高中生物奥赛讲座基因表达的调控.ppt
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1、基因表达调控基因表达调控基因表达调控基因表达调控宁夏石嘴山市第三中学宁夏石嘴山市第三中学 陈维强陈维强基因表达:基因通过转录和翻译,产生蛋白质产物和直接转录RNA参与生物功能的过程。基因调控:涉及基因的启动关闭,活性的增加或减弱。发生在转录阶段,转录后加工阶段和翻译阶段。负调控:阻遏蛋白结合在受控基因上时不表达,不结合时就表达的形式。正调控:基因表达的活化物结合在受控基因上时,激活基因表达,不结合时就不表达的形式。有关名词解释:有关名词解释:一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控大肠杆菌一般是将葡萄糖作为碳源,当其生活的环大肠杆菌一般是将葡萄糖作为碳源,当其生活的环大肠杆菌一般
2、是将葡萄糖作为碳源,当其生活的环大肠杆菌一般是将葡萄糖作为碳源,当其生活的环境中有乳糖而没有葡萄糖时,大肠杆菌产生的适应性境中有乳糖而没有葡萄糖时,大肠杆菌产生的适应性境中有乳糖而没有葡萄糖时,大肠杆菌产生的适应性境中有乳糖而没有葡萄糖时,大肠杆菌产生的适应性变化是变化是变化是变化是迅速合成大量的分解乳糖的酶迅速合成大量的分解乳糖的酶迅速合成大量的分解乳糖的酶迅速合成大量的分解乳糖的酶-半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶,将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖加以利用。将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖加以利用。将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖加以利用。将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖加以利用。当大肠杆菌生活的环境中没
3、有乳糖后,当大肠杆菌生活的环境中没有乳糖后,当大肠杆菌生活的环境中没有乳糖后,当大肠杆菌生活的环境中没有乳糖后,半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶的的的的合成就停止合成就停止合成就停止合成就停止。说明半乳糖苷酶的合成与周围环境中。说明半乳糖苷酶的合成与周围环境中。说明半乳糖苷酶的合成与周围环境中。说明半乳糖苷酶的合成与周围环境中有无乳糖有密切关系。乳糖似乎对半乳糖苷酶基因的有无乳糖有密切关系。乳糖似乎对半乳糖苷酶基因的有无乳糖有密切关系。乳糖似乎对半乳糖苷酶基因的有无乳糖有密切关系。乳糖似乎对半乳糖苷酶基因的表达起到诱导作用。半乳糖苷酶的合成受半乳糖苷酶表达起到诱导作用。半乳糖苷酶的合成
4、受半乳糖苷酶表达起到诱导作用。半乳糖苷酶的合成受半乳糖苷酶表达起到诱导作用。半乳糖苷酶的合成受半乳糖苷酶基因控制。基因控制。基因控制。基因控制。(一一)大肠杆菌的乳糖操纵子模型大肠杆菌的乳糖操纵子模型 1 1)结构基因:编码蛋白质或)结构基因:编码蛋白质或)结构基因:编码蛋白质或)结构基因:编码蛋白质或RNARNA的基因的基因的基因的基因 直接编码乳糖分解代谢所需酶类的基因。直接编码乳糖分解代谢所需酶类的基因。直接编码乳糖分解代谢所需酶类的基因。直接编码乳糖分解代谢所需酶类的基因。lacZlacZ基因:基因:基因:基因:编码编码编码编码 -半乳糖苷酶。半乳糖苷酶。半乳糖苷酶。半乳糖苷酶。lac
5、YlacY基因、基因、基因、基因、lacAlacA基因:基因:基因:基因:分别编码分别编码分别编码分别编码 -半乳糖苷透性酶半乳糖苷透性酶半乳糖苷透性酶半乳糖苷透性酶和和和和 -半乳糖苷乙酰基转移酶。半乳糖苷乙酰基转移酶。半乳糖苷乙酰基转移酶。半乳糖苷乙酰基转移酶。一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控P启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因结构基因结构基因调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因操纵基因操纵基因R1.与乳糖代谢有关的核苷酸序列及其作用与乳糖代谢有关的核苷酸序列及其作用P启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因结构基因结构基因
6、调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因操纵基因操纵基因R 2 2)操纵基因)操纵基因(O)(O):是是DNADNA上仅为上仅为26bp26bp的一小段序的一小段序列,不编码蛋白质,它是调节基因所编码的阻遏蛋白的列,不编码蛋白质,它是调节基因所编码的阻遏蛋白的结合部位。操纵基因决定了结合部位。操纵基因决定了RNARNA聚合酶是否能够与聚合酶是否能够与DNADNA序列上的启动子接触从而沿着序列上的启动子接触从而沿着DNADNA分子移动,启分子移动,启动动RNARNA的转录。的转录。对结构基因起着对结构基因起着“开关开关”的作用,直的作用,直接控制结构基因的转录接
7、控制结构基因的转录。一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控1.与乳糖代谢有关的核苷酸序列及其作用与乳糖代谢有关的核苷酸序列及其作用P启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因结构基因结构基因调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因操纵基因操纵基因R 3 3 3 3)启动子)启动子)启动子)启动子(P)(P)(P)(P):有与有与有与有与RNARNARNARNA聚合酶结合的位点聚合酶结合的位点聚合酶结合的位点聚合酶结合的位点,可识,可识,可识,可识别转录起始点。别转录起始点。别转录起始点。别转录起始点。RNARNARNARNA聚合酶在这一位点与聚合
8、酶在这一位点与聚合酶在这一位点与聚合酶在这一位点与DNADNADNADNA接触,接触,接触,接触,并开始进行转录。并开始进行转录。并开始进行转录。并开始进行转录。RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控1.与乳糖代谢有关的核苷酸序列及其作用与乳糖代谢有关的核苷酸序列及其作用P启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因结构基因结构基因调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因操纵基因操纵基因R 4 4)调节基因)调节基因)调节基因)调节基因(R)(R):能产生阻抑物能产生阻抑物能产生阻抑物能产生阻抑物(阻遏蛋白阻遏蛋
9、白),通过阻,通过阻,通过阻,通过阻抑物与操纵基因的结合与否来控制操纵基因的关闭和开抑物与操纵基因的结合与否来控制操纵基因的关闭和开抑物与操纵基因的结合与否来控制操纵基因的关闭和开抑物与操纵基因的结合与否来控制操纵基因的关闭和开启。启。启。启。一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控1.与乳糖代谢有关的核苷酸序列及其作用与乳糖代谢有关的核苷酸序列及其作用当环境中当环境中没有乳糖没有乳糖时:时:信使信使信使信使RNARNA转录转录转录转录P启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因结构基因结构基因调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因操纵基因操纵基
10、因R阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物(阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白)翻译翻译翻译翻译阻遏蛋白与操纵基因结合,阻遏蛋白与操纵基因结合,阻遏蛋白与操纵基因结合,阻遏蛋白与操纵基因结合,同时同时同时同时阻挡了阻挡了阻挡了阻挡了RNARNA聚合酶与启聚合酶与启聚合酶与启聚合酶与启动子的结合动子的结合动子的结合动子的结合,从而使,从而使,从而使,从而使结构基结构基结构基结构基因转录和翻译受阻因转录和翻译受阻因转录和翻译受阻因转录和翻译受阻,不能合,不能合,不能合,不能合成有关的酶。成有关的酶。成有关的酶。成有关的酶。一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控当环境中当环境中有乳糖有乳糖时:时:P
11、启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因结构基因结构基因调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因操纵基因操纵基因R+阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物(阻遏阻遏阻遏阻遏蛋白蛋白蛋白蛋白)乳糖乳糖乳糖乳糖RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译乳糖与阻遏蛋白结合,引起乳糖与阻遏蛋白结合,引起乳糖与阻遏蛋白结合,引起乳糖与阻遏蛋白结合,引起其其其其构象变化构象变化构象变化构象变化,使阻抑物,使阻抑物,使阻抑物,使阻抑物失去失去失去失去与操纵基因结合与操纵基因结合与操纵基因结合与操纵基因结合的能力,的能力,的能力,的能力,RNARNA聚合酶便可与启
12、动子结聚合酶便可与启动子结聚合酶便可与启动子结聚合酶便可与启动子结合,从而使结构基因转录和合,从而使结构基因转录和合,从而使结构基因转录和合,从而使结构基因转录和翻译正常进行。翻译正常进行。翻译正常进行。翻译正常进行。一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控当环境中当环境中有乳糖有乳糖时:时:P启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因结构基因结构基因调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因操纵基因操纵基因R半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶酶酶酶酶酶酶酶酶转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译+阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物(阻遏阻遏阻遏阻遏蛋白蛋白蛋
13、白蛋白)乳糖乳糖乳糖乳糖RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译分解分解分解分解乳糖乳糖乳糖乳糖一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控 一个一个操纵基因控制下操纵基因控制下的一组相邻的的一组相邻的结构基结构基因因以及以及启动子启动子和和调节基因调节基因,统称为,统称为操纵子操纵子。P启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因结构基因结构基因调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因操纵基因操纵基因R操纵子操纵子 操纵子是原核生物的基因在转录水平上进操纵子是原核生物的基因在转录水平上进行调控的一个功能单位。行调控的一个功能
14、单位。一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控从大肠杆菌乳糖调控过程可以看出从大肠杆菌乳糖调控过程可以看出 大肠杆菌细胞只有在环境中有乳糖存在时,大肠杆菌细胞只有在环境中有乳糖存在时,才能产生相关的酶。所以,其乳糖代谢调控过才能产生相关的酶。所以,其乳糖代谢调控过程是一个程是一个自我调控过程自我调控过程。在这一过程的作用下,生物体才不会浪费在这一过程的作用下,生物体才不会浪费细胞中的物质和能量,并能不断适应变化的外细胞中的物质和能量,并能不断适应变化的外界环境。界环境。一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控(二二)色氨酸操纵子色氨酸操纵子1.1.阻遏物对色氨酸操纵
15、子的负调控阻遏物对色氨酸操纵子的负调控 调控基因调控基因 结构基因结构基因 催化分支酸转变为色氨酸催化分支酸转变为色氨酸 的酶的酶trpRtrp一一 、原核生物基因表达的调控、原核生物基因表达的调控二、真核生物基因表达的调控二、真核生物基因表达的调控 真核生物是由多细胞组成的,多细胞生物的细胞分真核生物是由多细胞组成的,多细胞生物的细胞分真核生物是由多细胞组成的,多细胞生物的细胞分真核生物是由多细胞组成的,多细胞生物的细胞分化,是选择性基因表达的结果。不同的细胞有特异的基化,是选择性基因表达的结果。不同的细胞有特异的基化,是选择性基因表达的结果。不同的细胞有特异的基化,是选择性基因表达的结果。
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- 高中生物 讲座 基因 表达 调控
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