基因表达调控的生物学意义

第十二章 细胞分化与基因表 达调控

第十二章 细胞分化与基因表达调控 细胞分化的一些概念、知识 干细胞(提一下，选修课中详细讲) 癌细胞

真核生物基因表达的调控(不作重点)

一、细胞分化的一些概念、知识1、细胞分化 在个体发育中, 细胞的后代在形态、结构和功能上 发生差异的过程称为细胞分化 其本质是基因选择性表达的结果，即基因表达调控 的结果 2、个体发育 从受精卵形成胚胎，再由胚胎生长发育成个体的 过程称为个体发育(individual development) 3、配子的形成、受精作用、胚胎发育(不讲)

胚胎发育：经一系列卵裂(cleavage)

形成原肠

胚(gastrula) 原肠胚是由三层细胞层构成：

(1)外胚层形成上皮覆盖在外表面(皮肤和腺体) 以及中性组织； (2)内胚层分化成的上皮覆盖在组织的内表面 (胃肠和相关的腺体); (3)中胚层最终发育成扩散的海绵网状间充质细 胞(mesenchyme cell),这些细胞形成支持细 胞，如肌肉、软骨、骨、血和结缔组织

4、形态建成(morphogenesis) 胚胎发育不仅需要将分裂产生的细胞分化成具有 不同功能的特异的细胞类型，同时要将一些细胞 组成功能和形态不同的组

课次：19

教学目的：使学生了解真核基因表达调控的特点、转录前的调控，掌握增强子的作用特点和反式作用因子

的DNA结合域的结构花式。

重点：增强子和反式作用因子的DNA结合域的结构花式。 难点：反式作用因子的DNA结合域的结构花式。 复习旧课：提问2人，了解教学效果。 导入新课：

第八章 真核生物基因表达的调控

第一节 概述

真核生物细胞中由核膜将核和细胞质分隔开，转录和翻译并不偶联；基困组是由多条染色体组成。 真核基因的调节分为： 真核基因表达调控的特点：

第二节 转录前的调控

一. DNA的甲基化与去甲基化

真核DNA中的胞嘧啶约有5%被甲基化为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytidine,m5C)，而活跃转录的DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常较低。

甲基化可使基因失活，去甲基化又可使基因恢复活性。 二 染色质结构对真核基因转录的调控 1.染色质结构影响基因转录

常染色质中的基因可以转录，异染色质(heterochromatin)，无基因转录表达。 2. 组蛋白的作用

? 组蛋白扮演了非特异性阻遏蛋白的作用，

? 非组蛋白成分起到特异性的去阻遏促转录作用。 ? 核小体结构影响基因转录。

三 基因重排和基因扩增对基因表达的影

初级1

3、有关mRNA转录激活正确的是( )

A、真核RNA聚合酶Ⅱ能单独识别、结合启动子 B、基本转录因子TFⅡD组成成分TBP结合识别TATA盒 C、TFⅡD是唯一具有位点特异的DNA结合能力的因子 D、TBF相关因子与转录激活因子共同决定组织特异性转录 E、基因转录激活过程就是形成稳定的转录起始复合物 4、与DNA结合并阻止转录进行的蛋白质称为( ) A、正调控蛋白 B、反式作用因子 C、诱导物

D、分解代谢基因活化蛋白 E、阻遏物 5、启动子是指( )

A、DNA分子中能转录的序列

B、与RNA聚合酶结合的DNA序列 C、与阻遏蛋白结合的DNA序列 D、有转录终止信号的DNA序列 E、与反式作用因子结合的RNA序列

4、增强子是远离转录起始位点，增强启动子转录活性的DNA序列。 A、对

B、错

1、依赖 DNA 的转录调节因子通常含DNA 结合结构域和_____结构域。 A、转录抑制 B、转录

真核生物基因结构及基因表达的调控

任何生物均以DNA作为遗传物质，而DNA则又是通过其上的基因来控制生物的遗传性状的。那么真核生物的基因结构如何？它们又是怎样决定生物性状的呢？本文主要从以下4方面予以论述。

1 真核生物断裂基因的模板结构

众所周知，大多数真核生物为蛋白质编码的基因(结构基因)都是不连续的，它们被内含子片段分割成许多互相隔离的外显子片段。各类真核生物基因中的内含子数目、位置，以及占基因总长的比例都不相同。例如，鸡卵清蛋白基因含7个内含子；小鼠珠蛋白基因只有2个内含子。内含子和外显子虽同时被转录成mRNA前体，但由于内含子不为多肽编码，其转录产物则在转录后经小核RNA(snRNA)的作用被切除，而外显子的转录产物则拼接成成熟的mRVA(图1)。

基因的转录还需要许多与其相关结构的参与，这些结构主要存在于该基因的前与后。包括：

启动子：它位于转录起始位点的上游。包括转录酶的识别位点和结合位点。识别位点位于基因5′端-75核苷酸处，为RNA聚合酶全酶中σ因子所识别；

结合位点处于-30核苷酸处，因该位点富含T、A而称为TATA盒，或称Hognessbox。RNA聚合酶与其结合，转录从此处开始。

反引导序列：位于启动子和结构基因起始密码

第六章 基因表达调控1：原核生物基因表达调控

名词解释：

操纵子 基因表达 持家基因 正调控和负调控 安慰诱导物 衰减子（弱化子） 魔斑 结构基因和调节基因 本底水平表达 填空

1 操纵子的基因表达调节系统属于 水平的调节,乳糖操纵子模型由 和 1961年提出的。色氨酸操纵子包括 和 两方面的调控。

2、能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为 诱导物。能够诱导乳糖操纵子的化合物 就是其中一例。这种化合物同 蛋白质结合，并使之与 分离。乳糖操纵子的体内功能性诱导物是 。

3、色氨酸是一种调节分子，被视为 。它与一种蛋白质结合形成。通过控制起作用。色氨酸操纵子受另一种系统------ 的调控，它涉及到第一个结构基因被转录前的转录。

4、大肠杆菌乳糖操纵子调节基因编码的 与 结合，对Lac结合，对Lac表达实施负调控； 与 复合物结合于 上游部分，对Lac表达实施正调控。

初级1

3、有关mRNA转录激活正确的是( )

A、真核RNA聚合酶Ⅱ能单独识别、结合启动子 B、基本转录因子TFⅡD组成成分TBP结合识别TATA盒 C、TFⅡD是唯一具有位点特异的DNA结合能力的因子 D、TBF相关因子与转录激活因子共同决定组织特异性转录 E、基因转录激活过程就是形成稳定的转录起始复合物 4、与DNA结合并阻止转录进行的蛋白质称为( ) A、正调控蛋白 B、反式作用因子 C、诱导物

D、分解代谢基因活化蛋白 E、阻遏物 5、启动子是指( )

A、DNA分子中能转录的序列

B、与RNA聚合酶结合的DNA序列 C、与阻遏蛋白结合的DNA序列 D、有转录终止信号的DNA序列 E、与反式作用因子结合的RNA序列

4、增强子是远离转录起始位点，增强启动子转录活性的DNA序列。 A、对

B、错

1、依赖 DNA 的转录调节因子通常含DNA 结合结构域和_____结构域。 A、转录抑制 B、转录

第七章 基因的表达与调控(上)

——原核基因表达调控模式

主要内容

1.原核基因表达调控总论 2. 乳糖操纵子与负控诱导系统 3. 色氨酸操纵子与负控阻遏系统 4. 转录水平的其他调控方式 5. 转录后调控

7.1 原核基因表达调控总论□基因表达(gene expression):从DNA到蛋白质或功能RNA的过程 □基因表达调控(gene regulation或gene control) 对基因表达过程的调节

□基因表达调控主要表现在两个方面：1. 转录水平的调控(transcriptional regulation) 2. 转录后水平的调控(past-transcriptional regulation) 1)mRNA加工成熟水平上的调控(differential processing of RNA trscript) 2)翻译水平上的调控 □原核生物中，营养状况(nutritional status)和环境因素(enviromental factor)对基因表达起着举足轻重的影响；在真核生物中特别是高等真核生物 激素水平(hormone level)和发育阶段(developmental stage)是基因 表达调控的最主要的手段。

7.1.1 原

生物

第九章 真核生物的基因表达调控

生物

主要内容第一节 概述 第二节 DNA染色体水平的调控 染色体水平的调控 第三节 DNA水平上的调控 水平上的调控 第四节 转录水平上的调控

生物

第一节 概述

☆ 真核基因表达调控的特点 ☆ 真核细胞基因表达调控的不同层次

生物

☆ 真核基因表达调控的特点调控环节更多 调控环节更多 环节同原核一样,调控主要发生在转录水平 但无转录翻译偶连 同原核一样 调控主要发生在转录水平;但无转录翻译偶连 且 调控主要发生在转录水平 但无转录翻译偶连,且 转录翻译后有复杂的信息加工过程

转录与染色质的结构变化有关间期核染色质: 间期核染色质 组蛋白能非特异性的阻遏转录. 组蛋白能非特异性的阻遏转录 非组蛋白 短期调节(short- term regulation ): 转录活跃区DNaseⅠ高敏位点 转录活跃区 对环境条件的改变或者细胞的及组织的生理条 Ⅰ 件的改变作出反应，刺激因子是激素和生长因子。 件的改变作出反应，刺激因子是激素和生长因子。 DNA甲基化 甲基化 长期调节(long-term regulatiion): 以正性调控为主 是受到内在程序化的控制， 是受到内在程序化的控制，和外界环境的变化 真核启动子对RNA聚合

第 13 章

基因表达调控

学习要求

1．掌握基因表达的相关概念及原理；原核生物转录起始的调节与操纵子模式；顺式作用元件的分类及转录因子的分类。

2．熟悉真核生物表达调控的特点；基因表达的时间、空间特异性。 3．了解基因表达调控的生理意义；其他转录调节机制及翻译水平调节机制；真核生物基因组结构特点；RNA polⅠ和RNA pol Ⅲ转录体系的调节；转录因子的结构。

基本知识点

基因表达调控是在细胞生物学、分子生物学以及分子遗传学研究基础上发展起来的新领域，涉及很多基本概念和原理。这些基本概念是认识原核、真核基因表达调控的基础。基因表达就是基因转录及翻译的过程。基因表达表现为严格的规律性，即时间、空间特异性。基因表达的方式有组成性表达及诱导或阻遏表达。原核生物、单细胞生物调节基因的表达是为适应环境、维持生长和细胞分裂。多细胞生物调节基因的表达除为适应环境，还有维持组织器官分化、个体发育的功能。

基因表达调控是在多级水平上进行的复杂事件。其中，转录起始是基因表达的基本控制点。基因转录激活调节基本要素涉及特异DNA序列, 调节蛋白以及这些因素通过何种方式对RNA聚合酶活性产生影响。除了转录起始水平的调节，其他水平，如基因激活、转录后加工、翻译及翻

原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较

1.相同点：转录起始是基因表达调控的关键环节

①结构基因均有调控序列；

②表达过程都具有复杂性，表现为多环节； ③表达的时空性，表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性；

2.不同点:

①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。 ②原核基因表达调控主要为负调控，真核主要为正调控。 ③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性，真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子，依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。 ④原核基因表达调控主要采用操纵子模型，转录出多顺反子RNA，实现协调调节；真核基因转录产物为单顺反子RNA，功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。 ⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平，其次是翻译水平。原核生物基因以操纵子的形式存在。转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5