原核基因表达调控资料讲解

原核生物基因表达调控概述基因表达调控是生物体内基因表达调节控制机制，使细胞中基因表达的过程在时间，空间上处于有序状态，并对环境条件的变化做出适当的反应复杂过程。

1.基因表达调控意义在生命活动中并不是所有的基因都同时表达，代谢过程中所需各种酶和蛋白质基因以及构成细胞化学成分的各种编码基因，正常情况下是经常表达的，而与生物发育过程有关的基因则需在特定的时空才表达，还有许多基因被暂时的或永久的关闭而不来表达。

2.原核基因表达调控特点原核生物基因表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步骤中。

这种调控多以操纵子为单位进行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达即经济又有效，保证其生命活动的需要。

调控主要发生在转录水平，有正、负调控两种机制在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构，RNA 聚合酶的功能、蛋白质因子及其他小分子配基的相互作用。

细菌的转录和翻译过程几乎在同一时间内相互偶联。

细胞要控制各种蛋白质在不同时期的表达水平，有两条途径：（1）细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度，这是一条经济的途径，可减少从mRNA合成蛋白质的小分子物质消耗，这是生物长期进化过程中自然选择的结果，这种控制称为转录水平调控。

（2）在mRNA合成后，控制从mRNA翻译肽链速度，包括一些与翻译有关的酶及其复合体分子缔合的装配速度等过程。

这种蛋白质合成及其基因表达的控制称为翻译水平的调控。

二.原核生物表达调控的概念（1）细菌细胞对营养的适应细菌必须能够广泛适应变化的环境条件。

这些条件包括营养、水分、溶液浓度、温度，pH等。

而这些条件须通过细胞内的各种生化反应途径，为细胞生长的繁荣提供能量和构建细胞组分所需的小分子化合物。

（2）顺式作用元件和反式作用元件基因活性的调节主要通过反式作用因子与顺式作用元件的相互作用而实现。

反式作用因子的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列在同一个DNA分子上。

RNA聚合酶是典型的反式作用因子。

原核生物基因表达的机理及其调控原核生物是一类单细胞生物，其基因组包括细胞质内的DNA和可能存在于外部的质粒DNA。

基因是生命的基本单位，通过基因表达来实现细胞内各种生物活动的调节、协调和控制。

这里将重点介绍原核生物基因表达的机理及其调控。

基因表达的三个步骤基因表达分为三个主要步骤：转录、翻译和调节。

转录是指将DNA序列转换成RNA序列的过程；翻译是指RNA序列被翻译成氨基酸序列的过程，进而合成蛋白质；调节是指生物体在不同状态下对基因表达的调整和控制。

转录的机理和调控转录是从DNA合成RNA的过程。

在细胞内，RNA聚合酶是起主导作用的酶，可以将位于DNA模板链上的核苷酸与其形成互补配对的核苷酸连接起来，从而合成RNA，这个过程是由DNA模板指导的。

在原核生物中，转录过程相对简单。

细菌细胞中，只有一个RNA聚合酶可以完成所有RNA的合成，并且细菌细胞中的大多数基因都是成串排列的，构成的连续片段被称为“操纵子”。

细菌的一个操纵子通常包含3个区域，启动子、结构基因和终止子。

其中，启动子包含一段特别的DNA序列，被RNA聚合酶认识为转录起点，使得RNA聚合酶可以将核苷酸序列转录为RNA。

结构基因由串联的核苷酸序列组成，决定了合成的RNA分子序列构建。

终止子是一些DNA序列，确定RNA聚合酶在终止转录时的位置。

转录过程中的调控非常重要。

原核生物常常通过启动子区域的开放或关闭调控基因的转录。

这可以通过转录因子的作用来实现。

例如，细菌的“cap结构”和“UTR”可以帮助细胞发现起始位置。

激活蛋白可以缠绕到基因区域，启动转录酶的工作进程。

还有其他的转录因子，他们的作用是为转录酶提供指导信号。

翻译的机理和调控翻译是在RNA模板的指导下，由核糖体将合成的氨基酸序列合成成蛋白质的过程。

在原核生物中，翻译是通过紧密联系的核糖体和RNA复合物实现的。

核糖体由大大小小两个亚基组成，并特异地识别不同氨基酸。

它通过扫描RNA序列来寻找指定的起始区域（起始密码子），并始终按照特定的氨基酸序列连接合成蛋白质。

原核生物基因表达调控的基本结构单元介绍
原核生物是一类单细胞生物，其基因表达调控的基本结构单元通常包括以下几个主要组成部分：
1. 启动子（Promoter）：启动子是基因的调控区域之一，位于基因的上游区域，通常包含一个TATA盒等核酸序列。

启动子的作用是吸引RNA聚合酶，这是一个关键的酶，用于合成RNA 的新链。

RNA聚合酶结合到启动子后，开始转录过程。

2. 运算子（Operator）：运算子是原核生物中的一段DNA序列，通常位于启动子和基因之间。

它是一种特定的序列，可以与调控蛋白质（如诱导子或抑制子）结合，以控制基因的转录。

当运算子结合到调控蛋白质时，可以影响RNA聚合酶的能力。

3. 基因（Gene）：基因包含了编码蛋白质的DNA序列，其转录和翻译会产生蛋白质。

基因的启动子和终止子之间的DNA序列被转录为RNA，然后通过翻译产生蛋白质。

4. 调控蛋白质：原核生物中，调控蛋白质是一类能够与运算子结合的蛋白质，可以在基因表达调控过程中起到关键作用。

有诱导子（inducers）和抑制子（repressors）两种类型的调控蛋白质。

诱导子能够激活基因的转录，而抑制子能够阻止或减慢基因的转录。

5. RNA聚合酶：RNA聚合酶是一种酶，它负责合成RNA链的新链。

RNA聚合酶在启动子的帮助下结合到DNA，并开始转录过程。

它在原核生物的基因表达调控中起到关键作用，因为它决定了是否会合成特定基因的RNA。

这些基本结构单元共同协同工作，以确保原核生物的基因表达调控能够适应环境的变化，使细胞能够在不同条件下产生所需的蛋白质。

这一过程是原核生物的适应性和生存的关键。

原核⽣物基因表达调控概述原核⽣物基因表达调控概述基因表达调控是⽣物体内基因表达调节控制机制，使细胞中基因表达的过程在时间，空间上处于有序状态，并对环境条件的变化做出适当的反应复杂过程。

1.基因表达调控意义在⽣命活动中并不是所有的基因都同时表达，代谢过程中所需各种酶和蛋⽩质基因以及构成细胞化学成分的各种编码基因，正常情况下是经常表达的，⽽与⽣物发育过程有关的基因则需在特定的时空才表达，还有许多基因被暂时的或永久的关闭⽽不来表达。

2.原核基因表达调控特点原核⽣物基因表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终⽌的每⼀步骤中。

这种调控多以操纵⼦为单位进⾏，将功能相关的基因组织在⼀起，同时开启或关闭基因表达即经济⼜有效，保证其⽣命活动的需要。

调控主要发⽣在转录⽔平，有正、负调控两种机制在转录⽔平上对基因表达的调控决定于DNA的结构，RNA 聚合酶的功能、蛋⽩质因⼦及其他⼩分⼦配基的相互作⽤。

细菌的转录和翻译过程⼏乎在同⼀时间内相互偶联。

细胞要控制各种蛋⽩质在不同时期的表达⽔平，有两条途径：（1）细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度，这是⼀条经济的途径，可减少从mRNA合成蛋⽩质的⼩分⼦物质消耗，这是⽣物长期进化过程中⾃然选择的结果，这种控制称为转录⽔平调控。

（2）在mRNA合成后，控制从mRNA翻译肽链速度，包括⼀些与翻译有关的酶及其复合体分⼦缔合的装配速度等过程。

这种蛋⽩质合成及其基因表达的控制称为翻译⽔平的调控。

⼆.原核⽣物表达调控的概念（1）细菌细胞对营养的适应细菌必须能够⼴泛适应变化的环境条件。

这些条件包括营养、⽔分、溶液浓度、温度，pH等。

⽽这些条件须通过细胞内的各种⽣化反应途径，为细胞⽣长的繁荣提供能量和构建细胞组分所需的⼩分⼦化合物。

（2）顺式作⽤元件和反式作⽤元件基因活性的调节主要通过反式作⽤因⼦与顺式作⽤元件的相互作⽤⽽实现。

反式作⽤因⼦的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列在同⼀个DNA分⼦上。