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南师附中高中生物竞赛辅导课件-生化与分子15基因表达控制PPT优秀课件

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高一生物基因表达调控PPT课件

高一生物基因表达调控PPT课件
阻遏蛋白
诱导物
O Lac Z
Lac Y lac A
转录 翻译
mRNA
无活性的 阻遏蛋白
β-半乳糖苷酶 β-半乳糖苷通透酶 β-半乳糖苷乙酰转移酶
第15页/共44页
• （四）协调调节 • 负性调节与正性调节协调合作
• 阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用 • 如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从P
上解聚仍无转录活性
• 特异因子--决定RNA聚合酶对启动子 序列的特异识别和结合能力
• 阻遏蛋白--结合操纵序列 • 激活蛋白--结合启动序列邻近的
DNA序列 正性调节 CAP
第7页/共44页
• 真核生物：转录因子 • 反式作用因子（trans-acting factor）--通过与特异的顺式作用元件相互
作用反式激活另一基因的转录的蛋白质因子. • 顺式作用 自身基因 • 顺式作用蛋白
5 葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用哪一种糖，为什么？ 6、真核基因组与原核基因组的区别
第36页/共44页
基因研究大事记
• 1990.10 国际人类基因组计划启动
• 1999.9 中国获准加入人类基因组计划.负 责测定人类基因组全部序列的1%,已就是3号染 色体上的3000万个碱基对.中国是继美、英、 日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参 与国，也是唯一的发展中国家.
λ噬菌体
48531bp(104)ELeabharlann 病毒172282bp(105)
• 问题和困难:人类基因组庞大 分散 断裂 重复 多 态性
• 二 基因转录调控元件
• 真核生物结构基因上游存在一些调控区序列
• 顺式作用元件(cis-a第c38t页in/共g44页element): 指在基因调

生物化学》ppt课件14.第十四章-基因表达调控

生物化学》ppt课件14.第十四章-基因表达调控
操纵子(operon)是原核生物中几个功能相关的 结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协 同单位。操纵子的本质是DNA序列。
1.操纵子的结构与功能
一个操纵子=调节序列+启动序列+操纵序列+编码序列
⑴调节序列(inhibitor,I):编码一种阻遏蛋白(repressor) 。 ⑵启动序列(promoter,P):结合RNA聚合酶，启动转录。 ⑶操纵序列(operator,O):阻遏蛋白的结合位点。 ⑷编码序列(coding sequence):编码功能性蛋白，2~6个。
第一节 基因表达调控的 概念和原理
(Concept and principle： Regulation of Gene Expression)
一、基因表达调控的概念
(一)基因表达(gene expression) 是指基因经过
转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白 质分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
转录激活域
谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 (二聚化结构域)
1.同源结构域
2.锌指
3.碱C
H
C
Cys
H
His
其他氨基酸
(四)真核生物基因表达调控模式
1.真核生物基因表达调控较复杂，除转录起始阶段 受到调节外，在转录后水平、翻译水平及翻译后水平 等均受调控。
2.真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的 转录起始复合物。
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。
2.特异转录因子(special transcription factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时

基因的表达和调控PPT讲稿

基因的表达和调控PPT讲稿

调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白
阻遏蛋白
正转录调控
负转录调控
正转录调控 如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入 这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的调控 正转录调控。
✓ 在正控诱导系统中，诱导 物的存在使激活蛋白处于活 性状态，转录进行。
✓ 在正控阻遏系统中，效应 物分子的存在使激活蛋白处 于非活性状态，转录不进行。
• 当基因转录使转录产物（RNA）到
不同长度时，核糖体会在对应的 DNA位置上；此时RNA可以形成 某种形式的二级结构；由此决定延 伸复合物的结合能力，从而决定基 因能否继续转录。
细菌的应急反应
• 细菌有时会碰到紧急状况，比如氨基酸饥饿－
－氨基酸的全面匮乏。为了紧缩开支，渡过难 关，细菌会产生一个应急反应－－停止包括生 产各种RNA、糖、脂肪和蛋白质的几乎全部 生物化学反应过程。
时被关闭。这种“开-关”(on-off)活性是通过调节转录来建立的。
即通过调节mRNA的合成来实现的
✓ 一个系统处于“off”状态时可能是本底水平的基因
表达，常常是每世代每个细胞合成1～2个mRNA分 子和极少量的蛋白质分子。必须明白所谓“关”实 际的意思是基因表达量特别低，或者无法检测。
5．1 原核基因表达调控总论
• 实施这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸
(ppGpp)和鸟苷五磷酸(pppGpp)。产生这两 种物质的诱导物是空载tRNA。
• 当氨基酸饥饿时，细胞中便存在大量的不带氨基
酸的tRNA，这种空载的tRNA会激活焦磷酸转 移酶，使ppGpp大量合成。
• ppGpp的出现会关闭许多基因，以应付这种紧
• 在负转录调控系统中，调节基因的物质是阻

(新)南师附中生物竞赛辅导公开课PPT生物化学13基因表达调控(56张)

(新)南师附中生物竞赛辅导公开课PPT生物化学13基因表达调控(56张)
真核基因的调节蛋白
反式作用因子 由某一基因表达产生的蛋白质因子，
通过与另一基因的特异的顺式作用元件相 互作用，调节其表达。
这种调节作用称为反式作用 还有蛋白质因子可特异识别、结合自 身基因的调节序列，调节自身基因的表达， 称顺式作用
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真核生物
顺式作用元件 ——可影响自身基因表达活性的DNA序列
DNA B
转录起始点
A
编码序列
不同真核生物的顺式作用元件中也会发现一些共 有序列 ，如TATA盒、CAAT盒等
根据顺式作用元件在基因中的位置、转录激活作 用的性质及发挥作用的方式，分为启动子、增强子、 沉默子
位点
• 调控机制
• Lac阻遏物与O序列结合：
结构基因关闭
（负调控）
• Lac阻遏物与诱导剂结合：
不与O序列结合，结构基因开放
（二）阻遏蛋白的负性调节
调节基因
DNA
I
mRNA
pPol O Z Y A
阻遏蛋白
没有乳糖存在时
• 阻遏蛋白对于O序列的结合并非是经久不变
的，而是有一个10～20分钟的半衰期。
三、基因表达的方式
按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：
（一）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
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基因表达PPT教学课件

基因表达PPT教学课件
温 故 知 新
１、基因表达包括哪些过程 :?转录和翻译
２、细胞分化过程是不同基因进行表达的果,
那么,分化后不同细胞的遗传物质相同吗 ?
３、原核生物和真核生物基因表达的调控相同吗?
４、比较原核细胞和真核细胞基因结构的异同：
第三节 基因表达的调控
生物体内每个细胞都含有该物种的一整套 基因，但是，这些基因并不是同时都在表达。 比如单细胞的细菌，就能够根据环境的变化， 开启或关闭某些基因，以便迅速合成它所需要 的蛋白质，停止合成它不需要的蛋白质。多细 胞生物体内基因的表达更为复杂。生物体内的 基因之所以能够有序地表达，是因为细胞内存 在着对基因表达的调控机制，这种调控机制是 生物体所不可缺少的。
3、积极作用：世界多极化是建立在各种力 量相互依存又相互制约的基础上，因此
（1）、有利于避免新的世界大战的爆发； （2）、有利于削弱和抑制霸权主义和强权
政治； （3）、有利于推动建立公正合理的国际政
治经济新秩序； （4）、有利于世界的和平、稳定、发展。
3、正确认识世界各种力量：
（1）美国极力维护其惟一超级大国地位；
围绕美伊战争，世界上发生了几个分裂：联合国分裂为主战 和反战两方，北约内部出现和平解决与军事打击之争的“裂 痕”，欧盟也分化为以法、德为代表的反战派和以英、西为 代表的主战派。“这无疑表明，世界多极化趋势在发展，各 种力量的重新组合并没有结束。
这场单极与多极的较量，“核心问题是：二十一世纪的国际事 务，到底是一个国家说了算，还是有事大家商量着办”。表面 上看美国单极霸权横冲直撞，可以在这场不对称战争中达到推 翻萨达姆政权的军事目的。但从深层次上看，美国失去了人心， 失道寡助，美国的战略目的——建立以美国主导的单极世界秩 序，则很难实现。(有什么好处？）

2020年南师附中高中生物竞赛辅导课件-生化与分子15基因表达控制(共55张PPT)【优秀课件】

2020年南师附中高中生物竞赛辅导课件-生化与分子15基因表达控制(共55张PPT)【优秀课件】

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（一）乳糖操纵子的阻遏：
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属于阻遏型操纵子，主要参与 Nhomakorabea调控一系列用于色氨酸合成代
谢的酶蛋白的转录合成。当细
胞内缺乏色氨酸时，此操纵子
开放，而当细胞内合成的色氨
酸过多时，此操纵子被关闭。
2020年南师附中高中生物竞赛辅导课 件-生化 与分子 15基因 表达控 制(共5 5张PPT )【优 秀课件 】
操纵子处于开放状态，其辅阻
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2．反式作用因子：反式作用因
子（trans-acting factor）又称为 分子间作用因子，指一些与基因 表达调控有关的蛋白质因子。 反 式作用因子与顺式作用元件之间 的共同作用，才能够达到对特定 基因进行调控的目的。
信 息 区 — — 由 一 个 或 数 个 结 构 基 因 串 联 在 一 起 组 成 。
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生化基因表达与调控 ppt课件

基因表达调控失控下疾病的发生机制
1
1 基因表达
目录
CONTENTS
2 基因表达调控 3 例：血红蛋白病
2
№.1
（gene express
是指细胞在生命过程中，把储 存在DNA顺序中遗传信息经过转 录和翻译，转变成具有生物活性 的蛋白质分子。
3
基因表达
“ 生物体内的各种功能蛋白质和酶都是同相应
的结构基因编码的。同一基因在不同组织能生 成不同的基因产物来源于不同组织的类似蛋白， 可以由同一基因编码产生，这种现象首先是由 于基因中的增强子等有组织特异性，它能与不 同组织中的组织特异因子结合，故在不同组织 中同一基因会产生不同的转录物与转录后加工 作用。
α和β珠蛋白基因。还有少见类型是由 ”
其他珠蛋白基因异常所致。 12
α地中海贫血
α珠蛋白基因缺失或缺陷导致α珠蛋白链合成受抑制,称
为α地中海贫血。正常人自父母双方各继承2个α珠蛋白基
因(αα/αα)。患者临床表现的严重程度取决于遗传有缺陷
α基因的数目。α链合成减少使含有此链的三种血红蛋白
(HbA,HbA₂,HbF)合成减少。在胎儿及新生儿导致γ链过
9
DNA甲基化、组蛋白修饰及RNA
“分子的作用可在不同层面影响
DNA分子的表达，其中任何环节 出现错误都会导致不同的表达错 误，从而引发人类疾病。
例如：血红蛋白病、家族性高胆 ”
固醇血症、肿瘤等。
10
血红蛋白病
“ 珠蛋白肽链合成数量异常(地中海贫血)
异常血红蛋白病
α地中海贫血
β地中海贫血
镰状细胞贫血
力高，加重组织缺氧。
14
异常血红蛋白病
异常血红蛋白病是一组遗传性珠蛋白链结 构异常的血红蛋白病，珠蛋白链出现单个或双 氨基酸替代、缺失、插入、链延伸、链融合等 肽链结构改变导致血红蛋白功能和理化性质的 变化或异常,表现为珠蛋白链多聚体形成(镰状 细胞贫血)、氧亲和力变化、形成不稳定血红 蛋白或高铁血红蛋白等,以溶血、发绀、血管 阻塞为主要临床表现。
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南师附中高中生物竞赛辅导课件-生化 与分子 15基因 表达控 制PPT 优秀课 件
当培养基中乳糖浓度降低而葡萄糖浓度升高时
细胞中 cAMP 浓度降低
缺乏乳糖与阻抑蛋白结合
CRP 失活
CRP 及 RNA 聚合酶不能与 启动基因结合
阻抑蛋白与操纵基因结合
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四、基因表达的生物学意义
（一）适应环境、维持生长和增 殖。 （二）维持个体发育与分化。
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操 纵 基 因 （ 0perater） — — 为 阻 抑 蛋 白 结 合 位 点 。
信 息 区 — — 由 一 个 或 数 个 结 构 基 因 串 联 在 一 起 组 成 。
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第一节 基因表达调控基本概 念与原理
一、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。
人类基因组DNA中约含5万个基因， 但在某一特定时期，只有少数的 基因处于转录激活状态，其余大 多数基因则处于静息状态。一般 来说，在大部分情况下，处于转 录激活状态的基因仅占5%。 通 过基因表达以合成特异性蛋白质， 从而赋予细胞以特定的生理功能
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（二）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
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基 因 的 组 织 结 构 及 顺 式 作 用 元
件
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乳糖操纵子的结构基因及其表 达产物
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二、乳糖操纵子的调控机制 （一）乳糖操纵子的诱导：
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2．反式作用因子：反式作用因
子（trans-acting factor）又称为 分子间作用因子，指一些与基因 表达调控有关的蛋白质因子。 反 式作用因子与顺式作用元件之间 的共同作用，才能够达到对特定 基因进行调控的目的。
转录产物为单顺反子： 南师附中高中生物竞赛辅导课件-生化与分子15基因表达控制PPT优秀课件
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核生物中基因表达的调控机制 南师附中高中生物竞赛辅导课件-生化与分子15基因表达控制PPT优秀课件 较原核生物复杂得多，许多细 节还未弄清楚。就人类染色体 DNA而言，就有30亿个碱基对， 估计约有5万个基因。
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l色氨酸操纵子的调控还涉及转录衰减
(attenuation)机制。即在色氨酸操纵子第一个结
构基因与启动基因之间存在有一衰减区域，当细
胞内色氨酸酸浓度很高时，通过与转录相偶联的
翻译过程，形成一个衰减子结构，使RNA聚合酶
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（二）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。
或形态，以适应内外环境的改变。
二、基因表达的时间性及空间性
（一）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。
（二）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。
三、基因表达的方式
（一）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）。
l以原核生物乳糖操纵子(Lac operon)
为例，其控制区包括调节基因（阻遏
基因），启动基因（其CRP结合位点 位于RNA聚合酶结合位点上游）和操 纵基因；其信息区由β-半乳糖苷酶基 因（lacZ），通透酶基因（lacY）和
乙酰化酶基因（lacA
控制区
信息区
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促使阻抑蛋白与操纵基因分离
基因转录激活
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（一）乳糖操纵子的阻遏：
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第二节 原核基因转录调节
存在于原核生物中的一种主要的 调控模式是操纵子（operon）调 控模式，该模式也见于低等真核 生物中。 在原核生物中，若干结 构基因可串联在一起，其表达受 到同一调控系统的调控，这种基 因的组织形式称为操纵子 （operon） 。
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基因转录被阻遏
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属于阻遏型操纵子，主要参与
调控一系列用于色氨酸合成代
谢的酶蛋白的转录合成。当细
胞内缺乏色氨酸时，此操纵子
开放，而当细胞内合成的色氨
酸过多时，此操纵子被关闭。
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3．顺式作用元件与反式作用因子 之间的相互作用：
l大多数调节蛋白在与DNA结合之前， 需先通过蛋白质-蛋白质相互作用，形 成二聚体或多聚体，然后再通过识别 特定的顺式作用元件，而与DNA分子 结合。这种结合通常是非共价键结合。
2020年
高中生物竞赛
生物化学与分子生物学
2020 江苏南京
1
第十四章 基因表达调控
Chapter 14 Regulation of
Gene Expression
通过基因表达，DNA中的遗传信 息即可用以决定细胞的表型和生 物形状。但是，基因的表达随着 组织细胞及个体发育的阶段的不 同，随着内外环境的变化的不同， 而表现为不同的基因的表达。
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原核生物中的反式作用因子主 要分为特异因子、激活蛋白和 阻遏蛋白； 而真核生物中的反式作用因子 通常称为转录因子。
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操纵子处于开放状态，其辅阻
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遏蛋白不能与操纵基因结合而 阻遏转录。 而当色氨酸合成过 多时，色氨酸作为辅阻遏物与 辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋 白，后者与操纵基因结合而使
基因转录关闭。
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五、基因表达调控的基本原理
（一）基因表达的多级调控： 基 因表达调控可见于从基因基因表 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。
殊顺序。
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