitutive gene expression）是指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。
其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。
这类基因通常被称为管家基因（housekeeping gene）。
⑵诱导和阻遏表达：诱导表达（induction）是指在特定环境因素刺激下，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。
这类基因称为可诱导基因。
阻遏表达（repression）是指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。
这类基因称为可阻遏基因。
4．基因表达的生物学意义：①适应环境、维持生长和增殖。
②维持个体发育与分化。
5．基因表达调控的基本原理：⑴基因表达的多级调控：基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物合成的各个阶段，因此基因表达的调控可分为转录水平（基因激活及转录起始），转录后水平（加工及转运），翻译水平及翻译后水平，但以转录水平的基因表达调控最重要。
⑵基因转录激活调节基本要素：①顺式作用元件：顺式作用元件（cis-acting element）又称分子内作用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。
第14章 原核生物基因表达调控
第14章原核生物基因的表达调控重点：操纵子的结构特点和功能；乳糖操纵子的正负调控；色氨酸操纵子的衰减作用。
难点：色氨酸操纵子的衰减作用。
第一节基因调控的基本定律一、基因调控水平二、基因和调控元件三、DNA结合蛋白一、基因调控水平基因表达的调控可以发生在DNA到蛋白质的任意节点上，如基因结构、转录、mRNA 加工、RNA的稳定性、翻译和翻译后修饰。
二、基因和调控元件基因：是指能转录成RNA的DNA序列。
结构基因：编码代谢、生物合成和细胞结构的蛋白质。
调节基因：产物是RNA或蛋白质，控制结构基因的表达。
其产物通常是DNA结合蛋白。
调控元件：不能转录但是能够调控基因表达的DNA序列。
三、DNA结合蛋白调控蛋白通常含有与DNA结合的结构域，一般由60-90个氨基酸组成。
在一个结构域中，只有少数氨基酸与DNA接触。
这些氨基酸（包括天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、赖氨酸和精氨酸）常与碱基形成氢键，或者与磷酸核糖骨架结合。
根据DNA结合结构域内的模体，可以将DNA结合分成几种类型（图16.2）。
第二节大肠杆菌的乳糖操纵子一、操纵子结构二、正负调控三、乳糖操纵子四、lac突变五、正控制一、操纵子结构原核和真核生物基因调控的主要差异在于功能相关的基因的组成。
细菌的功能相关的基因常常排列在一起，并且由同一启动子控制。
一群一起转录的细菌的结构基因（包括其启动子和控制转录的额外序列）称为操纵子。
二、正负调控转录水平上的调控主要有两种类型：负调控：gene ON 阻遏蛋白 OFF正调控：gene OFF 激活蛋白 ON诱导：活性阻遏蛋白 失活诱导因子＋非活性激活蛋白 活性阻遏：失活阻遏蛋白 活性共阻遏蛋白＋活性激活蛋白 失活三、乳糖操纵子乳糖操纵子是诱导型操纵子，当诱导物不存在时，阻遏蛋白结合到操纵序列上并阻止转录；当诱导物存在时，阻遏蛋白与诱导物结合后失去活性，转录才得以进行。
四、lac突变为了鉴定乳糖操纵子各个成分的功能，Jacob和Monod做了细菌的接合实验，其中供体菌的F’因子上也带有乳糖操纵子。
解释基因表达的调控机制。
解释基因表达的调控机制。
> 原题：解释基因表达的调控机制基因表达调控是指在细胞中控制基因转录和翻译的过程。
通过调控基因表达，细胞可以根据内外环境的需求来合成所需的蛋白质。
基因表达调控涉及多个环节和分子机制。
一、转录调控1. 转录因子：转录因子是一类可以与DNA结合的蛋白质，它们能够促进或抑制特定基因的转录。
转录因子的结合位点通常位于基因的启动子区域，它们可以通过调控转录复合物的形成来影响RNA聚合酶的结合和启动转录的过程。
2. 染色质修饰：染色质修饰是指对DNA及其相关的蛋白质进行化学修饰，从而改变染色质结构和可访问性。
例如，DNA甲基化可以抑制某些基因的转录，而组蛋白乙酰化则可以促进基因的转录。
二、转录后调控1. RNA剪接：RNA剪接是一种将RNA前体分子中的内含子去除，将外显子连结起来的过程。
通过不同的剪接方式，可以产生不同的mRNA亚型，从而影响蛋白质的翻译。
2. mRNA降解：mRNA降解是指将mRNA分解为较小的碎片，从而停止蛋白质的合成。
通过调控mRNA的稳定性，可以控制基因的表达水平。
三、翻译调控1. 转运调控：通过调控mRNA的转运过程，可以控制mRNA的定位和稳定性。
这种调控方式可以影响基因的表达水平。
2. 蛋白质修饰：蛋白质修饰是指在翻译后对蛋白质进行化学修饰的过程。
蛋白质修饰可以影响蛋白质的功能、稳定性和亚细胞定位。
综上所述，基因表达调控涉及转录调控、转录后调控和翻译调控等多个层面和分子机制。
这些调控机制相互作用，共同影响基因的表达水平和细胞的功能。
对这些调控机制的深入研究，有助于我们更好地理解生物体的发育、生长和适应环境的能力。
基因表达调控
第一节 基因表达调控的基本原理
目录
一、基因表达的基本方式
按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：
1、组成性表达
某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持 续表达，通常被称为 管家基因(housekeeping gene)。无论表达水平高低，管家基因较少受环 境因素影响，这类基因表达被视为组成性基因 表达。
（一）调控序列（顺式作用元件）
可影响自身基因转录活性的DNA序列。
调控序列
顺式作用元件 启动子
结构基因
RNA-pol等
反式作用因子
调节蛋白
目录
1. 启动子
真核基因启动子是RNA聚合酶结 合位点周围的一组转录控制组件，至 少包括一个转录起始点以及一些功能 组件。如TATA盒。
目录
2. 增强子(enhancer)
目录
目录
六、转录后加工水平的调控 七、翻译水平的调控
目录
小结
1. 基因表达和基因表达调控的概念 2. 基因表达调控的多级调控模式 3. 转录起始调节的要素
顺式作用元件与反式作用因子 4.操纵子概念及乳糖操纵子调控机理
目录
绝大多数调节蛋白质结合DNA前，需通 过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体 (dimer)或多聚体(polymer)。属于蛋白质蛋白 质相互作用.
目录
1. 调节蛋白分类
通用转录因子(general transcription factors) 是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。TFⅠ、Ⅱ、Ⅲ。
基因 激活
转录起始 转录后加工 mRNA降解
蛋白质翻译 翻译后加工修饰 蛋白质降解等
基因表达与调控
基因表达与调控基因是生物体内蛋白质合成的基本单位，而基因表达与调控则是指基因在不同细胞类型和生理状态下的活性水平调节。
通过基因表达与调控，细胞能够在不同环境中正确地产生所需的蛋白质，从而维持生命的正常功能。
本文将从基因表达、基因调控以及相关机制等方面进行论述。
一、基因表达基因表达是指基因通过转录和翻译过程转化为蛋白质的过程。
基因表达分为几个步骤，包括转录和翻译。
转录是指DNA分子通过酶的作用，在细胞核内转录成RNA分子的过程。
翻译是指RNA通过核糖体和tRNA的配合作用，在细胞质中合成蛋白质的过程。
基因表达的过程中，遵循了中心法则，即DNA→RNA→蛋白质。
二、基因调控基因调控是指通过调节基因的表达水平来控制细胞功能和生物体发育的过程。
基因调控的作用机制很多，包括转录水平的调控、RNA后转录调控以及转译后调控等。
转录调控是指通过控制转录过程中的启动子、转录因子和蛋白质复合体等因素的结合，来调节基因表达。
RNA后转录调控是指通过不同的RNA分子、非编码RNA以及miRNA 等调控因子，对RNA分子进行修饰和降解的过程。
转译后调控是指通过对已合成的蛋白质进行修饰、分解和定位等方式调节基因表达。
三、基因表达与调控的相关机制1. DNA甲基化DNA甲基化是指DNA分子中的一些Cytosine碱基通过甲基化酶的作用而被甲基基团修饰的过程。
DNA甲基化可以影响基因的表达，通常甲基化的基因会出现表达静默的现象，从而达到对基因的调控效果。
2. 转录因子转录因子是指能够与DNA特定区域结合，调控基因表达的蛋白质。
转录因子可以通过结合启动子区域，影响RNA聚合酶与DNA结合的能力，从而调控基因的转录过程。
转录因子的表达量和活性水平可以受到其他调控因素的影响，从而进一步调节基因的表达。
3. miRNAmiRNA（microRNA）是一种短链非编码RNA分子，具有调节基因表达的功能。
miRNA可以与靶基因的mRNA结合，通过抑制其翻译或降解来影响基因的表达水平。
基因表达的调控
细胞内信号通路调控
细胞内信号通路调控以信号传导为基础，控制基因表达和细胞命运的决策。
甲基化修饰
甲基化修饰是一种特殊的化学修饰，将甲基基团加到DNA或蛋白质Biblioteka ，从而 调控基因表达和染色质结构。
基因表达的调控
基因表达是生物体实现遗传信息传递和功能发挥的基础过程。了解基因调控 是深入探究生命的关键。
转录调控
转录调控通过调节RNA合成的频率和数量，控制基因的表达水平。传统的激活 子/抑制子和转录因子是转录调控的主要机制。
翻译调控
翻译调控发生在转录后，控制如何将mRNA转化为蛋白质。翻译调控可以调整蛋白质合成速度和水平，从而影响基因 功能。
剪接调控
剪接是转录后加工的一个关键步骤。剪接调控控制着如何选择mRNA中的外显 子和内含子，从而生成多样的转录产物。
核移位调控
核移位调控指的是调控蛋白质与基因组DNA的相互作用，影响真核基因的表 达水平和模式。
DNA甲基化调控
DNA甲基化调控是基因表达的一种重要方式，通过甲基化修饰基因组DNA，影 响基因的转录潜力和活性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2 适应型表达
诱导：在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活， 基因表达产物增加，该现象称为诱导。相应基因称为可 诱导的基因。 阻遏：基因对环境信号应答时被抑制，这种基因称 为可阻遏的基因。可阻遏基因表达产物降低的过程称 为阻遏。 可诱导或可阻遏基因除受启动序列或启动子与RNA聚 合酶相互作用的影响外，尚受其它机制调节（如：增 强子）。
•血红蛋白：红细胞
•鸟氨酸循环酶类：肝细胞
四、基因表达调控的基本原理
1、基因表达的多级调控：基因结构活化、 转录起始、 转录后加工及载运、 翻译及翻译后加工等。
2、基因转录激活调节的基本要素 （调控体系）
2.1 特异DNA序列：操纵子（原核） 顺式作用元件（真核）
操丛子(operator)：原核生物中由2个以上的编码序 列与启动序列、操纵序列以及其它调节序列在基因组 中成簇串联组成的基因调控单位。
的固有遗传信息指导下生成各种具有生物学功能的
RNA和蛋白质的过程。
2.1基因表达是转录和翻译的过程
基因表达是转录和翻译的过程，但不是所有的 基因表达都产生蛋白质，rRNA和tRNA的产生也属 于基因表达。
基因组内基因的数量非常庞大，但是只有少数
表达，大多数不表达或表达水平极低。
二、基因表达的方式
五、原核与真核基因表达调控的区别
1、真核基因与原核基因的结构特点 真核细胞基因组非常复杂：结构庞大、重复序列、不 连续性、单顺反子（一个编码基因转录、翻译生成一 条多肽链）
2、原核基因表达调控特点
σ 因子决定RNA聚合酶识别特异性
操纵子（元）模型的普遍性：多顺反子转录，通过调 控单个启动基因的活性来完成协调表达 阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性：负性调节占主导
基因表达调控的基本内容
一、基因表达的概念
1、基因（gene）：从遗传学讲，基因就是遗传的基 本单位或单元，具有编码RNA或多数情况下编码多肽功 能的信息单位。从分子生物学看，基因是负载特定遗 传信息的DNA分子片段。
2、基因表达(gene expression)：
基因表达（gene expression）：在基因组携带
Spatial Specificity (Tissue/Cell Specificity)
（一）时间特异性
按功能需要某一特定基因表达严格按特定的时间顺 序发生。 • 甲胎蛋白 •碱性磷酸酶 • 受精卵发育
（二）空间间特异性
指在个体生长、发育过程中，某种基因产物在个体 不同组织器官表达存在差异。又称细胞或组织特异 性。 •胰岛素
2.3 协调调节
在一定机制控制下，机能上相关的一组基因，无论 其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为 协调表达。这种调节称为协调调节。
三、基因表达的特点
（一）时间特异性（阶段特异性）
Temporal Specificity (Stage Specificity)
（二）空间特异性（ 组织/细胞特异性）
2.1 组成性表达(constitutive gene expression)
2.2 适应型表达(adaptive expression)
2.3 协调调节（coordinate regulation）
2.1 组成性表达
管家基因(housekeeping gene) ：在生物个体的几
乎所有细胞中持续表达，其表达产物对生命全过程都
阻遏蛋白介导的负性调节机制在原核生物普遍存在 反式作用因子(trans-acting factor)：某一基因的编码产物， 与其它基因的调节序列结合，调节其它基因的表达活性。大多 数反式作用因子是DNA结合蛋白
正性调节机制在真核生物普遍存在
3、转录调节的作用机理
转录调节的作用机理： DNA-蛋白质、 （基本形式） 蛋白质-蛋白质相互作用、 RNA聚合酶活性调节
3、转录调节的作用机理
3.1 DNA-蛋白质相互作用：反式调节因子与顺式作用 元件之间的特异识别及结合 这种结合通常是非共价结合 多数调节蛋白结合DNA前需通过蛋白质-蛋白质相互作 用形成二聚体或多聚体 3.2 蛋白质-蛋白质相互作用：二聚体是调节蛋白结 合DNA时最常见的形式，杂二聚体比同二聚体具更强的 DNA结合能力 3.3 RNA聚合酶：转录激活调节最终由RNA聚合酶活 性体现
3、真核基因表达调控特点
活性染色体结构变化：对核酸酶高度敏感、拓扑结 构变化、DNA碱基修饰、组蛋白减少 正性调节占主导
转录与翻译分隔进行 转录后修饰、加工
RNA聚合酶有三种
六、基因表达调控的多层次和复杂性
RNA 复制 复制 转录 逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
基因组 转录 转录后 翻译 翻译后
基因表达调控的多层次和复杂性
Multi-levels and Compliexity of Gene Expression Regulation
基因激活
DNA甲基化 组蛋白乙酰化
转录起始
转录后加工及转运 mRNA降解
DNA element, TF mRNA可变剪接、编辑 siRNA
翻译及翻译后加工 蛋白质降解
化学修饰 泛素化降解
七、基因表达调控是生物生长发育的基础
• 适应环境、维持增长和增殖
•维持细胞分化与体发育
（一）适应环境，维持细胞的正常生长与繁殖
与葡萄糖代谢有关的酶表达增强
细菌
与乳糖代谢有关的酶表达增强
（二）维持细胞分化和个体发育 多细胞生物
顺式作用元件（cis-acting element）：可影响自身基 因表达活性的DNA序列。包括启动子、增强子及沉默子 等。
2、基因转录激活调节的基本要素 （调控体系）
2.2 调节蛋白
原核：特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白
真核：转录因子（主要为反式作用因子） 原核基因调节蛋白都是一些DNA结合蛋白