第五章基因表达与调控 调节基因 启动子操纵基因 结构构基因 R LacZ LacY LacA RNA 转录 聚合物 信使RNA 阻抑物与操纵基因 结合，结构构基因 转录受阻。 阻抑物 乳糖代谢基因表达调控图解（一） www.ks5u.com
第五章 基因表达与调控
基因只有在它应该发挥作用的细胞和应该 发挥作用的时间，才呈现活化状态 例如：在一株玉米的全部细胞内都有发育 雌花丝的基因，但是在根、茎、叶上不会 长出雌花丝来，只有在形成子房后，在子 房的顶端才长出雌花丝， 控制特定基因产物合成的机制称为基因调 (gene regulation)
◼ 基因只有在它应该发挥作用的细胞和应该 发挥作用的时间，才呈现活化状态 ◼ 例如：在一株玉米的全部细胞内都有发育 雌花丝的基因，但是在根、茎、叶上不会 长出雌花丝来，只有在形成子房后，在子 房的顶端才长出雌花丝。 ◼ 控制特定基因产物合成的机制称为基因调 控(gene regulation)
第一节原核基因表达的调控 本节的主要内容： 1.原核生物基因表达调控的要点： 2.操纵子学说的主要内容； 3.乳糖操纵子的发现及其意义； 4.乳糖操纵子的主要调控方式
第一节 原核基因表达的调控 ◼ 本节的主要内容: 1. 原核生物基因表达调控的要点; 2. 操纵子学说的主要内容; 3. 乳糖操纵子的发现及其意义; 4. 乳糖操纵子的主要调控方式
1 原核生物基因表达调控的要点； ■、 DNA重排 ■二、转录水平的调控 ■三、翻译水平的调控
1 原核生物基因表达调控的要点; ◼ 一、DNA重排 ◼ 二、转录水平的调控 ◼ 三、翻译水平的调控
DNA重排 >两种鞭毛的基因位于不同的染色体 √1相时，HI基因表达，H2-rHI基因不表达。 √II相时，H2基因、阻遏物基因也得到表达 阻止HI基因的合成。 1相(H1基因表达) H1鞭毛蛋白 H1基因 H2基因 rH1基因 11相(H2和H1基因表达) H2鞭毛蛋白 H1基因的阻遏蛋白
一 DNA重排 ➢两种鞭毛的基因位于不同的染色体。 ✓I相时，H1基因表达，H2-rH1基因不表达。 ✓II相时，H2基因、阻遏物基因也得到表达， 阻止H1基因的合成
DNA重排 >H2-rHI转录单位活性由一个DNA片段控制， 长995bp。Hin蛋白介导整个片段的倒位。 >启动子和转录单位 1相(H2和H1基因表达) 方向相同时，转录在 H2鞭毛蛋白 H1基因的阻遏蛋白 启动子处起始，相 表达 >≥him片段倒位时，启 114 620 9829951012 动子和转录单位方向 IRL hin P IRR H2 不同，转录单位不能 ACCAAGGTTTTTGATAAAGC 表达。相表达 TGGTTATCAAAAACCTTCCA TGGTTCOAAAAACTATTTCG ACCAATAGTTTTTGGAAGGT 1 14 982 995
一 DNA重排 ➢启动子和转录单位 方向相同时，转录在 启动子处起始，II相 表达 ➢hin片段倒位时，启 动子和转录单位方向 不同，转录单位不能 表达。 I相表达 ➢H2 -rH1转录单位活性由一个DNA片段控制， 长995bp。Hin蛋白介导整个片段的倒位
二、转录水平的调控 ·(一)基本概念 (二)转录调节是主要方式
二、转录水平的调控 ◼ (一）基本概念 ◼ （二）转录调节是主要方式
(一)基本概念 顺式作用元件(cis-acting element)：DNA元件是指 DNA上的一段序列，它只能作用于同一条DNA,故称为顺式 作用元件。 结构基因(structural gene):编码细胞必需的蛋白，如 酶和结构蛋白的基因，叫结构基因。 调节基因(regulatory gene)：编码的产物能够调节其他 基因的表达，这样的基因叫调节基因。 调节蛋白(regulatory protein):调节基因的表达产物， 叫调节蛋白。由于调节蛋白能够自由地与其相应的结合位点结 合，故又称为反式作用因子(trans-.acting element) 包括正调节蛋白（又叫激活蛋白actitivator);负调节蛋 白，又叫阻遏蛋白(repressor)
（一）基本概念 顺式作用元件（cis-acting element）：DNA元件是指 DNA上的一段序列，它只能作用于同一条DNA，故称为顺式 作用元件。 结构基因（structural gene）：编码细胞必需的蛋白，如 酶和结构蛋白的基因，叫结构基因。 调节基因（regulatory gene）：编码的产物能够调节其他 基因的表达，这样的基因叫调节基因。 调节蛋白（regulatory protein）：调节基因的表达产物， 叫调节蛋白。由于调节蛋白能够自由地与其相应的结合位点结 合，故又称为反式作用因子（trans-acting element）。 包括正调节蛋白（又叫激活蛋白actitivator）；负调节蛋 白，又叫阻遏蛋白(repressor)
可诱导基因(inducible gene):当培养基中加入诱导物时 可以诱导相应基因的表达，这些基因就叫可诱导基因。 组成型基因(constitutive gene): :为了维持细菌或细胞的 基本生命需要，总是在不断表达的基因，叫组成型基因。 组成蛋白(constitutive proteins):在细胞内有许多蛋白 质，其数量几乎不受外界环境的影响。这些蛋白质称为组成蛋 白质。组成蛋白质合成的速度是遗传上规定的，由于(1)启动 子的天然效率，靠它以制造RNA;(2)核糖体阅读信使的速 度；(3)其信使被核酸酶降解的敏感性。 正调控(positive control). ：在操纵子中，结构基因本来 不表达，可当加入调节蛋白时，使该结构基因进行表达。这样 的调控叫正调控。 负调控(negative control) 在操纵子中，结构基因本来 是表达的，当加入调节蛋白时，使该结构基因不表达。这样的 调控叫负调控
可诱导基因（inducible gene）：当培养基中加入诱导物时， 可以诱导相应基因的表达，这些基因就叫可诱导基因。 组成型基因（constitutive gene）：为了维持细菌或细胞的 基本生命需要，总是在不断表达的基因，叫组成型基因。 组成蛋白（constitutive proteins）：在细胞内有许多蛋白 质，其数量几乎不受外界环境的影响。这些蛋白质称为组成蛋 白质。组成蛋白质合成的速度是遗传上规定的，由于（1）启动 子的天然效率，靠它以制造mRNA；（2）核糖体阅读信使的速 度；（3）其信使被核酸酶降解的敏感性。 正调控（positive control）：在操纵子中，结构基因本来 不表达，可当加入调节蛋白时，使该结构基因进行表达。这样 的调控叫正调控。 负调控（negative control）：在操纵子中，结构基因本来 是表达的，当加入调节蛋白时，使该结构基因不表达。这样的 调控叫负调控
(二转灵水平的凋控 ◆转录调节是主要方式 √DNA元件是DNA上一段顺序。由于它只能作 用同一条DNA,称为顺式作用元件(cis-acting element)。通常总是在靶基因的上游。 √调节基因的产物可以自由地结合到其相应的靶 上，称为反式作用因子(trans-acting factor). ◆在细菌中，往往是这几种酶的合成同时起动， 是一种经济有效的调控方式。真核生物没有这种 调控机制
（二 转录水平的调控 ◆转录调节是主要方式 ✓DNA元件是DNA上一段顺序。由于它只能作 用同一条DNA，称为顺式作用元件(cis-acting element)。通常总是在靶基因的上游。 ✓调节基因的产物可以自由地结合到其相应的靶 上，称为反式作用因子（trans-acting factor） ◆在细菌中，往往是这几种酶的合成同时起动， 是一种经济有效的调控方式。真核生物没有这种 调控机制