1、基因的选择性表达基因的选择性表达2017.04第1页，共13页。基因的选择性表达是指在细胞分化中，基因的选择性表达是指在细胞分化中，基因在特基因在特定的时间和空间条件下有选择表达的现象定的时间和空间条件下有选择表达的现象。第2页，共13页。1.1.并非所有的基因都要选择性表达（奢侈基因）并非所有的基因都要选择性表达（奢侈基因）管家基因管家基因是指所有细胞都需要表达的基因，是指所有细胞都需要表达的基因，无选择性表达特点无选择性表达特点，与细胞分化无关，其产物是，与细胞分化无关，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、如呼吸酶基因、ATP ATP 水解酶基
2、因等。水解酶基因等。奢侈基因奢侈基因是只在特定细胞中表达的基因，是只在特定细胞中表达的基因，有有选择性表达的特点选择性表达的特点，控制细胞分化，如胰岛素，控制细胞分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因等。基因、血红蛋白基因等。第3页，共13页。2 基因选择性表达的几种类型2.1 2.1 基因在不同的空间里基因在不同的空间里表达表达 不同细胞表达的基因不不同细胞表达的基因不尽相同，尽相同，细胞分化正是细胞分化正是细胞中表达的基因不完细胞中表达的基因不完全一样所致。全一样所致。第4页，共13页。2.2 2.2 基因在不同的时间里表达基因在不同的时间里表达 基因的选择性表达还表现在时间上有早晚之分，基因的
3、选择性表达还表现在时间上有早晚之分，有些基因在胎儿阶段就开始表达，有些基因在儿童有些基因在胎儿阶段就开始表达，有些基因在儿童阶段才表达，还有些在成人阶段才表达。另外还表阶段才表达，还有些在成人阶段才表达。另外还表现在某些基因只在某一段时间内表达。如在成熟期，现在某些基因只在某一段时间内表达。如在成熟期，参与细胞分裂的基因基本不表达，用于物质转化的参与细胞分裂的基因基本不表达，用于物质转化的相关蛋白质等的基因在表达，合成相应的蛋白质、相关蛋白质等的基因在表达，合成相应的蛋白质、酶等。酶等。第5页，共13页。马铃薯块茎、甜菜块根形成后，细胞中用于合成葡萄糖转化马铃薯块茎、甜菜块根形成后，细胞中用于
4、合成葡萄糖转化为乳酸的酶的基因进行了表达，故它们无氧呼吸时产物是乳为乳酸的酶的基因进行了表达，故它们无氧呼吸时产物是乳酸，有利于减少物质能量浪费，还降低了对细胞的伤害程度。酸，有利于减少物质能量浪费，还降低了对细胞的伤害程度。再如人和动物的第二特征的表现，是生长发育到一定阶段基再如人和动物的第二特征的表现，是生长发育到一定阶段基因选择性表达的结果。而在衰老过程中，用于正常代谢的酶因选择性表达的结果。而在衰老过程中，用于正常代谢的酶合成受到抑制或数量减少，加速了衰老的程度，也是基因的合成受到抑制或数量减少，加速了衰老的程度，也是基因的选择性表达的结果。选择性表达的结果。程序性死亡的理论假说也认为
5、死亡的细胞是通过基因程序性死亡的理论假说也认为死亡的细胞是通过基因的选择性表达实现的。的选择性表达实现的。第6页，共13页。2.32.3同一时间，同一细胞中不同的基因表达的程同一时间，同一细胞中不同的基因表达的程度不同（基因表达的量不同）度不同（基因表达的量不同）同一细胞膜上不同的载体数量不同。同一细胞膜上不同的载体数量不同。第7页，共13页。2.4 2.4 基因在特定环境作用下表达基因在特定环境作用下表达 有些基因需要在特定的环境诱导下才能够表有些基因需要在特定的环境诱导下才能够表达，达，否则就不表达。如大肠杆菌的否则就不表达。如大肠杆菌的-半乳糖苷半乳糖苷酶基因只有在环境中存在乳糖时才表达
6、，酶基因只有在环境中存在乳糖时才表达，某些某些基因的表达需要激素诱导。再如下面的铁蛋白基因的表达需要激素诱导。再如下面的铁蛋白质基因必须在质基因必须在FeFe3+3+浓度较高时才表达。浓度较高时才表达。第8页，共13页。2010 年高考江苏卷34题 铁蛋白是细胞内储存多余铁蛋白是细胞内储存多余FeFe3+3+的蛋白，铁蛋白合的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的成的调节与游离的FeFe3+3+、铁调节蛋白、铁应答元件、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNAmRNA起始密起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异码上游的特异性序列，能与铁调节蛋
7、白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当性结合，阻遏铁蛋白的合成。当FeFe3+3+浓度高时，铁浓度高时，铁调节蛋白由于结合调节蛋白由于结合FeFe3+3+而丧失与铁应答元件的结合能而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白力，核糖体能与铁蛋白mRNAmRNA一端结合，沿一端结合，沿mRNAmRNA移移动，遇到起始密码后开始翻译（如下图所动，遇到起始密码后开始翻译（如下图所 示）。回示）。回答下列问题：答下列问题：第9页，共13页。（1 1）图中甘氨酸的密码子是）图中甘氨酸的密码子是 ，铁蛋白基因中决，铁蛋白基因中决定定 的模板链碱基序列为的模板链碱基序列为 。GGUGGUCCACTGACC
8、CCACTGACC(CCAGTCACC)(CCAGTCACC)第10页，共13页。（2 2）FeFe3+3+浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了了 ，从而抑制了翻译的起始；，从而抑制了翻译的起始；FeFe3+3+浓度高时，铁调节蛋白由于结合浓度高时，铁调节蛋白由于结合FeFe3+3+而丧失与铁应而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白答元件的结合能力，铁蛋白mRNAmRNA能够翻译。这种调节能够翻译。这种调节机制既可以避免机制既可以避免 对细胞的毒性影响，又可以减对细胞的毒性影响，又可以减少少 。核糖体在核糖体在mRNAmRNA上的结合与移动上的结合与
9、移动 FeFe3+3+细胞内物质和能量的浪费细胞内物质和能量的浪费第11页，共13页。（3 3）若铁蛋白由）若铁蛋白由n n个氨基酸组成，指导其合成的个氨基酸组成，指导其合成的mRNAmRNA的碱基数远大于的碱基数远大于3n3n，主要原因，主要原因是是 。（4 4）若要改造铁蛋白分子，将图中色）若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸氨酸变成亮氨酸(密码子为密码子为UUAUUA、UUGUUG、CUUCUU、CUCCUC、CUACUA、CUG)CUG)，可以通过改变可以通过改变DNADNA模板链上的一个模板链上的一个碱基来实现，即由碱基来实现，即由 。mRNAmRNA两端存在不翻译的序列两端存在不翻译的序列C CA A第12页，共13页。感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！第13页，共13页。
