基因表达调控的基 本概念和调控要求
基因表达调控的基 本概念和调控要求
2、空间特异性(spatial specificity)
在个体生长全过程，某种基因产物在个体 按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的 空间特异性。
基因表达伴随空间顺序所表现出的这种分 布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的， 所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell or tissue specificity)。
基因表达调控的基 本概念和调控要求
一、基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
基因表达调控的基 本概念和调控要求
基因表达调控的基 本概念和调控要求
酶合成的阻遏操纵子模型
调节基因
结构基因 操纵基因
调节基因 操纵基因 结构基因
mRNA 酶蛋白
辅阻遏物
辅阻遏物 如果某种物质能够阻止细菌产生合成这 种物质的酶，这种物质就是辅阻遏物。
基因表达调控的基 本概念和调控要求
3、在负转录调控系统中，调节基因的产物是阻遏蛋白
基因表达调控的基 本概念和调控要求
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
Jac调控要求
2、操纵子的定义
操纵子：是基因表达的协调单位，由启动子、操纵 基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组 成。操纵基因受调节基因产物的控制。
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
基因表达调控的基 酶蛋白
本概念和调控要求
• 可阻遏调节（P235）：基因平时是开启的，处在产 生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物 或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
基因表达调控的基 本概念和调控要求
三、基因表达的规律 ——时间性和空间性
1、时间特异性（temporal specificity）
按功能需要，某一特定基因的表达严格按 特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间 特异性。
多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶 段特异性(stage specificity)。
基因表达调控的基 本概念和调控要求
2、适应性表达
指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。 • 应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导
(induction)，这类基因被称为可诱导的基因(inducible gene)； • 相反，随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称 为阻遏(repression)，相应的基因被称为可阻遏的基因 (repressible gene)。
负控阻遏
基因表达调控的基 本概念和调控要求
4、在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋 白（activator）。 根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏
入这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的 调控正转录调基控因。表达调控的基
本概念和调控要求
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
负转录调控 在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种 调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控 负转录调控。 基因表达调控的基
本概念和调控要求
2、根据操纵子对某些能调节它们的小分子的应答， 可分为可诱导调节和可阻遏调节两大类：
• 可诱导调节（P235）：指一些基因在特殊的代谢 物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为 工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。 例：大肠杆菌的乳糖操纵子 分解代谢蛋白的基因
基因表达调控的基 本概念和调控要求
基因表达调控的基 本概念和调控要求
基因表达调控的基 本概念和调控要求
三、原核基因调控机制的类型与特点
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
基因表达调控的基 本概念和调控要求
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
正转录调控 • 如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加
基因表达调控的基 本概念和调控要求
四、基因表达调控的生物学意义
• 适应环境、维持生长和增殖（原核、真核） • 维持个体发育与分化（真核）
基因表达调控的基 本概念和调控要求
第二节 原核基因调控机制
内容提要： • 原核基因表达调控环节 • 操纵子学说 • 原核基因调控机制的类型与特点 • 转录水平上调控的其他形式
基因表达调控的基本概念 和调控要求
基因表达调控的基 本概念和调控要求
Contents
1. 基因表达调控的基本概念 2. 原核基因调控机制 3. 乳糖操纵子 4. 色氨酸操纵子 5. 其他操纵子 6. 转录后水平上的调控
基因表达调控的基 本概念和调控要求
第一节 基因表达调控的基本概念
一、基因表达的概念 gene expression ：基因转录及翻译的过程。 对这个过程的调节就称为gene regulation 。
rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达
基因表达调控的基 本概念和调控要求
二、基因表达的方式 永久型性表达(constitutive expression) 适应型表达(adaptive expression）
基因表达调控的基 本概念和调控要求
1、永久型表达：
指不大受环境变动而变化的一类基因表达。 某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达， 通常被称为管家基因(housekeeping gene)。
（repressor），起着阻止结构基因转录的作用。
根据其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏： • 在负控诱导系统中，阻遏蛋白与效应物（诱导物）
结合时，结构基因转录； • 在负控阻遏系统中，阻遏蛋白与效应物（辅阻遏物）
结合时，结构基因不转录。
基因表达调控的基 本概念和调控要求
负转录调控系统
负控诱导