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1、DNA复制、复制、损伤与修复损伤与修复第四节第四节1.DNA1.DNA复制复制DNADNADNADNA复制依赖于特殊的复制依赖于特殊的复制依赖于特殊的复制依赖于特殊的碱基配对碱基配对碱基配对碱基配对 碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则 A AT GCT GC DNADNADNADNA复制是复制是复制是复制是半保留式半保留式半保留式半保留式的的的的 1953年，年，Watson&Crick 提出提出 DNADNADNADNA复制发生在细胞分裂周期的复制发生在细胞分裂周期的复制发生在细胞分裂周期的复制发生在细胞分裂周期的S S S S期期期期 DNA双螺旋在双螺旋在解
2、旋酶解旋酶的作用下解旋，的作用下解旋，2条链中间的碱基对分开，成为条链中间的碱基对分开，成为2条单链条单链；每一条每一条单链单链都作为都作为模板模板；每条链上暴露出来的碱基各自与一个每条链上暴露出来的碱基各自与一个游离于核中的游离于核中的4种三磷酸种三磷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸（T、G、A、C）按照）按照碱基配对碱基配对原则配对，形原则配对，形成与之成与之互补互补的核苷酸；的核苷酸；DNADNA半保留式复制：半保留式复制：?在与单链上配对的核苷酸之间形成磷酸在与单链上配对的核苷酸之间形成磷酸二酯键，在二酯键，在DNA聚合酶聚合酶的作用下形成链条的作用下形成链条新的新的互补链互补链（子链），其中（
3、子链），其中DNA聚合酶只聚合酶只能使核苷酸按能使核苷酸按5 5 3 3 方向方向连接连接。?最终形成各含最终形成各含一条母链一条母链和和一条子链一条子链的的2个个双链双链DNA分子。分子。DNADNA半保留式复制：半保留式复制：半保留模型DNA聚合酶和冈崎片段（半不连聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）续复制）DNA聚合酶的共同特点：聚合酶的共同特点：（1 1）需要提供）需要提供合成模板合成模板；需要；需要Mg Mg 2 2 催化；催化；（2 2）不能起始新的）不能起始新的DNADNA链，必须要有链，必须要有引物引物提供提供3 3-OH-OH；（3 3）合成的方向）合成的方向都是都是5 533（
4、4 4）除聚合）除聚合DNADNA外还有其它功能。外还有其它功能。而而DNADNA母母链链（模模板板链链）方方向向为为5 533和和3 355，如何解决这一矛盾？，如何解决这一矛盾？DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）冈崎片段与半不连续复制模型冈崎片段与半不连续复制模型冈崎片段与半不连续复制模型冈崎片段与半不连续复制模型 在在在在55553 3 3 3 这一模板上，这一模板上，这一模板上，这一模板上，DNADNADNADNA聚合酶仍按聚合酶仍按聚合酶仍按聚合酶仍按照照照照55553333方向方向方向方向先反方向地合成一系列先反方向地合成一系列先反方向地合成一系
5、列先反方向地合成一系列小的片小的片小的片小的片段段段段，称为冈崎片段，称为冈崎片段，称为冈崎片段，称为冈崎片段 然后这些小片段再通过然后这些小片段再通过然后这些小片段再通过然后这些小片段再通过DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶的作用，的作用，的作用，的作用，互相连接起来而成长链。互相连接起来而成长链。互相连接起来而成长链。互相连接起来而成长链。3Polymerase III5 3前导链前导链Leading strandbase pairs5533Helicase ATP单链结合蛋白单链结合蛋白 SSB ProteinsRNA引物引物RNA Primer引物酶引物酶primase2
6、聚合酶聚合酶IIIPolymerase III滞后链滞后链Lagging strand冈崎片断冈崎片断Okazaki Fragments1RNA primer replaced by polymerase I&gap is sealed by ligase 连接酶连接酶Summary：DNA复制过程模式图复制过程模式图1 1 1 1）原材料：）原材料：）原材料：）原材料：双链双链双链双链DNADNADNADNA（模板），（模板），（模板），（模板），核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸（底（底（底（底物）；物）；物）；物）；2 2 2 2）辅助条件：）辅助条件：）辅助条件：）辅助条件：解旋酶解旋酶解旋酶解
7、旋酶，单链结合蛋白单链结合蛋白单链结合蛋白单链结合蛋白，DNADNADNADNA聚聚聚聚合酶合酶合酶合酶，引物酶引物酶引物酶引物酶，DNA DNA DNA DNA 连连连连接酶接酶接酶接酶2.DNA损伤及修复损伤及修复XJTUXJTU一、突变的意义一、突变的意义（一）突变是进化、分化的分子基础（一）突变是进化、分化的分子基础（二）突变导致基因型改变（二）突变导致基因型改变（三）突变导致死亡（三）突变导致死亡（四）突变是某些疾病的发病基础（四）突变是某些疾病的发病基础二、引起突变的因素1 1自发因素：自发因素：(1)(1)自发脱碱基自发脱碱基：N-N-糖苷键的自发断裂糖苷键的自发断裂 (2)(2
8、)自发脱氨基自发脱氨基：C C U U，A A I(3)(3)复制错配复制错配：（发生频率较低）（发生频率较低）2.物理因素物理因素 紫外线紫外线(ultra violet,UV)、各种辐射、各种辐射Thymine dimers胸腺嘧啶二聚体3化学因素：(1)(1)脱氨剂脱氨剂：如：如亚硝酸亚硝酸与与亚硝酸盐亚硝酸盐，可加速，可加速C C脱氨基生成脱氨基生成U U，A A脱氨基生成脱氨基生成I I。烷基化剂烷基化剂：引起碱基或磷酸基的烷基化，引起碱基或磷酸基的烷基化，甚至可引起邻近碱基的交联甚至可引起邻近碱基的交联 DNADNA加合剂加合剂：嘌呤共价结合引起损伤嘌呤共价结合引起损伤 碱基类似物
9、碱基类似物：可掺入到可掺入到DNADNA分子中引起损分子中引起损伤或突变伤或突变 断链剂断链剂：如过氧化物，含巯基化合物等，如过氧化物，含巯基化合物等，可引起可引起DNADNA链的断裂链的断裂 化学诱变剂碱基类似物5-bromouracil 5-溴尿嘧啶Mutagenic effects of 5-bromouracil5-溴尿嘧啶引起的突变三、突变的分子改变类型三、突变的分子改变类型错配错配(mismatch)缺失缺失(deletion)插入插入(insertion)重排重排(rearrangement)移码移码(frame-shift)DNA分子上的碱基错配称分子上的碱基错配称点突变点突变
10、(point mutation)。发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。1.转换转换发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。或嘧啶变嘌呤。2.颠换颠换（一）错配（一）错配碱基的转换（二）缺失（二）缺失、插入插入和移码和移码缺失缺失：一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上大分子上消失。消失。插入插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到到DNA大分子中间。大分子中间。移码突变是指三联体密码的阅读方式改变，造移码突变是
11、指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致移码突变移码突变 遗传密码遗传密码遗传密码遗传密码DNADNA分子中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨基酸分子中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨基酸排列顺序之间的对应关系。排列顺序之间的对应关系。遗传密码是由三个碱基组成的，因此叫三联体密码，遗传密码是由三个碱基组成的，因此叫三联体密码，6464个，个，其中其中6161个负责氨基酸的翻译。个负责氨基酸的翻译。遗传密码的特点遗传密码的特点具有连续可读性和不重叠性具有连续可读性和不重叠性简并现象简并现象 具有起始密码子和终止密码子
12、具有起始密码子和终止密码子 普遍通用性（线粒体普遍通用性（线粒体DNADNA除外）除外）遗传密码表遗传密码表PHEPHESERSERSERSERTYRTYRCYSCYSLEULEULEULEULEULEUSTOPSTOPSTOPTRPPROPROPROPROHISHISARGARGARGARGGLNGLNILEILEILETHRTHRTHRTHRASNASNSERSERLYSLYSARGARGMETVALVALVALVALALAALAALAALAASPASPGLYGLYGLYGLYGLUGLUNEUTRAL-NONPOLARNEUTRAL-POLAR BASIC ACIDIC谷谷 酪酪 蛋蛋
13、丝丝5 G C A G U A C A U G U C 丙丙 缬缬 组组 缬缬正常正常5 G A G U A C A U G U C 缺失缺失C缺失引起移码突变缺失引起移码突变DNA突变的效应：同义突变同义突变错义突变错义突变无义突变无义突变移码突变移码突变Types of base pair substitutions and mutations.Types of base pair substitutions and mutations.（三）重排（三）重排DNA分子内较大片段的交换，称为分子内较大片段的交换，称为重组或重排。重组或重排。由基因重排引起的两种地中海贫血基因型由基因重排引起的
14、两种地中海贫血基因型缺失缺失缺失缺失重复重复重复重复倒位倒位倒位倒位易位易位易位易位四、四、DNA损伤的修复损伤的修复修复修复(repairing)是对已发生分子改变的补偿措施，使其是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。回复为原有的天然状态。光修复光修复切除修复切除修复重组修复重组修复SOS修复修复 修复的主要类型修复的主要类型（一）光修复（一）光修复光修复酶光修复酶(photolyase)UV300600nm可见光可见光光修复UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶聚合酶OHP （二）切除修复（二）切除修复是细胞内最重要和是细胞内最重要和有效的修复机制，主要有效的修复机制
15、，主要由由DNA-pol和连接酶和连接酶完成。完成。DNA连接酶连接酶ATPE.coli的切除的切除修复机制修复机制（三）重组修复（三）重组修复重组修复（四）（四）SOS修复修复当当DNA损损伤伤广广泛泛难难以以继继续续复复制制时时，由由此此而而诱诱发出一系列复杂的反应。发出一系列复杂的反应。这这种种修修复复特特异异性性低低，对对碱碱基基的的识识别别、选选择择能能力力差差。通通过过SOS修修复复，复复制制如如能能继继续续，细细胞胞是是可可存存活活的的。然然而而DNA保保留留的的错错误误较较多多，导导致致较较广泛、长期的突变。广泛、长期的突变。与DNA修复有关的人类遗传疾病：着着色性色性干干皮病
16、皮病 布布伦伦氏症候群氏症候群 遗传遗传性大性大肠肠癌癌 Xeroderma pigmentosumXeroderma pigmentosum干皮性色素沉着干皮性色素沉着干皮性色素沉着干皮性色素沉着原因原因原因原因:l l核苷酸切除修复机制出现缺失核苷酸切除修复机制出现缺失核苷酸切除修复机制出现缺失核苷酸切除修复机制出现缺失l l核苷酸切除修复是人体内唯一可以去除嘧啶二聚体的机制核苷酸切除修复是人体内唯一可以去除嘧啶二聚体的机制核苷酸切除修复是人体内唯一可以去除嘧啶二聚体的机制核苷酸切除修复是人体内唯一可以去除嘧啶二聚体的机制症状症状症状症状:l l对光线非常敏感对光线非常敏感对光线非常敏感对
17、光线非常敏感l l日光照射容易罹患皮肤癌日光照射容易罹患皮肤癌日光照射容易罹患皮肤癌日光照射容易罹患皮肤癌第第5节节 基因表达及调控基因表达及调控1.RNA的合成（转录）的合成（转录）2.蛋白质的合成（翻译）蛋白质的合成（翻译）3.基因表达的调控基因表达的调控AGUU A G C U A G CDNARNATranscriptionTC A T C G A T C GATCAA T C G A T C GAGUU A G C U A G CDNAmRNAMetU A1C A U2IleCTranslationmessengertRNAtransferRibosomeU A G C U A G
18、CDNAmRNAtRNAMetIleA U2CU3AspG ATCAA T C G A T C GAGUA T C G A T C GU A G C U A G CDNAmRNAProteinMetIleAspTCAAGUA T C G A T C GUAGCUAGCDNAmRNADestroyedTCAAGU转录转录 (transcription)生物体以生物体以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程的过程 。转转录录RNADNA I RNA的生物合成的生物合成（转录转录）参与转录的物质参与转录的物质原料原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板:DNA酶酶:RNA聚合酶聚合酶(
19、RNA polymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子复制和转录的区别复制和转录的区别（一）转录模板（一）转录模板 DNA双双链链中中按按碱碱基基配配对对规规律律能能指指引引转转录录生生成成RNA的的一一股股单单链链，称称为为模模板板链链(template strand)，也也称称作作有有义义链链或或Watson链链。相相对对的的另另一一股股单单链链是是编编码码链链(coding strand)，也也称为称为反义链反义链或或Crick链链。DNADNA以以全保留的方式转录成全保留的方式转录成全保留的方式转录成全保留的方式转录成RNARNA5 35 3方向方向方向方向5GCA
20、GTACATGTC 33 c g t c a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译不对称转录不对称转录在在DNA分子双链上某一区段，一股链用作分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录模板指引转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。（二）（二）RNA聚合酶聚合酶1.1.原核生物的原核生物的RNA聚合酶聚合酶核心酶核心酶 全酶全酶 RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合 转录过程转录过程 场所：场
21、所：场所：场所：主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核 模板：模板：模板：模板：DNADNA的一条链的一条链的一条链的一条链 原料：原料：原料：原料：4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸种核糖核苷酸种核糖核苷酸 原则：原则：原则：原则：碱基互补配对原则（碱基互补配对原则（碱基互补配对原则（碱基互补配对原则（A-UA-U）产物：产物：产物：产物：RNARNA原核生物：只有一种原核生物：只有一种原核生物：只有一种原核生物：只有一种RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶真核生物：真核生物：真核生物：真核生物：RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 r RNA r RNA RNA RNA聚合酶聚合酶聚
22、合酶聚合酶 m RNA m RNA前体前体前体前体 RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 tRNA tRNA等等等等 （一）转录起始（一）转录起始转录起始需解决两个问题：转录起始需解决两个问题：1.RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。起始区域。2.DNA双链解开，使其中的一条链作为转录双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。的模板。一、原核生物的转录过程一、原核生物的转录过程2.DNA双链解开双链解开1.RNA聚合酶全酶聚合酶全酶(2)与模板结与模板结合合 3.在在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合
23、物形成转录起始复合物转录起始过程转录起始过程启动子启动子RNA聚合酶聚合酶（二）转录延长（二）转录延长1.亚基脱落，亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；模板前移；2.在在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链链不断延长。不断延长。(NMP)n +NTP (NMP)n+1 +PPi转录空泡转录空泡(transcription bubble)：RNA-pol（核心酶）（核心酶）DNA RNA依赖依赖依赖依赖Rho(Rho()因子的转录终止因子的转录终止因子的转录终止因子的转录终止不依赖不依赖不依赖
24、不依赖RhoRho因子的转录终止因子的转录终止因子的转录终止因子的转录终止（三）转录终止（三）转录终止指指RNA聚聚合合酶酶在在DNA模模板板上上停停顿顿下下来来不不再再前前进进，转转录录产产物物RNA链链从从转转录录复复合合物物上上脱脱落下来。落下来。分类分类A T P1.依赖依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止终止子终止子2.不依赖不依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止几种主要的修饰方式几种主要的修饰方式1.剪接剪接(splicing)2.剪切剪切(cleavage)3.修饰修饰(modification)4.添加添加(addition)二二 转录后修饰转录后修饰一、真核生物一、真
25、核生物mRNA的转录后加工的转录后加工（一）首、尾的修饰（一）首、尾的修饰 5 端形成端形成 帽子结构帽子结构(m7GpppGp)3 端加上端加上多聚腺苷酸尾巴多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)帽子结构帽子结构（二）（二）mRNA的剪接的剪接1.hnRNA 和和 snRNA 核内的初级核内的初级mRNA称为称为核不均一核不均一RNA或杂化或杂化核核RNA(hetero-nuclear RNA,hnRNA)snRNA(small nuclear RNA)核内的蛋白质核内的蛋白质小分子核糖核酸蛋白体小分子核糖核酸蛋白体（并接体（并接体,splicesome）snRNA2.外显子外显子(exo
26、n)和内含子和内含子(intron)外显子外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟并表达为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。内含子内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。除去的核酸序列。hnRNA不均一核RNA锁套结构剪接由剪接体介导完成剪接由剪接体介导完成,剪接体剪接体是由蛋白质和是由蛋白质和snRNA 构成构成鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录录、转转录录后后修修饰饰鸡卵清蛋白成熟鸡卵清蛋白成
27、熟mRNA与与DNA杂交电镜图杂交电镜图DNAmRNA二、二、tRNA的转录后加工的转录后加工tRNA前体前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNARNAaseP、内切酶内切酶tRNA核苷核苷酸转移酶、连接酶酸转移酶、连接酶ATPADP碱基修饰碱基修饰（2）还原反应）还原反应 如：如：U DHU （3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U （假尿嘧啶）（假尿嘧啶）（4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）II.蛋白质的生物合成翻译的起始翻译的延长翻译的终止整个翻译过程可分
28、为：翻译过程从阅读框架的5-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码子终止密码子出现。氨基酸+tRNA氨酰-tRNAATP AMPPPi氨酰-tRNA合成酶（一）氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化一、肽链合成起始一、肽链合成起始指mRNA和起始氨酰-tRNA分别与核糖体结合而形成翻译起始复合物（一）原核生物翻译起始复合物形成（一）原核生物翻译起始复合物形成核糖体大小亚基分离；核糖体大小亚基分离；mRNAmRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；起始氨酰起始氨酰-tRNAtRNA的结合；的结合；核糖体大亚基结合。核
29、糖体大亚基结合。原核、真核生物各种起始因子的生物功能 IF-3IF-11.核糖体大小亚基分离A U G53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合S-D序列（核糖体结合位点，序列（核糖体结合位点，RBS，ribosome binding site）IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基A U G53IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核糖体大亚基结合，起始复合物形成A U G53目 录IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi（二）真核生物翻译起始复合物形成（二）真核生物翻译起始复合物形成l核糖体大小
30、亚基分离；l起始氨酰-tRNA结合；lmRNA在核糖体小亚基就位；l核糖体大亚基结合。二、肽链合成延长二、肽链合成延长指根据指根据mRNAmRNA密码序列的指导，添加氨基密码序列的指导，添加氨基酸，酸，N N端向端向C C端延伸肽链，直到合成终止的过端延伸肽链，直到合成终止的过程。程。l肽链延长在核糖体上连续性循环式进行，又称为核糖体循环，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位成肽转位延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延伸过程所需蛋白因子称为延长因子(elongation elongation factor,EF)factor,EF)原核生物：原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF
31、-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-GEF-G真核生物：真核生物：EF-1 EF-1、EF-2 EF-2 原核延长原核延长因子因子生物功能生物功能对应真核延对应真核延长因子长因子EF-Tu促进氨酰促进氨酰-tRNA进入进入A位，结位，结合分解合分解GTPEF-1-EF-Ts调节亚基调节亚基EF-1-EFG有转位酶活性，促进有转位酶活性，促进mRNA-肽肽酰酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，促位，促进卸载进卸载tRNA释放释放EF-2肽链合成的延长因子（一）进位指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨酰-tRNA进入核糖体A位。Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP（二）成肽
32、（二）成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。（三）转位（三）转位延长因子延长因子EF-GEF-G有转位酶有转位酶(translocase translocase)活性，可结合并水解活性，可结合并水解1 1分子分子GTPGTP，促进核糖，促进核糖体向体向mRNAmRNA的的3 3侧移动侧移动 。fMetA U G53fMetTuGTP进位转位成肽 三、肽链合成的终止当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核糖体等分离，这些过程称为肽链合成终止。终止相关的蛋白因子称为释放因子(release factor,RF)一是识别终止密码
33、，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核糖体上释放。释放因子的功能原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF 原核肽链合成终止过程 U A G53RFCOO-Overview of translation从核糖体释放出的新生多肽链不具备蛋白从核糖体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。过程才转变为天然构象的功能蛋白。主要包括主要包括l多肽链折叠为天然的三维结构
34、 l肽链一级结构的修饰l高级结构修饰 蛋白质合成后加工蛋白质合成后加工一、基因表达的概念一、基因表达的概念*基因组基因组(genome)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。整套基因。基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。功能的蛋白质分子的过程。*基因表达基因表达(gene expression)基因表达是受调控的基因表达是受调控的二、基因表达的时间性及空间性二、基因表达的时间性及空间性（一）时间特异性（一）时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按按功能需要，某一特定基因的表达严格按
35、特定的时间顺序发生，称之为基因表达的特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间时间特异性特异性多细胞生物基因表达的时间特异性又称多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶阶段特异性段特异性（二）空间特异性（二）空间特异性基基因因表表达达伴伴随随时时间间顺顺序序所所表表现现出出的的这这种种分分布布差差异异，实实际际上上是是由由细细胞胞在在器器官官的的分分布布决决定定的的，所以空间特异性又称所以空间特异性又称细胞或组织特异性细胞或组织特异性。在在个个体体生生长长全全过过程程，某某种种基基因因产产物物在在个个体体按按不不同同组组织织空空间间顺顺序序出出现现，称称之之为为基基因因表表达达的的空间特异性空间特异
36、性。三、基因表达的方式三、基因表达的方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：（一）组成性表达（一）组成性表达某某些些基基因因在在一一个个个个体体的的几几乎乎所所有有细细胞胞中中持持续续表表达达，通通常常被被称称为为管管家家基基因因(housekeeping gene)。无无论论表表达达水水平平高高低低，管管家家基基因因较较少少受受环环境境因因素素影影响响，而而是是在在个个体体各各个个生生长长阶阶段段的的大大多多数数或或几几乎乎全全部部组组织织中中持持续续表表达达，或或变变化化很很小小。区区别别于于其其他他基基因因，这这类类基基因因表表达达被被视视为为组组
37、成成性性基基因表达因表达。（二）诱导和阻遏表达（二）诱导和阻遏表达在在特特定定环环境境信信号号刺刺激激下下，相相应应的的基基因因被被激激活活，基基因因表表达达产产物物增增加加，这这种种基基因因称称为为可可诱诱导导基因基因。可可诱诱导导基基因因在在特特定定环环境境中中表表达达增增强强的的过过程程，称为称为诱导诱导。如如果果基基因因对对环环境境信信号号应应答答是是被被抑抑制制，这这种种基基因因是是可可阻阻遏遏基基因因。可可阻阻遏遏基基因因表表达达产产物物水水平平降低的过程称为降低的过程称为阻遏阻遏。阻遏与阻遏蛋白阻遏蛋白这个过程被称为阻遏这个过程被称为阻遏 这个过程被称为诱导这个过程被称为诱导Or
38、ganization of an inducible gene containing an operonRegulatorStructural genesOperatorFunctional state of the E.coli lac operon in the absence of lactoseFunctional state of the E.coli lac operon growing on lactose在在一一定定机机制制控控制制下下，功功能能上上相相关关的的一一组组基基因因，无无论论其其为为何何种种表表达达方方式式，均均需需协协调调一一致致、共共同同表表达达，即即为为协协调调表表达达，这这种种调调节节称称为为协协调调调节调节。（二）协调表达（二）协调表达四、基因表达调控的生物学意义四、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖（一）适应环境、维持生长和增殖（二）维持个体发育与分化（二）维持个体发育与分化五、基因表达调控的基本原理五、基因表达调控的基本原理基因表达的多级调控基因表达的多级调控基因基因激活激活转录起始转录起始 转录后加工转录后加工mRNA降解降解蛋白质降解等蛋白质降解等蛋白质翻译蛋白质翻译翻译后加工修饰翻译后加工修饰