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2.2.1 原核生物的基因表达调控在线视频

2.2.1 原核生物的基因表达调控

下一节:2.2.2 真核生物的基因表达调控

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2.2.1 原核生物的基因表达调控课程教案、知识点、字幕

接下来 我们将

学习一下基因的表达和调控

这部分内容我们将把它分为

原核生物和真核生物两个方面

首先我们看一下原核生物中的转录调控

大家知道每一个生物

都对基因的表达进行着非常严格的调控

从而更有效的利用有限的能量

以利于细胞的生存

比如多细胞生物

通过基因表达的调控

而实现细胞分化、形态发生和个体的发育

单细胞生物如细菌等

它只有在某些特定的条件下

才会去表达适应该环境下生存的一系列基因

以节约自己的能量

基因的表达调控

一般会使用一个叫开和关的机制

也就叫On-Off Switch

这部分On-Off Switch的实现

可以通过转录水平和翻译水平

两个层次进行调控

其中转录水平的调控

是基因表达调控的关键环节

接下来我们看一下

这个生物到底是怎么样

从这两个方面来对它进行调节的

首先

让我们看一下原核生物中的转录调控

原核生物的转录调控

最早由法国生物学家Monod和Jacob发现

他们在研究大肠杆菌的生长过程中发现

在含有乳糖的培养基中

大肠杆菌会合成β-半乳糖苷酶

使得可以分解乳糖

成为半乳糖和葡萄糖

从而可以为细胞所利用

当培养基中不存在乳糖时

大肠杆菌它就不会去合成β-半乳糖苷酶

而针对这个现象

Monod和Jacob提出了

乳糖操纵子模型

也就是我们现在所非常熟悉的

lac operon model

从此开创了基因调控的研究

他们也因此而获得了1965年的

诺贝尔生理学/医学奖

这个模型认为乳糖操纵子

是一个自我调节系统

而乳糖在此系统中起诱导作用

那么

乳糖操纵子到底是怎么样发挥功能的呢

首先让我们看一下乳糖操纵子的基因结构

如图中所示

乳糖操纵子可以包括两个功能区域

分别为调节区和编码区

相对而言编码区比较简单

包括细胞代谢乳糖所需的几个基因

它们分别是LacZ,LacY,LacA

它们也被称为结构基因

在乳糖存在时

这些基因可以被翻译

形成相应的酶

从而使得细胞可以代谢乳糖

而调节区域

相对来说比较复杂

它包括多个部位

包括调节基因regulator基因

包括启动子promoter P

以及操纵序列operator O

调节基因直接位于

受调节的结构基因的上游

它的产物是一种阻遏蛋白repressor

它的启动子位于转录起始的位点

是一段很短的核苷酸序列

操纵序列也是一小段DNA序列

它位于启动子下游也就是启动子的3’端

操纵序列本身不编码任何蛋白

它是为阻遏蛋白提供的结合的位点

那么在没有乳糖存在的情况下

调节基因会持续表达阻遏蛋白

而阻遏蛋白会结合到

操纵序列的位置上去

当RNA聚合酶结合到启动子上时

因为阻遏蛋白的存在

RNA聚合酶无法打开下游的DNA双链

启动转录的发生

从而导致下游对乳糖

进行利用的结构基因没有办法开始进行转录

那在乳糖存在的情况下

基因的表达又是怎样被起始的呢

人们研究发现

其实在阻遏蛋白上

它存在着一个乳糖的结合位点

当阻遏蛋白结合乳糖以后

它实际上会发生一个蛋白质

构象上的变化

使得阻遏蛋白失去了

和操纵序列结合的能力

而一旦操纵序列上没有了阻遏蛋白

那么RNA聚合酶就可以

启动结构基因的转录

从而获得代谢乳糖所需要的酶

所以在整个乳糖操纵子中

阻遏蛋白是作为一个调控开关

它的状态实际决定了

结构基因的开或者是关

我们看到的这是一个例子

是乳糖操纵子

是最早被研究

也是被研究最多的一个操纵子

当然除了这个乳糖操纵子之外

其实大肠杆菌中

还存在很多其他的操纵子

其中值得一提的

是色氨酸操纵子

大肠杆菌中色氨酸的合成

是由一簇一共五个基因

编码的蛋白质所催化而进行

这个五个基因它将

作为一个转录单元被转录

产生出单个的长片段mRNA

RNA聚合酶与第一个位于

基因开端的启动子相结合

然后沿着DNA往下

一个接一个地转录基因

在色氨酸操纵子中

阻遏蛋白自身并不能

和启动子前面的操纵序列结合

这点和乳糖操纵子是非常不一样的

只有当阻遏蛋白

和色氨酸结合形成复合物时

这个色氨酸的结合

实际上是激活了阻遏蛋白

使得阻遏蛋白和色氨酸这个复合物

现在它变的可以

和操作序列相结合

从而结合上去然后再关闭下一个转录

所以色氨酸操纵子的开和关

决定于细胞内色氨酸的浓度

只有当色氨酸浓度下降

到了一定的程度以后

没有足够的色氨酸

可以和阻遏蛋白相结合

然后这个操纵子才能被打开

细胞才开始进行色氨酸的合成

操纵子只在原核生物中存在

在转录水平调控基因的表达

这个调控可以是正调控

也可以是负调控

也就是说可以促进基因的表达

也可以抑制基因的表达

我们这节课所讲的

阻遏蛋白所介导的是负调控过程

它是通过与调控序列的结合

来抑制下游基因的转录

其实在未来的课程中

你们还可以学到转录的正调控过程

实际上不管是在乳糖操纵子

还是色氨酸操纵子

都会有描述

而我们在这里就不做更多的介绍

普通生物学课程列表:

绪论——走进生命科学

-绪论

--绪论

-人物访谈——走进精准医学

--第一节 什么是精准医学

--第二节 精准医学用于临床应具备哪些条件

--第三节 精准医学的临床应用实例

--第四节 给医学生的建议

--第五节 精准医学的发展展望

第一章 细胞生物学基础

-第一节 细胞概述

--1.1.1 细胞的基本特征

--1.1.2 原核生物与真核生物的区别

-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述

-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输

--1.2.1 质膜的结构与基本成分

--1.2.2 质膜的基本特征及功能

--1.2.3 膜转运蛋白

--1.2.4 小分子物质的跨膜运输

--1.2.5 细胞连接

-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输

-第三节 真核细胞的结构

--1.3.1 线粒体和叶绿体

--1.3.2 细胞的内膜系统

--1.3.3 过氧化物酶体

--1.3.4 细胞骨架——微丝

--1.3.5 细胞骨架——微管

--1.3.6 细胞骨架——中间丝

--1.3.7 马达蛋白

--1.3.8 细胞核与染色质

--1.3.9 核糖体

-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构

-第四节 细胞的能量代谢

--1.4.1 能量货币ATP

--1.4.2 细胞是如何获得能量的

--1.4.3 糖酵解与柠檬酸循环

--1.4.4 电子传递与氧化磷酸化

--1.4.5 乙醇发酵与乳酸发酵

--1.4.6 营养物质的分解与代谢

--1.4.7 叶绿体与光系统

--1.4.8 光反应

--1.4.9 固碳反应

--1.4.10 C4途径与CAM途径

-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢

-第五节 细胞的分裂与分化

--1.5.1 细胞周期概述

--1.5.2 细胞周期调控的分子机制

--1.5.3 有丝分裂

--1.5.4 减数分裂

--1.5.5细胞分化与细胞全能性

--1.5.6细胞死亡

-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化

第二章 分子生物学基础

-第一节 遗传的分子基础

--2.1.1 DNA的发现历史

--2.1.2 DNA的结构

--2.1.3 DNA的复制

--2.1.4 端粒及端粒酶

--2.1.5 蛋白质是表型的分子基础

--2.1.6 RNA的分子构成与功能

--2.1.7 DNA的转录

--2.1.8 遗传密码的破解

--2.1.9 遗传信息的翻译

--2.1.10 中心法则

--2.1.11 基因的突变

-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础

-第二节 基因的表达调控

--2.2.1 原核生物的基因表达调控

--2.2.2 真核生物的基因表达调控

--2.2.3 染色质的结构影响基因的转录

--2.2.4 蛋白质的组装调控基因的转录

--2.2..5 RNA转录后的加工

-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控

-第三节 生物技术及其应用

--2.3.1 核酸的分子杂交

--2.3.2 DNA芯片技术

--2.3.3 聚合酶链式反应

--2.3.4 DNA凝胶电泳

--2.3.5 DNA重组技术

--2.3.6 基因工程技术的应用

-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用

-第四节 人类基因组及其遗传疾病

--2.4.1 DNA测序技术

--2.4.2 第三代DNA测序技术

--2.4.3 人类基因组及其应用

--2.4.4 人类的遗传性疾病

--2.4.5 癌基因与恶性肿瘤

-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病

第三章 高等植物体的结构与功能

-第一节 高等植物体的细胞与组织

--3.1.1 初生壁

--3.1.2 次生壁

--3.1.3 与细胞壁相关的结构

--3.1.4 质体与液泡

--3.1.5 组织与组织系统

--3.1.6 分生组织

--3.1.7 表皮与周皮

--3.1.8 维管组织

--3.1.9 基本组织系统

-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织

-第二节 植物的生长

--3.2.1 种子的萌发与幼苗的生长

--3.2.2 根的初生生长

--3.2.3 根的初生结构

--3.2.4 侧根的发生

--3.2.5 根的次生生长及其结构

--3.2.6 茎的初生生长及其结构

--3.2.7 茎的次生生长及其结构

--3.2.8 周皮与树皮

--3.2.9 年轮是如何产生的

--3.2.10 茎的初生组织与次生组织之间的关系

-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长

-第三节 植物的生殖和发育

--3.3.1 植物的繁殖类型

--3.3.2 世代交替

--3.3.3 花的组成与基本结构

--3.3.4 花各部分结构的多样性

--3.3.5 花药的发育

--3.3.6 胚珠的发育

--3.3.7 开花与传粉

--3.3.8 花粉萌发和受精

--3.3.9 果实和种子的形成与传播方式

--3.3.10 被子植物生活史总结

-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育

-第四节 植物的营养与运输

--3.4.1 植物叶片的结构

--3.4.2 气孔运动的调节

--3.4.3 植物的矿质营养

--3.4.4 根系是如何吸水的?

--3.4.5 水分在植物体内的运输

--3.4.6 矿质元素的运输

--3.4.7 有机物运输的经典实验

--3.4.8 有机物质的运输

--3.4.9 植物的营养适应-食虫植物

--3.4.10 植物的营养适应-氮元素的利用

--3.4.11 植物的营养适应-寄生植物

--3.4.12 植物的营养适应-菌根

-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输

-第五节 植物生长发育的调控

--3.5.1 植物激素概述

--3.5.2 生长素

--3.5.3 生长素的作用机制

--3.5.4 赤霉素

--3.5.5 细胞分裂素

--3.5.6 乙烯

--3.5.7 脱落酸

--3.5.8 激素间的相互作用

--3.5.9 光周期现象

--3.5.10 光敏色素

--3.5.11 植物对植食性动物和病菌的防御

-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控

第四章 高等动物体的结构与功能

-第一节 动物的组织

--4.1.1 上皮组织

--4.1.2 疏松结缔组织

--4.1.3 致密结缔组织

--4.1.4 脂肪组织

--4.1.5 软骨

--4.1.6 硬骨

--4.1.7 血液

--4.1.8 结缔组织总结

--4.1.9 肌肉组织

--4.1.10 神经组织

--4.1.11 组织器官系统

-第一节 动物的组织--作业

-第二节 消化系统

--4.2.1 营养素及其消化和吸收

--4.2.2 人体消化系统的组成

--4.2.3 口腔和食管

--4.2.4 胃壁的结构

--4.2.5 胃的消化功能

--4.2.6 胃溃疡

--4.2.7 小肠的组织结构

--4.2.8 小肠消化液的组成及其功能

--4.2.9 营养物质的消化和吸收

--4.2.10 大肠的结构与功能

--4.2.11 肝脏和胰腺

--4.2.12 脊椎动物消化管的结构与功能适应

-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统

-第三节 呼吸系统

--4.3.1 呼吸系统的演化

--4.3.2 人的呼吸系统的结构与功能

--4.3.3 呼吸运动

--4.3.4 气体的交换

--4.3.5 氧气和二氧化碳的运输

--4.3.6 呼吸运动的调节

-第三节 呼吸系统--作业

-第四节 循环系统

--4.4.1 动物循环系统的演化

--4.4.2 血管的结构

--4.4.3 心脏的结构与血液循环

--4.4.4 心动周期

--4.4.5 心脏的传导系统

--4.4.6 动脉血压的形成

--4.4.7 输血与血型

--4.4.8 组织液的形成

--4.4.9 淋巴系

--4.4.10 常见心脑血管疾病

-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统

-第五节 内环境的控制

--4.5.1 动物排泄系统的演化

--4.5.2 内环境与稳态

--4.5.3 体温调节

--4.5.4 渗透调节与排泄

--4.5.5 人的泌尿系统的组成与功能

--4.5.6 原尿是如何生成的

--4.5.7 肾小管与集合管的重吸收

--4.5.8 肾小管与集合管的分泌作用

--4.5.9 尿液的浓缩

--4.5.10 尿液生成的总结

--4.5.11 肾脏对机体酸碱平衡的调节

--4.5.12 血压与血量的调节

--4.5.13 透过尿液分析检查疾病

-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制

-第六节 内分泌系统

--4.6.1 体液调节概述

--4.6.2 激素的作用机制

--4.6.3 内分泌系统与神经系统的联系

--4.6.4 激素分泌的调节

--4.6.5 神经垂体的内分泌功能

--4.6.6 腺垂体的内分泌功能

--4.6.7 生长激素的功能

--4.6.8 甲状腺调节代谢与发育

--4.6.9 甲状旁腺的功能

--4.6.10 胰岛素和胰高血糖素激素

--4.6.11 肾上腺皮质的内分泌功能

--4.6.12 肾上腺髓质的内分泌功能

-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统

-第七节 神经系统与神经调节

--4.7.1 静息电位

--4.7.2 动作电位

--4.7.3 神经冲动是如何传播的

--4.7.4 突触如何传递神经信号

--4.7.5 毒品为什么具有成瘾性

--4.7.6 反射与反射弧

--4.7.7 脑的结构与功能

--4.7.8 脊髓的结构与功能

--4.7.9 周围神经系统

--4.7.10 躯体运动神经与内脏神经的区别

--4.7.11 交感神经与副交感神经的作用

--4.7.12 中枢神经对内脏活动的调节

--4.7.13 神经系统的演化

-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节

-第八节 生殖与胚胎发育

--4.8.1 精子的形态及发生

--4.8.2 卵子的发生

--4.8.3 卵子的发生受激素的调控

--4.8.4 生育的控制

--4.8.5 卵巢的周期性变化

--4.8.6 子宫的周期性变化

--4.8.7 海胆的受精过程

--4.8.8 哺乳动物的受精过程

--4.8.9 文昌鱼的胚胎发育

--4.8.10 两栖类的早期胚胎发育

--4.8.11 哺乳动物的胚胎发育

--4.8.12 羊膜是如何产生的

--4.8.13 人的胚胎发育

-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育

期中考试

-2020年秋季学期普通生物学期中考试

2.2.1 原核生物的基因表达调控笔记与讨论

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