【正文】 第十四章第十四章基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育教師：張光祥Email:線棒隆炳犬雪纂鉚環(huán)俱魯伙倚知敲拈冬仔益巨惋獸艷倒吐寂奢官勘苞纏糠13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育第一節(jié)：原核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因的活性主要通過反式作用因子和順式作用元件來調(diào)控基因是編碼可擴(kuò)散產(chǎn)物的 DNA序列，所謂產(chǎn)物包括蛋白質(zhì) (大多數(shù)基因都編碼蛋白質(zhì) )和 RNA(tRNA和 rRNA)等。反式作用：游離的基因產(chǎn)物從合成的場所擴(kuò)散至其目標(biāo)場所，對其它基因的表達(dá)發(fā)揮調(diào)控作用。為順式作用 (cisacting)：任一只在原位發(fā)揮作用的 DNA序列，它不轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏纹渌镔|(zhì)形式，僅影響與其在物理上相連的 DNA啟動子和終止子是典型的順式作用元件，作用于這兩種順式元件的反式作用因子就是 RNA聚合酶有時順式調(diào)控元件最終發(fā)揮作用的不是 DNA，而是 RNA原核生物基因表達(dá)的調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行。細(xì)菌的啟動子附近通常具有一個或多個與之并列或散布在其周圍，而且與之緊密相連的順式作用元件顴鎮(zhèn)漾輝毅鬃袍狀酷靖伯笛悠掂腿慶遼遍毯陵寵鎳授茶馮潑漂肺杖稚匈興13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育正調(diào)控的兩種情況一、正調(diào)控與負(fù)條調(diào)控正調(diào)控是指由反式作用因子識別并結(jié)合到順式元件上，從而激活 (Activate) 基因的表達(dá)。正調(diào)控?zé)o配體 → 反式作用因子結(jié)合 → 激活表達(dá)；有配體 → 受體 (反式作用因子 )脫離 → 關(guān)閉基因的表達(dá)。有配體 → 反式作用因子結(jié)合 → 激活表達(dá)；無配體 → 受體 (反式作用因子 )脫離 → 關(guān)閉基因的表達(dá)。幢藩塹墨賀都傻鴉僥鳴訊夠赫呀件姿咋邢嚨符惶袋罪毅凄瓷大潤蒸絢砍泄13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育負(fù)調(diào)控負(fù)調(diào)控的兩種情況負(fù)調(diào)控是指由反式作用因子本來是一直結(jié)合在順式元件上的關(guān)閉或阻遏 (Repress)著基因的表達(dá)，只有在反式作用因子脫離下來后，基因才激活 (Activate) 或表達(dá)。在細(xì)菌中，正、負(fù)調(diào)控使用的頻率也許大致相等反式作用因子無配體的結(jié)合→ 關(guān)閉基因的表達(dá)；有配體的結(jié)合 → 受體 (反式作用因子 )脫離 → 激活表達(dá)。反式作用因子有配體的結(jié)合→ 關(guān)閉基因的表達(dá)；無配體的結(jié)合 → 受體 (反式作用因子 )脫離 → 激活表達(dá)。屏斬蜘盜窩騙騎腿薪獵看仰殷育甩粕棘稈刁佩哆褪灣擋鯨辯亥悸模京赴殊13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育二、乳糖操縱子1940年 Monod發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長時先利用葡萄糖，葡萄糖用完后生長出現(xiàn)短暫停滯，然后利用乳糖；在糖源轉(zhuǎn)變期出現(xiàn) “二次生長曲線 ”。結(jié)合阻遏物RNA酶結(jié)合產(chǎn)生阻遏蛋白操縱基因啟動子阻遏物基因 結(jié)構(gòu)基因AYZOPI1951年， Monod和 Jacob合作發(fā)現(xiàn)兩對基因：lacZ基因：編碼 β半乳糖苷酶，催化 β半乳糖苷水解，將乳糖水解為葡萄糖和半乳糖lacI基因：編碼乳糖操縱子阻遏蛋白 (Repressor)，阻止結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，從而決定細(xì)胞對誘導(dǎo)物的反應(yīng)。Jacob：結(jié)構(gòu)基因旁有開關(guān)基因（即操縱基因），阻遏物通過與開關(guān)基因的結(jié)合，控制結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)lacY 編碼 β半乳糖苷透性酶 (Permease)，是膜結(jié)合蛋白，是轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的成員，將乳糖轉(zhuǎn)入細(xì)胞LacA編碼 β半乳糖苷轉(zhuǎn)乙?；?(Transacetylase)，將乙?；鶑囊阴］o酶 A轉(zhuǎn)移到 β半乳糖苷上肉局柯衣芬贍春濟(jì)汰哇釉睛蠻樸誕簽署炯嘔嫉戌棺茍蕪峭礁虜晶技此芯功13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育有乳糖 (presence of lactose)：使阻遏蛋白脫離， lac操縱子即可被誘導(dǎo) (derepression,induction)。 誘導(dǎo)物 (inducer)是半乳糖苷類物質(zhì) : 乳糖別乳糖半乳糖IPTG(是一種非底物誘導(dǎo)物）乳糖操縱子上阻遏蛋白的負(fù)性調(diào)節(jié)無乳糖 : lac操縱子處于阻遏狀態(tài) (repression)照坦寓訝醒檄繭訊孵蟄欣韌眉址惡佬瘧舌南妥腎聾糠斡賣禍咀嘿嶄羨辟胡13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育乳糖操縱子 (lac operon)的調(diào)控方式醇拳棟襪得磅贊撤派蝦切碟預(yù)談態(tài)扭釋藥邵考頓巍坡思對弛旋舉掇斧鐐癥13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育三、優(yōu)先利用葡萄糖的機(jī)制葡萄糖是微生物最主要的碳源，具有優(yōu)先利用葡萄糖的機(jī)制，對葡萄糖的存在非常敏感。分解物抑制 (catabolite repression)：只要有葡萄糖存在，利用、轉(zhuǎn)運(yùn)和分解其它碳源的酶系統(tǒng)的基因表達(dá)便受到葡萄糖分解產(chǎn)物的反饋抑制。在沒有葡萄糖 (碳源饑餓 )條件下，才啟動相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄來利用環(huán)境中存在的其它碳源，如乳糖、阿拉伯糖、麥芽糖等等。所有非葡萄糖的碳源利用操縱子統(tǒng)稱葡萄糖敏感型操縱子。cAMP在高等生物的許多激素作用過程中扮演重要角色，在低等生物如細(xì)菌中，其含量隨生理狀態(tài)特別是碳源供應(yīng)狀況而變化：葡萄糖 ?， cAMP?；碳源饑餓， cAMP?葡萄糖和乳糖同時存在時，葡萄糖抑制 AMP環(huán)化酶的活性，加入 cAMP也可激活乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄；cAMP通過與 cAMP受體蛋白 CRP(也叫代謝物分解基因激活蛋白 catabolite gene activition protein,CAP）結(jié)合后形成 cAMPCAP復(fù)合物，然后作用于啟動子。了解腰故曉泅參待彤恐餃朝兵膏徹正籃裔涉頓錘寞直評夷堯狠微寬遵駝接糙碾13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育CAP的正性調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié) (coordinate regulation)負(fù)性調(diào)節(jié)與正性調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)合作：阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時， CAP不發(fā)揮作用；如沒有 CAP加強(qiáng)轉(zhuǎn)錄，即使阻遏蛋白從 P上解聚仍無轉(zhuǎn)錄活性lac操縱子強(qiáng)的誘導(dǎo)作用既需要乳糖又需缺乏葡萄糖扇盡株陋贈蛤爵袖厲涕釀柬喂顏渣忱疏淌梆蔽憤呈全篷污串棗魂叢逛蒸氟13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育四、阿拉伯糖操縱子及其雙向控制阿拉伯糖操縱子重點(diǎn)羊汾訪酥傭秋腕篙聽謝邀柳明酵強(qiáng)漚廬擎曾誓照亨妒狽劫柞出大梁倒鋇衷13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育五、色氨酸操縱子 了解嘶舉和碗既炯惕危螢疊劫剛變駕锨姐傾罪采燭頁蛇旗憤莫菌除輔差普訂遵13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育衰減子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)侈烴誤痔椿串衷錐呸碘迸少明懈儀剃稿泅巢咱釣央咬囪鋅跋旨意矮滅層傾13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育Trp操縱子的衰減作用機(jī)制旦銀憲福躍關(guān)拄燼舜逃丸鞘概疤寺狽寓斯機(jī)動開夾煌商鑄誘粵賭娜糖辱居13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育13第十三章：基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育第二節(jié)、細(xì)胞分化與發(fā)育的遺傳控制細(xì)胞的分化和發(fā)育其實質(zhì)是基因表達(dá)調(diào)控差異的體現(xiàn)。多細(xì)胞生物的發(fā)育不僅涉及到細(xì)胞類型的分化，而且涉及特定細(xì)胞精確的空間定位。發(fā)育主要是通過基因表達(dá)的調(diào)