真核基因表达调控的五个水平

真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂，可以发生在DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次（图 真核生物基因表达中可能的调控环节）。但是，最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。 （一）DNA水平的调控

DNA水平上的调控是通过改变基因组中有关基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。这一类的调控机制包括基因的扩增、重排或化学修饰。其中有些改变是可逆的。

1、基因剂量与基因扩增

细胞中有些基因产物的需要量比另一些大得多，细胞保持这种特定比例的方式之一是基因组中不同基因的剂量不同。例如，有A、B两个基因，假如他们的转录、翻译效率相同，若A基因拷贝数比B基因多20 倍，则A基因产物也多20倍。组蛋白基因是基因剂量效应的一个典型实例。为了合成大量组蛋白用于形成染色质，多数物种的基因组含有数百个组蛋白基因拷贝。

基因剂量也可经基因扩增临时增加。两栖动物如蟾蜍的卵母细胞很大，是正常体细胞的一百倍，需要合成大量核糖体。核糖体含有rRNA分子，基因组中的rRNA基因数目远远不能满足卵母细胞合成核糖体的需要。所以在卵母细胞发育过程中，rRNA基因数目临时增加了4000倍。卵母细胞的前

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

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

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

真核基因表达的调节 多级调节，特有长期调控。

（一）转录前调节：通过改变DNA序列和染色质结构而影响基因表达。1.染色质的丢失：某些低等真核生物在发育早期可丢失一半染色质，生殖细胞除外。红细胞成熟时细胞核丢失。2.基因扩增：细胞在短期内大量产生某一基因的拷贝。如发育时核糖体基因的扩增。3.染色体DNA序列重排：淋巴细胞成熟时抗体基因重排，可产生许多种抗体分子。4.DNA修饰和异染色质化：高等动物常用异染色质化的方法永久关闭不需要的基因。甲基化可改变染色质结构、DNA构象、稳定性及与蛋白质作用方式，非活性区甲基化程度高。去甲基化能诱导基因的重新活化。 （二）转录活性的调节：分两步，先活化，再与其他因素作用1.染色质的活化：使基因区呈疏松状态2.激素的诱导：固醇类激素进入细胞核，与非组蛋白作用，促进转录。3.增强子：与启动子位置无关，无方向性。

（三）转录后调节：加帽子和尾可延长寿命，选择性剪接、RNA编辑可产生不同的信使RNA。 （四）翻译水平调节：主要是控制稳定性和有选择地翻译。某些蛋白因子可起保护作用，翻译控制RNA可与之形成双链，抑制翻译。对eIF2的磷酸化也可抑制翻译。

（五）翻译后的调节：翻译后加工也有调控作用。不同的加工方式可产

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

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

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

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