第05章 基因表达与基因表达调控

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第五章基因表达与基因表达调控

2013-7-5

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第一节

基因表达的过程和特点

第二节第三节 第四节 第五节2013-7-5

环境对基因表达的影响原核生物基因表达的调控 真核生物基因表达的调控 基因表达调控异常与疾病2

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基因表达(gene expression) 是指基因所贮存的遗传信息通过转录

(transcription)和翻译(translation)产生具有生物功能的多肽和蛋白质的过程

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第一节 基因表达的过程和特点

一、基因的转录—RNA的合成

二、蛋白质的生物合成—翻译

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复制和转录的区别复 制模板 原料 酶两股链均复制 dNTP DNA聚合酶 子代双链DNA

转 录模板链转录 NTP RNA聚合酶 mRNA, tRNA, rRNA

产物配对2013-7-5

A-T,G-C

A-U,C-A,G-C5

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复制和转录的比较类似点 多核苷酸链的合成方向都是5’—3’ 在3’-OH末端与加入的核苷酸形成磷酸二酯键 不同点 对于一个基因组来说，转录只发生在一部分基因， 而且每个基因的转录都受到相对独立的控制 转录是不对称的 转录时不需要引物 RNA链的合成是连续的2013-7-5 6

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一、基因的转录● 定义

转录是以DNA为模板合成RNA的过程●

转录产物

mRNA、tRNA、rRNA、小分子RNA

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(一)基因转录的基本方式1. 转录的体系

模板

DNA

原料

ATP、CTP、GTP、UTP

RNA聚合酶● 原核细胞 ●真核细胞 RNA聚合酶I RNA聚合酶II RNA聚合酶III 全酶(holoenzyme)α2ββ'σ

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RNA合成中的 DNA模板模板链，有意义链，Waston 链5’ 3’ 3’ 5’

结构基因

编码链，反意义链，Crick 链

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E.coli RNA聚合酶全酶 (holoenzyme) 的结构

β’与转录全过程有关

结合DNA模板

β

σ 识别转录起始点

α α决定被转录的基因

核心酶

β

β’ αα10

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真核生物的RNA聚合酶种类 细胞内定位 转录产物 对抑制剂鹅膏 蕈碱反应

RNA-pol I RNA-pol II RNA-pol III Mt RNA-pol

核仁 核质 核质 线粒体

45S-rRNA hnRNA5S-rRNA,tRNA,snRNA

不敏感 低浓度敏感 高浓度敏感 不敏感

线粒体RNAs

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(二)转录的过程 1. 起始●原核细胞 ●真核细胞

RNA聚合酶与启动子相互作用 RNA聚合酶、反式作用因子与顺 式元件相互作用——拼板理论

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原核生物启动子Pribnow box 5’ DNA 3’TTGACA 15bp TATAAT 10bp Start of transcription

-35区

RNA polymerase-10区

+1

3’ 5’

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真核生物启动子GC boxGCGC

CAAT boxCCAAT

TATA box Hogness boxTATA

Start of transcription

5’ 3’ DNA

10bp

-70区

-25区

+1

3’ 5’

RNA polymerase

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2.延伸●原核细胞

核心酶催化

●真核细胞

磷酸化的RNA聚合酶催 化，核小体解聚

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3. 终止●原核细胞

依赖ρ因子 不依赖ρ因子●

真核细胞

结合富含C的RNA区段，发 挥ATP酶及解螺旋酶活性 RNA 3‘ 端形成茎环结构

转录终止的修饰点处切离并加尾

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