第六章基因在原核及真核体系中的表达

《原核基因表达》PPT课 件
欢迎大家来到今天的课堂！在本课件中，我们将深入了解原核基因表达的基 础概念，并探讨DNA和RNA之间的区别。
基因的转录和翻译的过程
1
转录
RNA合成，从DNA模板合成mRNA分子。
2
翻译
mRNA被翻译成蛋白质的氨基酸序列。
3
蛋白质折叠

蛋白质通过复杂的过程折叠成特定的形状，决定其功能。
RNA剪接的作用
1 多样性
RNA剪接通过重组外显子 和内含子，增加基因的多 样性。
2 调控基因表达
选择性的剪接产生不同类 型的mRNA，影响特定蛋 白质的表达。
3 调节细胞功能
剪接变体可以调节细胞内 信号转导和代谢途径。
原核和真核的基因表达差异
原核细胞
基因转录和翻译同时发生，没有剪接过程。
真核细胞
基因转录和翻译分离，有复杂的剪接和后转录修饰 过程。
应用举例和展望
医学
研究基因表达异常与疾病的 关联，开发新的治疗方法。
农业
提高农作物产量和抗性，改 良品种。
工业
利用基因工程技术生产高效 的工业酶和其他有用的化合 物。

第六章 原核基因表达调控模式
-- 乳糖(+)时, 葡萄糖（+）
二.乳糖操纵子调节机制
i基因
有诱导物时
P
O
Lac Z
Lac Y 转录
lac A
阻遏蛋白 阻遏物 蛋白亚基 无活性的 阻遏蛋白
翻译 转录水平低, 没有乳糖酶的合成 β- 半乳糖苷酶 β- 半乳糖苷通透酶 β- 半乳糖苷乙酰转移酶
mRNA
诱导物
第六章 原核基因表达调控模式
一.
概述
根据细菌酶的合成对环境的反应不同，分为:
组成酶 细菌酶 诱导酶
适Байду номын сангаас酶
阻遏酶
第六章 原核基因表达调控模式
3. 原核基因表达的多级调控
四个基本调控点: 基因活化 转录水平上的调控
最有效的调节环节
一.
概述
转录起始--- DNA元件与调控蛋白相互作用调控 mRNA加工成熟水平的调控 转录后水平上的调控 翻译及翻译后水平的调控
调节基因的产物-阻遏蛋白
负控诱导 负控阻遏 正控诱导
调控机制
负转录调控 (为主) 正转录调控
正控阻遏
调节基因的产物-激活蛋白
第六章 原核基因表达调控模式
负调控 Lac O 正调控 Ara O
一.
概述
诱
导 阻遏物 阻遏 诱导物 诱导
失活的阻遏物 失活的活性蛋白 阻遏
活化的激活蛋白 诱导物 诱导
Trp O
（1） 葡萄糖(+), 乳糖(–)时,
- 乳糖(–)时, 无别乳糖存在，阻遏蛋白与操纵子上的 O序列结合, 使操纵子处于关闭状态，三个结构基因 不表达。 - 葡萄糖(+)及cAMP浓度低时，CAP 活性低, 无 cAMP- CAP复合物形成。

基因调控是现阶段分子生物学研 究的中心课题。要了解动、植物 生长发育的规律、形态结构特征 和生物学功能，就必须弄清楚基 因表达调控的时间和空间概念。
基因表达调控(gene regulation)： 对从DNA到mRNA再到蛋白质这个过程 的调节就称为基因表达调控。
原核细胞基因的表达调控主要在转 录水平上进行。
某一代谢途径最终产物合成酶的基因 可以被这个产物本身所关闭。这种基 因被称为可阻遏基因，这些酶被称为 可阻遏酶，这个现象被称为可阻遏现 象，这些起阻遏作用的小分子被称为 阻遏物。
可阻遏基因
它们是一些合成各种细胞代谢过程 中所必须的小分子物质(如氨基酸、 嘌呤和嘧啶等)的基因，由于这类物 质在生命过程中的重要地位，这些 基因总是打开着的。只有当细菌生 活环境中有充分供应时，才关闭这 些基因，停止其合成。
正转录调控(Positive transcription regulation)。
负转录调控系统
负转录调控：调节基因产生阻遏蛋白 (repressor) ，与操纵区结合阻止结构 基因转录。作用部位是操纵区。
负控诱导： 阻遏蛋白不与诱导物结合时， 阻遏蛋白与操纵区相结合，结构基因不 转录，阻遏蛋白结合上诱导物时，阻遏 蛋白与操纵区分离，结构基因转录。
引言
原核生物和单细胞真核生物没有核膜和明 显的核结构，直接暴露在变幻莫测的环境 中，本身既无足够的能源储备，又无高等 植物那种制造有机物的本领，食物供应毫 无保障，只有能根据环境条件的改变合成 各种不同的蛋白质，使代谢过程适应环境 的变化，才能维持自身的生存和繁衍。它 有一套准确地调节基因表达和蛋白质合成 的机制。
当氨基酸饥饿时，细胞中便存在大量的 空载的tRNA，会激活焦磷酸转移酶，使 ppGpp大量合成。

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第七章原核生物的基因调控思考题答案一、填空题1. 能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为春基_诱导物•能够诱导乳糖操纵子的化合物IPTG 就是其中一例.这种化合物同塑遏_蛋白质结合.并使之与操纵基因分离。

乳糖操纵子的体内功能性诱导物是异乳糖.2O色氨酸是一种调节分子，被视为辅阻遏物。

它与一种蛋白质结合形成全阻遏物；乳糖操纵子和色氨酸操纵子是两个控制的例子.cAMP-cAP蛋白通过正控制起作用。

色氨酸操纵子受另一种系统弱化作用的调控.它涉及到第一个结构基因被转录前的转录竺止作用。

二、选择题(单选或多选)1o标出以下所有正确表述：(C )(a) 转录是以半保留方式获得序列相同的两条DNA链的过程(b) 依赖DNA的DNA聚合酶是多亚基酶，它负责DNA的转录(c) 细菌的转录物(mBNA)是多基因的(d) 。

因子指导真核生物hnRNA的转录后加工，最后形成mRNA(e) 促旋酶在模板链产生缺口，决定转录的起始和终止2. 下面哪些真正是乳糖操纵子的诱导物？ ( (c) (d))(a)乳糖(b) 0—硝基苯酚一B -半乳糖昔(0NPG)(c) 异丙基既基半乳糖昔(d) 异乳糖3. 氨酸操纵子的调控作用是受两个相互独立的系统控制的，其中一个需要前导肽的翻译，下面哪一个调控这个系统？( (b))(a) 色氨酸(b) 色氨酰一tRNA Trp(c) 色氨酰—tRNA(d) cAMP(e)以上都不是三、判断题1. 下面哪些说法是正确的？(a) LacA的突变体是半乳糖昔透性酶的缺陷(b) 在非诱导的情况下，每个细胞大约有4分子的p—半乳糖昔酶(c) 乳糖是一种安慰诱导物(d) RNA聚合酶同操纵因子结合(e)多顺反子mRNA是协同调节的原因(f) Lac阻遏物是一种由4个相同的亚基组成的四聚体(g) 腺昔酸环化酶将cAMP降解成AMP(h) CAP和CRP蛋白是相同的(i) —35和一10序列对于RNA聚合酶识别启动子都是很重要的(j)色氨酸的合成受基因表达、阻遏、弱化作用和反馈抑制的控制(k) Trp的引导mRNA能够同时形成三个“茎一环”结构(l)在转录终止子柄部的A-T碱基对可以增强结构的稳定性(m)真核生物和原核生物的转录和翻译都是偶联的(n)在色氨酸浓度的控制下,核糖体停泊在Trp引导区一串色氨酸密码，但并不与之脱离(o) Ara c蛋白既可作为激活蛋白，又可作为阻遏蛋白起作用(p) Ara c的表达不受调控正确：b, e, f, h, i, j, n, o四、简答题1.为什么只有DNA双螺旋中的一条链能被正常的转录？答：如果两条链都被转录，每个基因就能编码两个不同的多肽。