原核生物基因表达调控介绍

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1、1原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控29.1 9.1 基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念9.2 9.2 原核基因调控机制原核基因调控机制9.3 9.3 乳糖操纵元乳糖操纵元9.4 9.4 色氨酸操纵元色氨酸操纵元9.5 9.5 其他操纵元其他操纵元Chapter9ControllingoftheGeneExpression39.1基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念一、基因表达的概念一、基因表达的概念geneexpression:是指储存遗传信息的基因经过转录、翻译合成特定蛋白质,进而发挥其生物功能的整个过程。也即基因转录及翻译的过程。对这个过程的调节就称为gene

2、regulation。rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达。45(一一)组成性表达组成性表达(constitutiveexpression)(二二)适应性表达适应性表达(adaptiveexpression)二、基因表达的方式二、基因表达的方式61 1、概概念念:又称组组成成性性基基因因表表达达(constitutivegeneexpression)是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或必不可少的,且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为管管家家基基因因(housekeepinggene)。(一一)组成性表

3、达组成性表达72.2.特点特点 不易受环境变化影响,表达产物是整个生命过程中都持续需要的,是细胞存活所必须的。表达水平较恒定。3.3.意义意义 维持生命81.1.概念概念指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。包括:(二二)适应性表达适应性表达9诱诱诱诱导导导导随环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱诱导导(induction),这类基因被称为可可诱诱导导的基因的基因(induciblegene);阻阻阻阻遏遏遏遏-相反,随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻阻遏遏(repression),相应的基因被称为可阻遏的基因可阻遏的基因(repressiblegene)。102.2.

4、特点特点 易受环境变化影响3.3.意义意义适应环境11三、基因表达的时间性和空间性三、基因表达的时间性和空间性1 1、时间特异性、时间特异性(temporalspecificity)按功能需要,某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生,称之为基因表达的时间特异性。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stagespecificity)。12图图9-19-113图图9-29-214是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段段,同一基因的表达在不同的细胞或组织器同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同官不同,从而导致特异性的蛋白质分布于不从而导致特异性

5、的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。故又称为同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性细胞特异性或组织特异性或组织特异性(cellortissuespecificity)。2 2、空间特异性、空间特异性(spatialspecificity)15四、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适应环境、维持生长和增殖适应环境、维持生长和增殖(原核、原核、真核真核)维持个体发育与分化维持个体发育与分化(真核真核)16五、基因表达调控的基本原理五、基因表达调控的基本原理(一一)基因表达的多级调控基因表达的多级调控基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物合成的各个阶段,因此基因表达的调控可分为转

6、录水平转录水平(基因激活及转录起始基因激活及转录起始)转录后水平(加工及转运)翻译水平翻译后水平以转录水平的基因表达调控最重要。17(二二)基因转录激活调节基本要素基因转录激活调节基本要素 顺式作用元件和反式作用因子顺式作用元件和反式作用因子在基因转录水平上的调控都是特定的蛋白质分子和特定的DNA序列两个因素相互作用的结果。起调控作用的DNA序列称为顺顺式式作作用用元元件件或顺式调控元件。与这些DNA序列相互作用的蛋白质称为反反式作用因子式作用因子。181 1顺顺 式式 作作 用用 元元 件件(cis-actingelement):):又又称称分分分分子子子子内内内内作作用用元元件件,指指存存

7、在在于于DNA分分子子上上的的一一些些与与基基因因转转录录调调控控有有关关的的特特殊顺序殊顺序。19在在原原核核生生物物中中,大大多多数数基基因因表表达达通通过过操操纵纵元元模模型型进进行行调调控控,其其顺顺式式作作用用元元件件主主要要由由启动子、操纵子和调节基因启动子、操纵子和调节基因组成。组成。在在真真核核生生物物中中,与与基基因因表表达达调调控控有有关关的的顺顺式式作作用用元元件件主主要要有有启启动动子子(promoter)、增强子增强子(enhancer)和沉默子和沉默子(silencer)基基因因的的组组织织结结构构及及顺顺式式作作用用元元件件TranscriptionregionE

8、.coilExonIntronEnhancer-35region-10regionEukaryotepromoterTATAInr212 2反式作用因子反式作用因子(trans-actingfactor)又又称称为为分分分分子子子子间间间间作作用用因因子子,指指一一些些与与基基因因表表达达调调控控有有关的蛋白质因子。关的蛋白质因子。反反式式作作用用因因子子与与顺顺式式作作用用元元件件之之间间的的共共同同作作用用,才才能够达到对特定基因进行调控的目的。能够达到对特定基因进行调控的目的。22原原核核生生物物中中的的反反式式作作用用因因子子主主要要分分为为特异因子、激活蛋白特异因子、激活蛋白和和阻遏

9、蛋白阻遏蛋白;而而真真核核生生物物中中的的反反式式作作用用因因子子通通常常称称为为转录因子转录因子。反式作用因子也是基因产物。反式作用因子也是基因产物。233 3顺式作用元件与反式作用因子顺式作用元件与反式作用因子之间的相互作用之间的相互作用大大多多数数调调节节蛋蛋白白在在与与DNA结结合合之之前前,需需先先通通过过蛋蛋白白质质-蛋蛋白白质质相相互互作作用用,形形成成二二聚聚体体或或多多聚聚体体,然然后后再再通通过过识识别别特特定定的的顺顺式式作作用用元元件件,而而与与DNA分分子子结结合合。这种结合通常是这种结合通常是非共价键非共价键结合。结合。2425Contents9.1 9.1 基因表

10、达调控的基本概念基因表达调控的基本概念9.2 9.2 原核基因调控机制原核基因调控机制9.3 9.3 乳糖操纵元乳糖操纵元9.4 9.4 色氨酸操纵元色氨酸操纵元9.5 9.5 其他操纵元其他操纵元269.2 9.2 原核基因调控机制原核基因调控机制内容提要内容提要:原核基因表达调控环节原核基因表达调控环节操纵元学说操纵元学说原核基因调控机制的类型与特点原核基因调控机制的类型与特点转录水平上调控的其他形式转录水平上调控的其他形式27一、原核基因表达调控环节一、原核基因表达调控环节1、转录水平上的调控、转录水平上的调控(transcriptional regulation)2、转录后水平上的调控

11、、转录后水平上的调控(post-transcriptional regulation)mRNA加工成熟水平上的调控加工成熟水平上的调控翻译水平上的调控翻译水平上的调控2829二、操纵元学说二、操纵元学说1 1、操纵元模型的提出、操纵元模型的提出操纵子/元(operon)学说是关于原核生物基因结构及其表达调控的学说。1961年,由法国巴斯德研究所著名科学家Monod和Jacob首先提出。获1965年诺贝尔生理学和医学奖。30JacobandMonod31lacZ 半乳糖苷酶,将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖lacY 半乳糖渗透酶,帮助细菌从培养基中摄取乳糖;lacA 半乳糖苷转乙酰酶乳糖操纵元乳糖操纵

12、元322 2、操纵元、操纵元(operon)的基本组成的基本组成l乳糖操纵元模型被以后的许多研究实验所证实,对其有了更深入的认识,并且发现其他原核生物基因调控也有类似的操纵元组织。l操纵元是原核基因表达调控的一种重要的组织形式,大肠杆菌的基因多数以操纵元的形式组成基因表达调控的单元。33RPOST1ST2T 启动启动 操纵操纵 调节基因调节基因 基因基因 基因基因 结构基因结构基因控制区控制区 操纵元操纵元信息区信息区操纵元模型的一般结构操纵元模型的一般结构启动子操纵子终止子34(1)(1)结构基因群结构基因群 操纵元中被调控的编码蛋白质的基因可称为结构基因(structuralgene,SG

13、)。一个操纵元中含有2个以上的结构基因,多的可达十几个。每个结构基因是一个连续的开放读框(openreadingframe),5端有翻译起始码(DNA存储链上是ATG,转录成mRNA就是AUG),3端有翻译终止码(DNA存储链上是TAA、TGA或TAG,转录成mRNA就是UAA、UGA或UAG)。3536上个世纪末,本世纪初，1996 年,清华学界对中医气本质，经络实质，阴阳，五行，藏象，中医哲学观等都有了新的全面整体创造性的认识和解说。如，邓宇等发现的:气是流动着的信息能量物质的混合统一体；分形分维的经络解剖结构；数理阴阳；中医分形集：分形阴阳集阴阳集的分形分维数，五行分形集五行集的分维数；

14、分形藏象五系统暨心系统、肝系统、脾系统、肺系统、肾系统；中医三个哲学观新提出的第三哲学观：相似观分形论等。还包括近代针灸经络的发展史,近代中医气的进展简史,中西医结合史,中医中药史等.在明朝（1368 年1644），著名医学家李时珍的医学巨著本草纲目成书，这本书不仅是药物学专着，还包括植物学、动物学、（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）矿物学、化学等方面的知识。本草纲目刊行后很快传入日本、朝鲜及越南等亚洲地区，（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）在公元17、18世纪先后被翻译成多种欧洲语言。另一方面，李时珍是世界上第一个提出大

15、脑负责精神感觉、又发现胆结石病、利用冰敷替高热病人降温以及发明消毒技术的医学家。此外还有王叔和的脉经、皇甫谧的针灸甲乙经、陶弘景的本草经集注、葛洪的肘后备急方、巢元方的诸病源候论、苏敬的新修本草（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）、王焘的外台秘要、元丹贡布的四部医典、太平圣惠方、王惟一的铜人腧穴针灸图经等大量医学典籍问世。自明朝中医发展已经达到了顶峰，（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）出现了诸多的医学流派。同时在朝鲜研究中医的（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）所谓东医学也得到了很大的发展，例如许浚撰写了东医

16、宝鉴。（df4肺炎88gdg 青霉素d25f肝炎df6）自清朝末年，中国受西方列强侵略，国运衰弱。同时现代医学（西医）大量涌入，严重冲击了中医发展。中国出现许多人士主张医学现代化，中医学受到巨大的挑战。人们开始使用西方医学体系的思维模式加以检视，中医学陷入存与废的争论之中。同属中国医学体系的日本汉方医学、韩国的韩医学亦是如此。2003 年“非典”（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）以来，经方中医开始有复苏迹象。（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）在文化大革命期间，中医作为“古为今用”的医学实例得到中国共产党政策上的支持而得以发展。现代，

17、中医在中国仍然是治疗疾病的常用手段之一。（4f肿瘤fbb癌症yuw3胃癌d65io肠癌.f2tr肺癌65ff）近代、现代医学史近代的医学（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）西方近代医学是指文艺复兴以后逐渐兴起的医学，一般包括16世纪、17世纪、18世纪和19世纪的欧洲医学。16世纪封建社会后期，手工业和商业发展，手工工厂出现，生产力的增长也促进对新市场的寻找。1492 年哥伦布发现新大陆,1497 年达伽马发现好望角,1519 1522 年麦哲伦环绕世界一周。（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）许多药物（如鸦片、樟脑、松香），由东方传入欧洲，美洲发现后

18、，欧洲也有了金鸡纳、愈创木、可可果。（df4肺炎88gdg 青霉素d25f肝炎df6）由于资本主义的兴起，首先在意大利形成了资产阶级的知识分子。他们的特点是敢于向教会思想挑战，反对宗教迷信的束缚。他们的口号是：（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）“我是人，人的一切我应该了解”，以此来反对神学的统治。他们一方面传播新文化,一方面竭力钻研和模仿古代希腊的文化,因此此时期称为“文艺复兴”。1543 年哥白尼出版天体运行论，是科学史上文艺复兴的开始。（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）医学革命。文艺复兴运动中，怀疑教条、反对权威之风兴

19、起。于是，医界也产生了一场以帕拉切尔苏斯(14931541)（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）为代表的医学革命。（4f肿瘤fbb癌症yuw3胃癌d65io肠癌.f2tr肺癌65ff）中世纪的医学校中,主要讲阿维森纳的医典,以及加伦和希波克拉底的著作。教师照本宣科，一切墨守成规，毫无生气。文艺复兴的狂潮，很快就波及医学领域。帕拉切尔苏斯指出人体的生命过程是化学过程。他在巴塞尔大学任教时主张用流行的德语写书和讲演，使医学易为大众所接受，这是一件伟大的改革。他重视实践，反对烦琐的经院哲学，反对中世纪顽固的传统和权威观念，他说：“没有科学和经验，谁也不能成为医生。（df肺25s血液f

20、369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）我的著作不是引证古代权威的著作，而是靠最大的教师经验写成的”。他勇敢地向墨守成规和盲目崇拜进行斗争，公开焚毁了加伦和阿维森纳的著作。人体解剖学的建立。古代的人认为身体是灵魂寄居之处,在封建社会,各民族无例外地禁止解剖尸体。（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）因此,人体解剖学得不到发展,这个时代的医书如加伦所著的解剖学中，解剖图几乎全是根据动物内脏绘成的。反之，文艺复兴时代的文化，把人作为注意的中心，在医学领域内人们首先重视的就是研究人体的构造。（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）首先革新解剖学的

21、是意大利的达芬奇，他认为作为现实主义的画家，（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）有明了解剖的必要，尤其需要了解骨骼与肌肉，于是从事人体解剖。不过,他所绘制的700多幅解剖图,传至今日还有150余幅。画得大都准确、优美。他首先对加伦的解剖学发生疑问。他曾往气管吹入空气，但无论如何用力，也不见心脏膨胀起来，于是得出结论：加伦所谓肺与心相通的学说是错误的。他还检查过心脏的构造与形态，他所画的心脏图较以往有关图画正确得多。此外，他还发现了主动脉根部瓣膜的活动及其性质，证明瓣膜的作用在于阻止血液回流。他所提到的心血管方面的问题，不久就引起了医学家们的注意。（df

22、4肺炎88gdg 青霉素d25f肝炎df6）根据直接的观察来写作人体解剖学教科书这一工作由A.维萨里完成。维萨里先肄业于卢万大学，后转入巴黎大学。（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）当时，这两所大学讲解剖时，仍是教授高坐椅上讲课,助手和匠人在台下操作,而且一年内（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）最多只允许进行3或4次解剖。维萨里不满足这种状况，曾夜间到野外去盗窃尸体来进行解剖。当时意大利的帕多瓦大学有欧洲最好的解剖教室。于是他到那里任教。1543 年，他将工作中积累起来的材料整理成书，公开发表。这本书就是人体构造论。此书指出加伦的错误

23、达200多处，如5叶肝、两块下颌骨等。并指出加伦解剖学的依据是动物如猴等。维萨里虽然也受到当时保守派的指责，但他的学生们发展了解剖学。（4f肿瘤fbb癌症yuw3胃癌d65io肠癌.f2tr肺癌65ff）总之，16世纪欧洲医学摆脱了古代权威的束缚，开始独立发展，（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）其主要成就是人体解剖学的建立。这既表明一门古老的学科在新的水平上复活，又标志着医学新征途的开始。17世纪16世纪，尼德兰发生革命，产生了独立的资产阶级国家荷兰；17世纪，英国推翻了专制王权，建立资产阶级的议会制度。新兴资产阶级为了发展工商业支持科学技术，提倡宽容，这些都有进步

24、作用。哲学上培根提出经验主义（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2），提倡观察实验，主张一切知识来自经验，并提倡归纳法；（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）他的名言“知识就是力量”激励了后人的探索热情。笛卡尔是唯理论的代表，他重视人的思维能力，同时，又把机械论观点运用于对生理问题的研究，对后世的生命科学影响很大。这时期还出现了一些科学社团，它促进了交流，推动了科学进步。在17世纪，英国科学处于领先地位。（df4肺炎88gdg 青霉素d25f肝炎df6）生理学的进步。17世纪，量度观念已很普及。最先在医界使用量度手段的是圣托里奥(156116

25、36)。他制作了体温计和脉搏计。还制造了一个像小屋似的大秤（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr），可在其中生活、睡眠、运动、进食；在排泄前后，他都秤量自己的体重，如此不厌其烦地进行了30余年。他发现体重在不排泄时也在减轻，认为其原因是“不易觉察的出汗”。这可以说是最早的新陈代谢研究。（4f肿瘤fbb癌症yuw3胃癌d65io肠癌.f2tr肺癌65ff）（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）实验、量度的应用，使生命科学开始步入科学轨道。其标志是血液循环的发现。W.S.哈维(15781657)也毕业于帕多瓦大学，在他以前，帕多瓦大学的解剖学家们曾相继发现并解释

26、了心脏血循的环节。1553 年，西班牙学者M.塞尔维特（15111553）确认血液自右心室流入左心室，不是经过中隔上的孔，而是经过肺脏作“漫长而奇妙的迂回”。（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）哈维最先在科学研究中，应用活体解剖的实验方法，直接观察动物机体的活动。同时，他还精密地算出自左心室流入总动脉，和自右心室流入肺动脉的血量。他分析认为血液绝不可能来自饮食，也不可能留在身体组织内，他断定自左心室喷入动脉的血，必然是自静脉（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）回归右心室的血。这样就发现了血液循环。哈维于1628 年发表了著作心脏运动论。

27、显微镜的应用。随着实验的兴起，出现了许多科学仪器，显微镜就是17世纪初出现的。显微镜把人们带到一个新的认识水平。在这以后，科学家利用显微镜取得了一系列重要发现。（df肺25s血液f369血小板t5172 红血球gdf55m 白血球fd2）临床医学和T.西德纳姆(16241689)。（4f肿瘤fbb癌症yuw3胃癌d65io肠癌.f2tr肺癌65ff）精品课件文档，欢迎下载。下载后可以复制、编辑。37(2)(2)启动子启动子 启启动动子子(promoter,P)是是指指能能被被RNA聚聚合合酶酶识识别别、结结合合并并启启动动基基因因转转录录的的一一段段DNA序序列列。操纵元至少有一个启动子,一般

28、在第一个结构基因5侧上游,控制整个结构基因群的转录。比较已经研究过的上百种原核生物的启动子的序列,发现有一些共同的规律,它们一般长4060bp,含AT碱基对较多,某些段落是很相似的,这些相似的 保 守 性 段 落 称 为 共 有 性 序 列(consensussequences),如-10,-35序列。38SextamaSextamaBoxBoxPribnowPribnowBoxBox39(3)(3)操纵子操纵子(operator)(operator)操操纵纵子子(operator)是是指指能能与与调调控控蛋蛋白白特特异异性性结结合合的的一一段段DNA序序列列,常与启动子邻近或与启动子序列重叠

29、,当调控蛋白结合在操纵子序列上,会影响其下游基因转录的强弱。操纵子也称为操纵基因(operatorgene)。正如启动序列称为启动子一样,操纵序列可称为操纵子。以前将operon译为操纵子则可改译为操纵元,即基因表达操纵的单元之意。40OperatorOperator41(4)(4)调控基因调控基因 调控基因(regulatorygene)是编码能与操纵序列结合的调控蛋白的基因。分为:阻阻遏遏蛋蛋白白:与操纵子结合后能减弱或阻止所调控基 因 转 录 的 调 节 蛋 白 称 为 阻阻 遏遏 蛋蛋 白白(repressiveprotein)。激激活活蛋蛋白白:与操纵子结合后能增强或起动调控基因 转

30、 录 的 调 节 蛋 白 称 为 激激 活活 蛋蛋 白白(activatingpro-tein)。42(5)(5)终止子终止子 终终止止子子(terminator,T)是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA/RNA序列。在一个操纵元中至少在结构基因群最后一个基因的后面有一个终止子。431 1、根根据据操操纵纵子子对对调调节节蛋蛋白白(阻阻遏遏蛋蛋白白或或激激活蛋白活蛋白)的应答的应答,可分为可分为:正正转转录录调调控控:由激激活活蛋蛋白白所介导的调控方式称为正性调控正性调控(positiveregulation)。负负转转录录调调控控:由阻阻遏遏蛋蛋白白所介导的调控方式称为负性调控负性调控(n

31、egativeregulation)。三、原核基因调控机制的类型与特点三、原核基因调控机制的类型与特点44调控基因调控基因操纵子操纵子结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白激活蛋白激活蛋白激活蛋白激活蛋白正转录调控正转录调控负转录调控负转录调控452、根根据据操操纵纵子子对对效效应应物物的的应应答答,分分为为可可诱诱导导调控调控和和可阻遏调控可阻遏调控两大类两大类:效效应应物物:是通过调控蛋白而促使操纵子达到诱导状态或阻遏状态的小分子物质(代谢途径的底物或产物)。诱导物诱导物辅阻遏物辅阻遏物46可可诱诱导导调调控控:指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下,由原来关闭的状态转变为工作

32、状态,即在在某某些些物物质质的的诱诱导导下下使使基基因因活活化化。例:大肠杆菌的乳糖操纵元大肠杆菌的乳糖操纵元 结构基因编码分解代谢蛋白47诱导物如果某种物质能够促使细菌产生酶来分解它,这种物质就是诱诱导导物物。调节基因调节基因调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因调节蛋白调节蛋白调节蛋白调节蛋白诱导物诱导物mRNA酶蛋白酶蛋白调节基因调节基因调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因调节蛋白调节蛋白调节蛋白调节蛋白酶合成的诱导操纵元模型酶合成的诱导操纵元模型48可可阻阻遏遏调调节节:基因平时是开启的,处在产生蛋白质或酶的工作过程中,由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭,

33、阻遏了基因的表达。即在在某某些些物物质质的的阻阻遏遏下下使使基基因因关关闭闭。例例:色氨酸操纵元色氨酸操纵元 结构基因编码合成代谢蛋白49酶合成的阻遏操纵元模型酶合成的阻遏操纵元模型调节基因调节基因调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因mRNA酶蛋白酶蛋白调节基因调节基因调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因辅阻遏物辅阻遏物辅阻遏物辅阻遏物如果某种物质能够阻止细菌产生合成该物质的酶,这种物质就是辅阻遏物。503、在负转录调控系统中,调节基因的产物是阻遏蛋白(repressor),起着阻止结构基因转录的作用。根据其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏:在负控诱导系统中,阻遏蛋白

34、与诱导物结合时,结构基因转录;在负控阻遏系统中,阻遏蛋白辅阻遏物结合时,结构基因不转录。51负控诱导负控诱导在负控诱导系统中,阻遏蛋白与诱导物结合时,结构基因转录;52负控诱导负控诱导53在负控阻遏系统中,阻遏蛋白与辅阻遏物结合时,结构基因不转录。负控阻遏负控阻遏54负控阻遏负控阻遏554、在正转录调控系统中,调节基因的产物是激活蛋白(activator)。根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏:在正控诱导系统中,诱导物的存在使激活蛋白处于活性状态;在正控阻遏系统中,辅阻遏物的存在使激活蛋白处于非活性状态。56在正控诱导系统中,效应物分子(诱导物)的存在使激活蛋白处于活性状态;正控诱导正

35、控诱导57正控诱导正控诱导58在正控阻遏系统中,辅阻遏物的存在使激活蛋白处于非活性状态。正控阻遏正控阻遏59正控阻遏正控阻遏60负转录调控系统负转录调控系统正转录调控系统正转录调控系统阻遏阻遏阻遏阻遏阻遏阻遏阻遏阻遏61四、转录水平上调控的其他形式四、转录水平上调控的其他形式1 1、因子的更换因子的更换2 2、降解物对基因活性的调节、降解物对基因活性的调节3 3、弱化子对基因活性的影响、弱化子对基因活性的影响4 4、细菌的应急反应、细菌的应急反应621 1、因子的更换因子的更换 在E.coli中,当细胞从基本的转录机制转入各种特定基因表达时,需要不同的因子指导RNA聚合酶与各种启动子结合。63

36、大肠杆菌中的各种大肠杆菌中的各种因子比较因子比较因子因子编码基因主要功能7070rpoD参与对数生长期和大多数碳代谢过程基因的调控5454rpoN参与多数氮源利用基因的调控3838rpoH分裂间期特异基因的表达调控3232rpoS热休克基因的表达调控2828rpoF鞭毛趋化相关基因的表达调控2424rpoE过度热休克基因的表达调控64温度较高温度较高,诱导产生各种热休克蛋白诱导产生各种热休克蛋白 由3232参与构成的RNA聚合酶与热休克应答基因启动子结合,诱导产生大量的热休克蛋白,适应环境需要枯草芽孢杆菌芽孢形成枯草芽孢杆菌芽孢形成 有序的因子的替换,RNA聚合酶识别不同基因的启动子,使芽孢形

37、成有关的基因有序地表达652 2、降解物对基因活性的调节、降解物对基因活性的调节通过正调控以提高基因转录水平,使它由原来的低水平表达变成高水平表达。如:乳糖操纵元除负控诱导机制外,还存在一种正控调节机制,它受到分解代谢产物的阻抑作用,又称作降解物抑制作用或葡萄糖效应。降解物抑制作用是通过提高转录强度来调节基因表达的,是一种积极的调节方式。66降解物抑制作用产生的原因如下:细胞内存在一种降解物激活蛋白CAP。它与cAMP结合后才能与启动基因结合,从而促进RNA聚合酶与启动基因的结合与转录。673 3、弱化子对基因活性的影响、弱化子对基因活性的影响弱化子:位于结构基因前导区的终止子,它能使转录终止

38、。在这种调节方式中,起调节作用的信号分子的是细胞中某一氨基酸或嘧啶的浓度。弱化作用是更为精细的调节机制。68属于这种调节方式的有大肠杆菌的色氨酸操纵元、丙氨酸操纵元、苏氨酸操纵元、异亮氨酸操纵元、缬氨酸操纵元以及沙门氏菌的组氨酸操纵元和亮氨酸操纵元、嘧啶合成操纵元等等。694.4.细菌的应急反应细菌的应急反应在细菌面临紧急状况时,如氨基酸饥饿时,不是缺少一二种氨基酸,而是氨基酸的全面匮乏,细菌将会产生一个应急反应,此时生产各种RNA、糖、脂肪和蛋白质在内的几乎全部生物化学反应过程均被停止。70实施这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸(pppGpp)。产生这两种物质的诱导物是

39、空载tRNA。空载tRNA会激活焦磷酸转移酶,使ppGpp大量合成。719.1 9.1 基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念9.2 9.2 原核基因调控机制原核基因调控机制9.3 9.3 乳糖操纵元乳糖操纵元9.4 9.4 色氨酸操纵元色氨酸操纵元9.5 9.5 其他操纵元其他操纵元Chapter9ControllingoftheGeneExpression(PartOne)729.3乳糖操纵元乳糖操纵元(lacoperon)内容提要内容提要:乳糖操纵元的结构乳糖操纵元的结构酶的诱导酶的诱导laclac体系受调控的证据体系受调控的证据乳糖操纵元调控模型乳糖操纵元调控模型影响因子影响因子

40、73一、乳糖操纵元的结构一、乳糖操纵元的结构i基因基因PO lacZ lacY lacA阻遏阻遏基因基因C CA AP P 启启动动子子 操操纵纵基因基因结结构基因构基因代谢激活蛋代谢激活蛋白结合位点白结合位点74乳糖操纵元的结构乳糖操纵元的结构LacZLacILacALacY1040351078082582repressor-galactosidasepermease transacetylase75图图 LacLac操纵元及各组分详图操纵元及各组分详图76乳糖操纵元的结构乳糖操纵元的结构1)结构基因结构基因:分解乳糖的三种酶分解乳糖的三种酶,使乳糖分解使乳糖分解,产生能产生能量。量。2)操

41、纵基因操纵基因3)启动子启动子4)CAP5)i基因基因:上游上游,产生阻遏物。产生阻遏物。77结构基因结构基因lacZlacZ编编码码-半半乳乳糖糖苷苷酶酶:将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖lacYlacY编编码码-半半乳乳糖糖苷苷透透过过酶酶:使外界的-半乳糖苷(如乳糖)能透过大肠杆菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。lacAlacA编编码码-半半乳乳糖糖苷苷乙乙酰酰基基转转移移酶酶:乙酰辅酶A上的乙酰基转到-半乳糖苷上,形成乙酰半乳糖。Twophysiologicallyimportantreactionscatalyzedby-galactosidase2003JohnWileyandSonsPub

42、lishers异乳糖异乳糖乳糖乳糖别乳糖别乳糖IPTG结合lac阻遏物去阻遏80一些化学合成的乳糖类似物,不受-半乳糖苷酶的催化分解,却也能与R特异性结合,使R构象变化,诱导lac操纵元的开放。例如异丙基硫代半乳糖苷(isopropylthiogalactoside,IPTG)就是很强的诱导剂,不被细胞代谢而十分稳定。X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-半乳糖苷)也是一种人工化学合成的半乳糖苷,可被-半乳糖苷酶水解产生兰色化合物,因此可以用作-半乳糖苷酶活性的指示剂。IPTG和X-gal(分子式见图)都被广泛应用在分子生物学和基因工程的工作中。81如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分

43、解,这种物质被称为义务诱导物,如IPTG(异丙基-D-硫代半乳糖苷)。义务诱导物义务诱导物(gratuitousinducer):CH2OHCH3HOO SCCH3HCH3OHHHHHOHIPTG82二、酶的诱导二、酶的诱导laclac体系受调控的证据体系受调控的证据83乳糖操纵元的双调控系统:(1)受乳糖与阻遏蛋白调控的、可诱导的负调控系统;(2)受cAMP与CAP调节的、可诱导的正调控系统。葡萄糖通过调节cAMP的合成间接监控这一过程。以此保证大肠杆菌灵活、经济、有效地适应外界环境,只有在必需的时候(只有乳糖,没有葡萄糖)才启动乳糖操纵子的表达。三、乳糖操纵元调控模型三、乳糖操纵元调控模型

44、84(一一)阻遏蛋白的负性调节阻遏蛋白的负性调节:(分解代谢分解代谢)可诱导调控可诱导调控(二二)CAP)CAP的正性调节的正性调节 (三三)协调调节协调调节85(一一)阻遏蛋白的负性调节阻遏蛋白的负性调节 (分解代谢分解代谢)可诱导调控可诱导调控1 1、乳糖操纵元调控模型主要内容、乳糖操纵元调控模型主要内容2 2、阻遏蛋白的负性调节、阻遏蛋白的负性调节:(分解代谢分解代谢)负控诱导负控诱导861 1、乳糖操纵元调控模型主要内容、乳糖操纵元调控模型主要内容 Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码。该mNA分子的启动区(P)位于阻遏基因(I)与操纵区(O)之间,不能单独起始半乳

45、糖苷酶和透过酶基因的高效表达;操纵子(operater)是DNA上的一小段序列(仅为26bp),是阻遏物的结合位点。当阻遏物与操纵基因结合时,lacmRNA的转录起始受到抑制。87诱导物通过与阻遏物结合,改变它的三维构象,使之不能与操纵基因结合,从而激发lacmRNA的合成。当有诱导物存在时,操纵基因区没有被阻遏物占据,所以启动子能够顺利起始mRNA的合成。乳糖操纵元调控模型主要内容乳糖操纵元调控模型主要内容:8889RNA聚合酶结合部位聚合酶结合部位阻遏物结阻遏物结合部位合部位StartpointofthelacoperonRepressorandRNApolymasebindatsitet

46、hatoverlaparoudthestartpointofthelacoperon90GC操纵位点的回文序列操纵位点的回文序列Centerofsymmetry91未诱导：结构基因被阻遏阻遏物四聚体LacI P O lacZ lacY lacA图图当无诱导物时阻遏物结合在操纵基因上当无诱导物时阻遏物结合在操纵基因上92诱导：基因被打开-半乳糖苷酶透性酶乙酰转移酶图诱导物和阻遏物成为调节操纵元的开关932 2、阻遏蛋白的负性调节、阻遏蛋白的负性调节:(分解代谢分解代谢)负控诱导负控诱导1)无乳糖存在时,阻遏物可以结合在操纵基因上阻止转录过程基因关闭2)有乳糖存在时,乳糖与阻遏物结合阻遏物变构阻遏

47、物不能结合操纵基因转录进行基因开放95可诱导调控的操纵元,其基因表达产物都是利用某种营养物的酶体系(分解代谢)有营养物相应基因开放无营养物细胞就没必要产生相应的酶961 1调控机理调控机理:CAP:Cataboliteactivatorprotein,分解代谢活化剂蛋白,由活化剂基因(A)编码。也叫环腺苷酸受体蛋白(cAMPreceptorprotein,CRP)。(二二)CAP)CAP的正性调节的正性调节 97cAMP:CyclicAMPATP在腺苷酸环化酶的作用下转变成 环 腺 苷 酸(cyclicadenosinemonophosphate,cAMP)。98Theadenylcyclas

48、e-catalyzedsynthesisofcyclicAMP(cAMP)fromATP2003JohnWileyandSonsPublishers99CAP有有2种状态种状态:无无活活性性态态:CAP未与cAMP结合时是没有活性的,不能与特定的特定的DNA序列序列结合。活活性性态态:CAP与cAMP结合后,发生空间构象的变化而活化,能以二聚体的方式与特特定定的的DNA序序列列结合,从而增强RNA聚合酶的转录活性,可使转录提高50倍。100ZYAOPDNA调控区调控区CAPCAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列结构基因结构基因Z Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y Y：透酶透酶A A

49、：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶在lac操纵元的启动子Plac上游端有一段与Plac部分重叠的序 列,能 与 CAP特 异 结 合,称 为 CAP结结 合合 位位 点点(CAPbindingsite)。101(二二)CAP)CAP的正性调节的正性调节 102在什么条件下在什么条件下cAMP能够与能够与CAP结合呢结合呢?103当葡萄糖浓度高时,cAMP浓度降低,CAP不能被活化,lac操纵元的结构基因表达下降(如下图)。当葡萄糖浓度低时,cAMP浓度升高,CAP被活化,lac操纵元的结构基因表达上升(如下图)。1041052 2、CAPCAP正调控的意义正调控的意义l葡萄糖、乳糖同葡萄糖、乳糖同时

50、时存在存在时时,葡萄糖先利用葡萄糖先利用1)有葡萄糖存在时,cAMPcAMP-CAP,不 能 结 合 CAP位 点 上,正 调 控 作 用乳糖操纵元不能表达。(虽虽然有乳糖存在然有乳糖存在,乳糖操乳糖操纵纵元不开放基因元不开放基因)1062)无葡萄糖存在时,cAMPcAMP-CAP正调控作用基因表达。CAP正调控的意义在于保证经济有效地利用碳源。正调控的意义在于保证经济有效地利用碳源。对对lac操操纵纵元元来来说说CAP是是正正性性调调节节因因素素,lac阻阻遏遏蛋蛋白白是是负负性性调调节节因因素素。两两种种调调节节机机制制之之间间是是何何种种关关系呢系呢?107lCAPCAP和laclac阻

51、阻遏遏蛋蛋白白两种调节机制根据存在的碳源性质及水平协调调节lac操纵元的表达。-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序列结合,操纵元仍无转录活性。cAMPCAP复合物与启动子区的结合是转录起始所必需的。(三三)协调调节协调调节108单纯乳糖存在时,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。葡葡萄萄糖糖对对lac操操纵纵元元的的阻阻遏遏作作用用称称为为分分解解代代谢阻遏谢阻遏(catabolicrepression)。109110111TheLacOperon:WhenGlucoseIsPresentButNo

52、tLactoseRepressorPromoterLacYLacYLacALacZOperatorCAPBindingRNAPol.RepressorRepressorRepressormRNAHeyman,ImconstitutiveComeon,letmethroughNowayJose!CAPCAP112TheLacOperon:WhenLactoseIsPresentButNotGlucoseRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingRepressorRepressormRNAHeyman,ImconstitutiveCAPcAMPL

53、acRepressorRepressorXThislactosehasbentmeoutofshapeCAPcAMPCAPcAMPRNAPol.RNAPol.Yipe!BindtomePolymerase113TheLacOperon:WhenNeitherLactoseNorGlucoseIsPresentRepressorPromoterLacYLacALacZOperatorCAPBindingCAPcAMPCAPcAMPCAPcAMPBindtomePolymeraseRNAPol.RepressorRepressormRNAHeyman,ImconstitutiveRepressor

54、STOPRighttherePolymeraseAlright,Imofftotheraces.Comeon,letmethrough!114四、影响因子四、影响因子1、lac操纵元的本底水平表达操纵元的本底水平表达2、大肠杆菌对乳糖的反应、大肠杆菌对乳糖的反应3、阻遏物、阻遏物lacI基因产物及功能基因产物及功能4、葡萄糖对、葡萄糖对lac操纵元的影响操纵元的影响5、cAMP与代谢物激活蛋白与代谢物激活蛋白(P239)1151 1、laclac操纵元的本底水平表达操纵元的本底水平表达有两个矛盾是操纵元理论所不能解释的:诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合,而转运诱导物需要透过酶,后者的合成又

55、需要诱导物诱导。解释:一些诱导物可以在透过酶不存在时进入细胞?一些透过酶可以在没有诱导物的情况下合成?116真正的诱导物是异构乳糖而非乳糖,前者是在-半乳糖甘酶的催化下由乳糖形成的,因此,需要有-半乳糖甘酶的预先存在。解释:本底水平的组成型合成:非诱导状态下有少量的lacmRNA合成。1172 2、大肠杆菌对乳糖的反应、大肠杆菌对乳糖的反应培养基培养基:甘油甘油按照lac操纵元本底水平的表达,每个细胞内有几个分子的-半乳糖苷酶和-半乳糖苷透过酶;培养基培养基:加入乳糖加入乳糖:透过酶透过酶进入细胞-半乳糖苷酶半乳糖苷酶异构乳糖诱导诱导lacmRNA的生物合成大量乳糖进入细胞多数被降解为葡萄糖和

56、半乳糖(碳源和能源)异构乳糖少量乳糖透过酶透过酶118乳糖HOHHOOHHHCH2OHHOOHHOOHOCH2CH2OHHOHOHHHOOH别乳糖别乳糖HOOHH HHOHOHHHH2OHH HOOHCH2OHCH2OHHOHCH2OHHOOHHOOOHHHOHHOHHOHHHHHOHHOH葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖H图图乳糖分解的不同产物乳糖分解的不同产物119BasallevelBasallevelBasallevelInducedlevel诱导物的加入和诱导物的加入和去除对去除对laclac mRNA mRNA的影响的影响InducedlevelAddInducerRemoveInduce

57、r1203 3、阻遏物、阻遏物lacI基因产物及功能基因产物及功能 Lac Lac 操操纵纵元元阻阻遏遏物物mRNA是是由由弱弱启启动动子子控控制制下下组组成成型型合合成成的的,每每个个细细胞胞中中有有5-10个个阻阻遏遏物分子。物分子。当当I基基因因由由弱弱启启动动子子突突变变成成强强启启动动子子,细细胞胞内内就就不不可可能能产产生生足足够够的的诱诱导导物物来来克克服服阻阻遏遏状状态态,整个整个lac操纵元在这些突变体中就不可诱导。操纵元在这些突变体中就不可诱导。121强启动子区强启动子区1224 4、葡萄糖对、葡萄糖对laclac操纵元的影响操纵元的影响如如果果将将葡葡萄萄糖糖和和乳乳糖糖

58、同同时时加加入入培培养养基基中中,laclac操操纵纵元元处处于于阻阻遏遏状状态态,不不能能被被诱诱导导;一一旦旦耗耗尽尽外外源源葡葡萄萄糖糖,乳乳糖糖就就会会诱诱导导laclac操纵元表达分解乳糖所需的三种酶。操纵元表达分解乳糖所需的三种酶。代谢物阻遏效应代谢物阻遏效应1235 5、cAMPcAMP与代谢物激活蛋白与代谢物激活蛋白(P239)(P239)细菌中的cAMP含量与葡萄糖的分解代谢有关:当细菌利用葡萄糖分解供给能量时,cAMP生成少而分解多,cAMP含量低;相反,当环境中无葡萄糖可供利用时,cAMP含量就升高。124ATP腺甘酸环化酶腺甘酸环化酶cAMP(环腺苷酸环腺苷酸)大肠杆菌

59、中大肠杆菌中:无葡萄糖无葡萄糖,cAMP,cAMP浓度高浓度高;有葡萄糖有葡萄糖,cAMP,cAMP浓度低浓度低125+转录转录无葡萄糖无葡萄糖,cAMP,cAMP浓度高时浓度高时促进转录促进转录有葡萄糖有葡萄糖,cAMP,cAMP浓度低时浓度低时不促进转录不促进转录ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAPCAP的正调控的正调控1269.1 9.1 基因表达调控的基本概念基因表达调控的基本概念9.2 9.2 原核基因调控机制原核基因调控机制9.3 9.3 乳糖操纵元乳糖操纵元9.4 9.4 色氨酸操纵元色氨酸操纵元9.5 9.5 其他操纵元其他操纵元Chapter9Controll

60、ingoftheGeneExpression(PartOne)1279.4 9.4 色氨酸操纵元色氨酸操纵元(trp operon)(trp operon)内容提要内容提要:色氨酸操纵元的结构色氨酸操纵元的结构色氨酸操纵元的色氨酸操纵元的阻遏系统阻遏系统色氨酸操纵元的弱化机制色氨酸操纵元的弱化机制128一、色氨酸操纵元的结构色氨酸是构成蛋白质的组分。一一般般的的环环境境难难以以给给细细菌菌提提供供足足够够的的色色氨氨酸酸,细细菌菌要要生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸。生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸。但是一旦环境能够提供色氨酸时,细菌就会充分利用外界的色氨酸、减少或停止合成

61、色氨酸,以减轻自己的负担。细细菌菌所所以以能能做做到到这这点点是是因因为为有有色色氨氨酸酸操操纵纵元元(trpoperon)的调控。的调控。129调控基因调控基因 结构基因结构基因 催化分枝酸转变为色氨酸催化分枝酸转变为色氨酸 的酶的酶一、色氨酸操纵元的结构一、色氨酸操纵元的结构trpRtrpRPLeaderLeader前导序列前导序列130131(1)trpR和trpABCDE不连锁;(2)操纵基因在启动子内(3)有衰减子(attenuator)/弱化子(4)启动子和结构基因不直接相连,二者被 前导序列(Leader)所隔开 色氨酸操纵元的特点色氨酸操纵元的特点132二、二、trp trp

62、操纵元的阻遏系统操纵元的阻遏系统低Trp时:阻遏物不结合操纵基因;高Trp时:阻遏物+Trp 结合操纵基因 trpR trpP trpO trpE trpD trpC trpB trpAtrpR trpP trpO trpE trpD trpC trpB trpA 蛋白蛋白 TrpR(TrpR(无活性无活性)活化的活化的 阻遏蛋白阻遏蛋白 阻遏物阻遏物 (Trp)(Trp)图图1616-27 TrpR27 TrpR被被Trp Trp 激活后可阻遏激活后可阻遏trptrp 操纵元的转录操纵元的转录 (仿仿B.Lewin:GENES，1990,Fig.13.16)133trp trp 操纵元的阻遏

63、系统操纵元的阻遏系统trpRtrptrptrpRP调控基因调控基因 结构基因结构基因 催化分枝酸转变为色氨酸催化分枝酸转变为色氨酸 的酶的酶134三、三、trp trp 操纵元的弱化机制操纵元的弱化机制衰减子衰减子(attenuator)/弱化子弱化子前导序列前导序列(leadersequence)135现现象象:实验观察表明:当色氨酸达到一定浓度,但还没有高到能够活化R使其起阻遏作用的程度时,产生色氨酸合成酶类的量已经明显降低,而且产生的酶量与色氨酸浓度呈负相关。机机制制:仔细研究发现这种调控现象与色氨酸操纵元特殊的结构有关。1361 1、弱化子、弱化子:DNADNA中可导致转录过早终止的中

64、可导致转录过早终止的一段核苷酸序列一段核苷酸序列(123-150(123-150区区)。123150Attenuatorsequence137 研究引起终止的mRNA碱基序列,发现该区mRNA通过自我配对可以形成茎茎-环环结构,有典型的终止子终止子特点。图图trp弱化子弱化子mRNA的终止区的终止区1382 2、前导序列、前导序列:在在trp mRNA5trp mRNA5端端trpEtrpE基因的起基因的起始密码前一个长始密码前一个长162bp162bp的的mRNAmRNA片段。片段。1391403 3、弱化机制、弱化机制(P244)(P244)141142a)如果当其他氨基酸短缺(注意:短开

65、放读框编码的14肽中多数氨基酸能由环境充分供应的机会是不多的)或所有的氨基酸都不足时,核糖体翻译移动的速度就更慢,甚至不能占据1的序列,结果有利于1和2、3和4发夹结构的形成,于是RNA聚合酶停止转录,等于告诉细菌:“整个氨基酸都不足,即使合成色氨酸也不能合成蛋白质,不如不合成以节省能量”。143b)Lowtryptophanlevels当当色色氨氨酸酸浓浓度度低低时时,生生成成的的tRNAtRNAtrptrp就就少少,核核糖糖体体在在序序列列1 1的的trptrp密密码码子子处处暂暂停停,序序列列2 2和和3 3之之间间形形成成配配对对结结构构,阻阻止止了了衰衰减减,因因为为序序列列3 3不

66、不再再与与序序列列4 4之之间间形形成成衰衰减减结结构构,RNA,RNA聚聚合合酶酶得得以以沿沿DNADNA前前进进,继继续续去去转转录录其其后后trpEtrpE等等基基因因,trp,trp操操纵纵元元就处于开放状态。就处于开放状态。144上个世纪末,本世纪初，1996 年,清华学界对中医气本质，经络实质，阴阳，五行，藏象，中医哲学观等都有了新的全面整体创造性的认识和解说。如，邓宇等发现的:气是流动着的信息能量物质的混合统一体；分形分维的经络解剖结构；数理阴阳；中医分形集：分形阴阳集阴阳集的分形分维数，五行分形集五行集的分维数；分形藏象五系统暨心系统、肝系统、脾系统、肺系统、肾系统；中医三个哲学观新提出的第三哲学观：相似观分形论等。还包括近代针灸经络的发展史,近代中医气的进展简史,中西医结合史,中医中药史等.在明朝（1368 年1644），著名医学家李时珍的医学巨著本草纲目成书，这本书不仅是药物学专着，还包括植物学、动物学、（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）矿物学、化学等方面的知识。本草纲目刊行后很快传入日本、朝鲜及越南等亚洲地区，（df肺25s血液f369