基因表达的调控原核生物预案.ppt

原核细胞基因表达的调控第一节基因表达调控概述?基因( gene )是指 DNA 分子中的最小功能单位。包括 RNA(tRNAr 、 rRNA )和蛋白质编码的结构基因及无转录产物的调节基因。?基因表达(gene expression) 就是指某一基因指导下的蛋白质合成,蛋白质是基因表达的产物。?在生物代谢过程中所需要的各种酶或蛋白质的基因以及构成细胞结构成分的基因,在正常情况下是经常进行表达的,而与生物发育过程有关的基因则要在特定的时间或空间才进行表达,而在其余的时间或空间这些基因则被关闭。?虽然一种基因编码一种蛋白质,但是不同蛋白质在细胞中的相对数量差别很大,随着它们的功能而不同,各种蛋白质变化不定。中心法则 DNA RNA 蛋白质转录反转录翻译复制复制?生物个体的各种组织细胞一般都有相同的染色体数目,每个细胞含的 DNA 量基本相近。但不同组织细胞中不仅表达的基因数量不相同,而且基因表达的强度和种类也各不相同,这就是基因表达的组织特异性(tissue specificity) 。?细胞分化发育的不同时期,基因表达的情况是不相同的,这就是基因表达的阶段特异性(stage specificity) 。基因组全能性的实验证据基因组全能性的实验证据??一生合成总蛋白质的种类约一生合成总蛋白质的种类约 10 10 万种,但在一个万种,但在一个典型的分化细胞中合成约典型的分化细胞中合成约 5000 5000 种蛋白质;如种蛋白质;如何调控? 何调控? ?生物的基因表达不是杂乱无章的,而是受着严密、精确调控的。所以,不仅生命的遗传信息是生物生存所必需的,而且遗传信息的表达调控也是生命本质所在。?事实上,即使最简单的生物,如病毒粒子基因组的表达,也是处于调控之中。几乎所有的基因都是被调控的。 细胞大约有 4000 个基因,约有 107 个蛋白质分子。如果每个基因都以相似的速度合成蛋白质, 那么每个基因平均产生约 3000 个蛋白质分子。但实际上,细胞内各种蛋白质分子的拷贝数差异很大,有的蛋白质在细胞内只有几个分子,而有的蛋白质却多达 50 万个分子。细胞要使其蛋白质合成达到这种差异,可以有两条途径: ?第一条途径是细胞控制从其 DNA 模板上转录其特异的 mRNA 的速度,这种控制通常称之为转录水平(transcriptional level) 的调控。??第二条途径是在 mRNA 合成后,控制从 mRNA 翻译成多肽链的速度,这种蛋白质合成或基因表达的控制称为翻译水平(translational level) 的调控。?转录水平(transcriptional level) 的调控,是一种最经济的办法,可以免去浪费从 mRNA 合成蛋白质的各种元件和材料。这大概是生物在长期进化过程中自然选择的结果。大多数基因表达都属于转录水平的调控。?翻译水平(translational level) 的调控, 包含一些分子装置问题,如与核糖体的结合速度等。这种调控是较少的。