北京大学：《基础分子生物学》课程教学资源（教案讲义）第七讲 原核基因的表达与调控

第六章基因的表达与调控 (上)原核基因表达调控模式 自然选择倾向于保留高效率的生命过 程。在每30分钟增殖一次的109细菌群体 中,若一个细菌变成295分钟增殖,经 过80天的连续生长后,这个群体中的 999%都将具有295分钟增殖一倍的生 长速度 nlpe& Pge

第六章 基因的表达与调控 ( 上 )原核基因表达调控模式 自然选择倾向于保留高效率的生命过 程。在每30分钟增殖一次的10 9细菌群体 中，若一个细菌变成29.5分钟增殖，经 过80天的连续生长后，这个群体中的 99.9%都将具有29.5分钟增殖一倍的生 长速度

原核生物细胞的基因和蛋白质种类较 少,如大肠杆菌基因组约为4.20×10bp 共有4288个开放读码框(表6-1)。据估 计,一个细胞中总共含有107个蛋白质分 子 nlpe& Pge

原核生物细胞的基因和蛋白质种类较 少，如大肠杆菌基因组约为4.20 ×10 6bp 共有4 288个开放读码框（表6-1）。据估 计，一个细胞中总共含有10 7个蛋白质分 子

表6-1大肠杆菌、伤寒杆菌和尿殖道支原体基因组 中的基因总量比较与功能分析 基因数 大肠杆菌 伤寒杆菌 尿殖道支原 体 总读码框数 4288 1727 470 氨基酸会成 131 辅基等的合成 103 核苷酸合成 19 细胞膜合成与装配 237 84 17 能量代谢 243 112 31 其它合成代谢 188 30 脂肪代谢 25 66 DNA复制、重组和修复 115 87 32 蛋白质结构 6 调控蛋白 178 77 转录 55 27 12 翻译 182 141 101 吸收与运转 427 123 34 nlpe& Pge

表6-1 大肠杆菌、伤寒杆菌和尿殖道支原体基因组 中的基因总量比较与功能分析 分 类 基因数 大肠杆菌 伤寒杆菌 尿殖道支原 体 总读码框数 4288 1727 470 氨基酸合成 131 68 1 辅基等的合成 103 54 5 核苷酸合成 58 53 19 细胞膜合成与装配 237 84 17 能量代谢 243 112 31 其它合成代谢 188 30 6 脂肪代谢 48 25 6 DNA复制、重组和修复 115 87 32 蛋白质结构 9 6 7 调控蛋白 178 64 7 转录 55 27 12 翻译 182 141 101 吸收与运转 427 123 34

每个大肠杆菌细胞有约15000个核糖 体,50种核糖体蛋白、糖酵解体系的 酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等都是代 谢过程中必需的,其合成速率不受环境 变化或代谢状态的影响,这一类蛋白质 被称为永久型( constitutive)合成的蛋 白质。 nlpe& Pge

每个大肠杆菌细胞有约15 000个核糖 体，50种核糖体蛋白、糖酵解体系的 酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等都是代 谢过程中必需的，其合成速率不受环境 变化或代谢状态的影响，这一类蛋白质 被称为永久型（constitutive）合成的蛋 白质

另一类则被称为适应型或调节型 ( adaptive or regulated),因为这类蛋 白质的合成速率明显地受环境的影响而 改变。如大肠杆菌细胞中一般只有15个 β-半乳糖苷酶,但若将细胞培养在只含 乳糖的培养基中,每细胞中这个酶的量 可高达几万个分子。 nlpe& Pge

另一类则被称为适应型或调节型 （adaptive or regulated），因为这类蛋 白质的合成速率明显地受环境的影响而 改变。如大肠杆菌细胞中一般只有15 个 β -半乳糖苷酶，但若将细胞培养在只含 乳糖的培养基中，每细胞中这个酶的量 可高达几万个分子

6.1原核基因表达调控总论 随着生物个体的发育,DNA分子能 有序地将其所承载的遗传信息,通过密 码子-反密码子系统转变成蛋白质,执行 各种生理生化功能。科学家把从DNA到 蛋白质的过程称为基因表达(gene expression),对这个过程的调节就称为 基因表达调控( gene regulation或gene control) nlpe& Pge

6. 1 原核基因表达调控总论 随着生物个体的发育，DNA分子能 有序地将其所承载的遗传信息，通过密 码子-反密码子系统转变成蛋白质，执行 各种生理生化功能。科学家把从DNA到 蛋白质的过程称为基因表达（gene expression），对这个过程的调节就称为 基因表达调控（gene regulation或gene control）

模板链 编码链 ATGCGCCATGCCAGTTACGTACATGCA TACGCGGTACGGTCAATGCATCTACCT 转录 UACGCGGUACGGUCAAUGCAUCUACCU 转录产物 图6-1基因表达的第一步是由RNA聚合酶拷贝DNA双 链中的模板链,生成与该序列完全互补的R>链 ePg

图6-1基因表达的第一步是由RNA聚合酶拷贝DNA 双 链中的模板链，生成与该序列完全互补的RNA链

基因表达调控主要表现在以下二方面: 转录水平上的调控( transcriptional regulation); 转录后水平上的调控( post-transcriptional regulation),包括 (1)mRNA加工成熟水平调控( differential processing of RNa transcrpt ); (2)翻译水平调控( differential translation of mrNA)。 nlpe& Pge

基因表达调控主要表现在以下二方面： 转录水平上的调控（ transcriptional regulation）； 转录后水平上的调控（post-transcriptional regulation），包括 （ 1 ）mRNA加工成熟水平调控（differential processing of RNA transcrpt）； （ 2）翻译水平调控（differential translation of mRNA）

细菌的转录与翻译过程几乎发生在 同一时间间隔内,转录与翻译相耦联 (coupled transcription and translation)。真核生物中,转录产物 ( primary transcript)只有从核内运转 到核外,才能被核糖体翻译成蛋白质 (图6-2)。 nlpe& Pge

细菌的转录与翻译过程几乎发生在 同一时间间隔内，转录与翻译相耦联 （coupled transcription and translation）。真核生物中，转录产物 （primary transcript）只有从核内运转 到核外，才能被核糖体翻译成蛋白质 （图6-2）

DNA DNA 细胞核 原初转录 3 产物 5加工 mRNA 细胞质 o mRNA 转运 核糖体 新生蛋白质 5 核糖体 989 新生蛋白质 原核细胞 真核细胞 图6-2真核与原核生物转录及翻译调控的总体特征比较 nlpe& Pge