导图社区 年度个人工作计划
这是一篇关于年度个人工作计划的思维导图,主要内容有基因表达、原核基因的表达于调控、真核基因的表达调控。
编辑于2022-11-29 20:57:36 辽宁这是一篇关于年度个人工作计划的思维导图,主要内容有基因表达、原核基因的表达于调控、真核基因的表达调控。
蛋白质是生命的物质基础,是有机大分子,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16%~20%,即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.6~12kg。人体内蛋白质的种类很多,性质、功能各异,但都是由20多种氨基酸(Amino acid)按不同比例组合而成的,并在体内不断进行代谢与更新。
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这是一篇关于年度个人工作计划的思维导图,主要内容有基因表达、原核基因的表达于调控、真核基因的表达调控。
蛋白质是生命的物质基础,是有机大分子,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16%~20%,即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.6~12kg。人体内蛋白质的种类很多,性质、功能各异,但都是由20多种氨基酸(Amino acid)按不同比例组合而成的,并在体内不断进行代谢与更新。
基因的表达与调控
基因表达
是指储存遗传信息的基因经过转录、翻译合成特定蛋白质或功能RNA,进而发挥其生物功能的过程
对这个过程的调节称为基因调控
基因表达方式
组成性表达:指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的,几乎不受环境变化影响。该类型基因通常被称为管家基因
适应性表达:指环境变化容易使其表达水平变化的一类基因表达
诱导:应环境变化,基因表达水平增高的现象成为诱导
基因调控方式
多级调控
原核基因的表达于调控
乳糖操纵子的分子调控机制及其应用(只有乳糖,没有葡萄糖才启动乳糖操纵子的高表达)
乳糖操纵子:启动子+操纵基因+3个结构基因+终止子+调节基因
乳糖-阻遏蛋白的负调控系统(转录负控诱导)
大肠杆菌内负责乳糖运输和代谢的酶的基因是可诱导基因
cAMP-CAP的正调控系统
葡萄糖效应:无葡萄糖cAMP促进转录;有葡萄糖cAMP不促进转录
cAMP-CAP复合物帮助RNA聚合酶结合到启动子区域,激活lac mRNA的转录
葡萄糖通过调节cAMP的合成间接监控这一过程
小结:乳糖操纵子的双调控系统协同调节
当阻遏蛋白封闭转录时,CAP对该系统不能发挥作用
如无CAP存在,即使没有阻遏蛋白与操纵基因结合,操纵子转录活性仍很低
只有乳糖存在时,细菌利用乳糖作碳源
若有葡萄糖或葡萄糖/乳糖共同存在时,细菌首先利用葡萄糖
乳糖操纵子的应用
实验:蓝白斑筛选法(β-半乳糖酶显色反应)
直接诱导物:异乳糖,结合lac阻遏物去阻遏
色氨酸操纵子的分子调控机制
是氨基酸生物合成操纵子,细胞内缺乏色氨酸时表达,包括启动子、操纵基因、前导序列、弱化子和5个结构基因
高浓度Trp存在时,形成阻遏蛋白-色氨酸复合物(同源二聚体),与色氨酸操纵基因紧密结合,阻止转录
Trp水平低时,阻遏蛋白以一种非活性形式存在,不能结合DNA。Trp操纵子被RNA聚合酶转录,同时Trp生物合成途径被激活
弱化作用——Trp操纵子的转录终止调控
1.前导区的碱基序列包括4个片段,能以两种不同的方式进行碱基配对,1-2和3-4配对,或2-3配对,3-4配对表现出终止子功能
前导序列有相邻的两个色氨酸密码子
Trp浓度低时,tRNATrp少,核糖体滞留1区,4区已被转录完成,前导区2-3配对,不形成3-4配对的终止子结构,转录继续进行
Trp浓度高时,核糖体可顺利通过1区,在4区被转录之前,即到达2区,2-3不能配对,3-4配对形成类似终止子的发夹结构,转录停止
负调控
在没有调节蛋白存在时基因是表达的,加入某种调节蛋白后基因活性被关闭,这样的控制系统叫负控系统,其调节蛋白叫做阻遏蛋白
两种类型:负控诱导和负控阻遏
正调节
在没有调节蛋白存在时基因是关闭的,加入某种调节蛋白后基因活性被开启,这样的控制系统叫做正控系统,其调节蛋白叫做诱导蛋白
两种类型:正控诱导和正控阻遏系统
原核基因调控机制的类型
原核基因表达调控的基本特征
主要发生在转录水平,转录起始是关键环节,合成多顺反子mRNA
操纵子调控普遍存在,阻遏蛋白介导的负性调节广泛存在
自然选择倾向于保留高效率的生命过程
本课小结
基因表达方式:组成性表达(管家基因)、适应性表达
基因调控方式:多级调控(转录)
原核基因表达调控基本特征:转录水平、操纵子
乳糖操纵子调控机制及其应用:结构、双调节系统协同调节(乳糖-阻遏蛋白的负调控系统和cAMP-CAP的正调控系统)
色氨酸操纵子调控机制
真核基因的表达调控
特征
在基因表达的任何环节进行调控
时间特异性和空间特异性
瞬时调控(可逆性调控)、发育调控(不可逆调控)
管家基因
以正调控为主
染色质水平上的调控
染色质结构对基因表达的调控
异固缩现象
异染色质没有转录活性,只有在常染色质区才能发生基因转录
常染色质区不均一
组蛋白的修饰作用
组蛋白修饰和组蛋白变异体对染色质结构的重塑和基因转录的调控起主要作用 核心组蛋白的N-端暴露在核小体的表面并可发生共价修饰 乙酰化:组蛋白H3和H4的N-端比较保守的赖氨酸残基上 甲基化:组蛋白H3的赖氨酸和精氨酸的侧链N原子上 磷酸化 泛素化 多聚ADP糖基化 组蛋白的高乙酰化标志活跃转录,低乙酰化则与转录抑制有关
DNA甲基化
CpG岛
在基因组的某些区段CG平均含量高于正常概率,这些CpG位点高度密集的区域被称为CpG岛
(1)CpG岛中G+C的比例大于55% (2)在CpG岛中,CpG位点的密度大约是非CpG岛区域的10倍。 (3)人类基因组中约有4.5万个这样的CpG岛,约占基因组的1%。 (4)几乎所有的管家基因和部分组织特异性表达基因的启动子中含CpG岛。 (5)CpG岛大部分处于非甲基化状态。 (6)CpG甲基化主要存在于异染色质中 。 (7)CpG岛甲基化是基因沉默的信号。 (8)正常细胞的CpG岛由于被保护而处于非甲基化状态,启动子区的高甲基化导致抑癌基因失活是人类肿瘤所具有的共同特征之一。
DNA水平上的调控
基因丢失
一些体细胞通过丢失某些基因去除这些基因的活性,达到基因调控的目的。 在高等生物正常细胞中目前还没有发现基因丢失的现象,但在癌细胞中常有基因丢失的现象。
基因扩增
基因组中特定段落在某些情况下会复制产生许多拷贝的现象。原癌基因发生扩增
基因重排
通过基因的转座、 DNA 的断裂错接而使正常基因顺序发生改变的现象。 广泛存在于动物、植物和微生物的体细胞基因组中。
产生新基因,用于特定环境中的表达
哺乳动物的免疫球蛋白( IgG ) V 区和 C 区不同片段在 DNA 水平上的各种排列组合是形成 Ig 分子多态性的根本原因。
改变基因的表达模式
将一个基因从远离启动子的地方移到启动子附近的位点从而启动基因表达,或者将一个基因转移到沉默子附近而被抑制表达。酵母交换型的控制
导致基因组不稳定
哺乳动物中同细胞的病理变化相关,特别是肿瘤发生过程中。
转录水平的调控
顺式作用元件
增强子、绝缘子、沉默子应答元件
反式作用元件
通用转录因子、转录激活(抑制)因子
真核基因转录调控的主要模式: 1.组成性转录调控 2.激素调控 3.磷酸化调控 4.转录延伸调控 5.细胞决定 6.胚胎发育调控
转录后水平的调控:mRNA前体的可变剪接(选用不同的启动子、选用不同的多聚腺苷酸化位点、内含子保留、外显子的保留或去除)、mRNA前体的反式剪接、RNA的编辑对基因表达的影响、mRNA从核内运输到细胞质的调控
翻译水平的调控:mRNA的稳定性对翻译的调控、翻译起始因子对翻译起始的调控、mRNA非翻译区对翻译的调控