文档介绍：第 12 章
基因表达调控与癌基因
制作人:徐敏(安顺职业技术学院)
【学习目标】
1. 掌握基因表达的概念
2. 熟悉基因表达调控的基本原理
3. 了解真核生物基因表达调控与原核生物基因表达调控的不同
4. 掌握癌基因的分类以及原癌基因、病毒癌基因和抑癌基因的概念
5. 熟悉癌基因和抑癌基因与肿瘤的关系
基因表达是一个复杂而又严格的过程,任何一个环节受到破坏,都将使基因表达不能正常进行,从而导致异常性状或者疾病的产生,所以基因表达具有严格的调控机制。基因表达调控具有重要的意义,它可以使生物体各组织具有不同的物质代谢功能,也可以使机体在生长、发育的不同阶段,基因表达按照先后的次序进行,以便使机体能更好地适应内外环境的变化和生命过程的需要。
第1节基因表达调控的概念和原理
一、基因表达的概念
二、原核生物基因表达调控
三、真核生物基因表达调控
一、基因表达的概念
基因表达就是指在各种调节机制控制下,DNA分子上的特定基因被激活,并经历转录生成RNA以及翻译即蛋白质生物合成的过程,从而发挥特定的生物学功能的全过程。简单地说基因表达实质上就是指基因的转录和翻译,遗传信息从DNA→RNA→蛋白质。
基因表达规律
基因表达在不同生物中虽然各不相同,但都具有一个共性的规律,即基因表达的时空特异性(包括时间特异性和空间特异性)。
时间特异性是指在特定生物的不同时期或不同的发育阶段,相应的基因严格地按一定时间顺序开启或关闭。同时,对于多细胞生物而言,这种时间特异性与分化、发育阶段相一致,又称阶段特异性。
空间特异性是指在个体生长全过程中,某种基因产物在个体中按不同组织空间顺序出现的现象。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异,实际上是由细胞在器官中的分布决定的,因此空间特异性又称细胞特异性或组织特异性。
基因表达是基因在一定调节机制控制下严格进行的,可发生在遗传信息传递过程的各个环节,但就目前的认识,mRNA转录起始是基因表达调控的基本控制点。
如果基因在机体中过分表达,会使表达产物堆积,就会对机体产生毒害;相反,如果基因的表达产物不足,就会引起疾病甚至死亡。因此,机体内有一套调节系统随时调整不同基因的表达状态,以适应环境,维持生长和发育的需要。
二、原核生物基因表达调控
原核生物基因表达调控主要是在转录水平上进行的,是以操纵子为单位的调控。
操纵子是指在原核生物中,由一组结构基因和位于其上游的启动子和操纵基因串联组成在一起,其表达受同一调控系统调控下的基因的组织形式。
最早研究发现的操纵子是乳糖操纵子,此操纵子在大肠杆菌中是调节乳糖的代谢。乳糖操纵子包括三个结构基因(LacZ基因、LacY基因和LacA基因,分别编码β-半乳糖苷酶、半乳糖通透酶和半乳糖苷乙酰转移酶)和一个操纵基因序列。
操纵子的开启由乳糖来诱导。
☆当环境中没有乳糖存在时,调节基因的产物阻遏蛋白,能够识别操纵基因并与操纵基因紧密结合,从而妨碍了RNA聚合酶与启动子结合,使操纵子处于关闭状态,此时结构基因停止转录;
★当环境中有乳糖时,阻遏蛋白就会与乳糖相结合而使自身构象发生变化,不能与操纵基因结合,此时的RNA聚合酶与启动子结合。在RNA聚合酶的作用下,结构基因的转录才得以正常进行,最终使细胞内合成三种能分解乳糖的酶,乳糖逐渐被分解而减少。当乳糖分解没有时,乳糖操纵子又进入关闭状态,如此重复。
无乳糖