查锡良生化考研知识点笔记15基因表达调控
基因表达调控
基因表达调控基因表达调控是指细胞中基因的转录和翻译过程，以及基因产物的调控和调节。
调控基因表达可以影响细胞的生理状态和功能。
本文将介绍基因表达调控的机制和方法。
一、转录调控转录调控是指通过调节基因的转录过程来影响基因表达。
转录调控可以通过激活或抑制转录因子的结合来实现。
1. 转录激活转录激活是指转录因子与启动子结合，促进转录的过程。
转录因子可以通过结合DNA序列上的特定区域，招募RNA聚合酶，从而启动基因的转录。
例如，转录因子可以结合到启动子区域，招募辅助蛋白质，形成转录激活复合物，促进转录的进行。
2. 转录抑制转录抑制是指转录因子与启动子结合，阻碍转录的过程。
转录抑制可以通过阻止转录复合物的形成或招募转录抑制因子来实现。
例如，一些转录因子可以竞争性地结合到启动子区域，阻碍转录因子的结合，从而抑制转录。
二、转录后调控转录后调控是指在基因转录和翻译之后对基因产物进行调控和调节。
1. RNA剪接调控RNA剪接是指在转录后的RNA分子中去除内含子，将外显子连接起来的过程。
通过不同的剪接方式，可以合成出不同的mRNA亚型，从而影响基因表达。
剪接调控可以通过剪接因子的调节来实现。
例如，一些剪接因子的表达水平可以受到转录因子的调节，从而影响剪接的结果。
2. RNA修饰调控RNA修饰是指在转录后的RNA分子中添加各种化学修饰基团的过程。
RNA修饰可以通过调节修饰酶的活性来实现。
不同的RNA修饰形式可以影响RNA的稳定性、转运和翻译效率。
三、表观遗传调控表观遗传调控是指通过改变染色质结构和DNA甲基化状态来影响基因的表达。
表观遗传调控可以通过组蛋白修饰、DNA甲基化和非编码RNA等多种方式实现。
1. 组蛋白修饰调控组蛋白修饰是指在染色质上修饰组蛋白蛋白质的过程。
组蛋白修饰可以改变染色质的紧密程度，从而影响基因的可及性。
例如，乙酰化组蛋白可以解开染色质的紧密程度，促进基因的转录。
2. DNA甲基化调控DNA甲基化是指在DNA分子上添加甲基基团的过程。
分子生物学中的基因表达调控
分子生物学中的基因表达调控在分子生物学领域中，基因表达调控是一个重要的研究方向。
基因表达调控指的是细胞如何通过调控基因的转录和翻译过程来控制蛋白质的合成。
这一过程是细胞功能和发育的关键，也是许多疾病的发生和发展的基础。
基因表达调控可以通过多种方式实现，其中最重要的是转录调控和转录后调控。
转录调控是指通过调节基因的转录过程来控制基因的表达水平。
转录后调控则是指通过调控转录产物的剪接、修饰和稳定性等过程来控制基因表达。
在转录调控中，转录因子是起到关键作用的蛋白质。
转录因子可以结合到基因的启动子区域，促进或抑制转录的进行。
这些转录因子的结合可以受到多种信号分子的调控，如激素、细胞外信号和环境因子等。
通过这种方式，细胞可以对内外环境的变化做出快速和准确的反应。
除了转录调控外，转录后调控也是基因表达调控的重要机制。
转录后调控包括剪接调控、RNA修饰和RNA降解等过程。
剪接调控指的是在转录产物的剪接过程中选择性地剪接出不同的外显子，从而产生不同的转录本。
这种剪接调控可以使一个基因编码多种不同的蛋白质，增加了基因的功能多样性。
RNA修饰包括甲基化、腺苷酸修饰和磷酸化等过程，这些修饰可以改变RNA的稳定性和功能。
RNA降解则是指通过降解RNA分子来控制基因表达水平。
在基因表达调控中，还有一种重要的机制是表观遗传调控。
表观遗传调控是指通过改变染色质结构和DNA甲基化等方式来调控基因的表达。
这种调控方式可以在细胞分化和发育过程中起到关键作用。
表观遗传调控可以通过改变染色质的可及性来调控基因的转录活性，从而影响基因的表达水平。
基因表达调控在生物体内起到了重要的作用。
它可以使细胞对环境变化做出适应性的反应，保持细胞内环境的稳定性。
同时，基因表达调控还可以控制细胞的分化和发育过程，使细胞具有不同的功能和特性。
在疾病的发生和发展中，基因表达调控的异常往往是一个重要的因素。
许多疾病，如癌症和遗传性疾病，都与基因表达调控的异常有关。
基因表达的调节名词解释
基因表达的调节名词解释基因表达是指基因中的信息被转录为RNA，并进一步转化为蛋白质的过程。
然而，基因表达的调节是指细胞能够对基因表达进行控制和调节的过程。
这一过程非常复杂且关键，它决定了细胞所处的状态和功能。
在细胞内，有许多机制来调节基因表达，其中包括转录调节、转录后调节和转化调节。
转录调节是指在基因转录过程中，通过不同的转录因子、启动子和转录辅因子的相互作用来控制基因表达。
转录因子是一类能够结合到特定DNA区域上的蛋白质，它们可以促进或抑制转录过程。
启动子是位于基因序列上的特定DNA区域，它可以与转录因子结合，并启动转录过程。
转录辅因子是参与调节转录的蛋白质，它们可以与转录因子相互作用，从而调控基因表达。
转录后调节是指在基因转录完成后，通过不同的机制来调控RNA分子的稳定性和功能。
其中一个重要的机制是RNA剪接，它是一种将RNA前体分子中的不同区段组合起来形成成熟RNA的过程。
RNA剪接可以产生多种不同的成熟RNA，从而调节基因功能。
此外，转录后修饰也是一种重要的转录后调节机制。
通过添加化学修饰物或其他分子到RNA分子上，可以影响它们的稳定性和功能。
转化调节是指在细胞内，以蛋白质为媒介，调控基因表达的过程。
这个过程主要通过蛋白质的结构、功能和互作来实现。
蛋白质可以通过相互作用形成蛋白质复合体，这些复合体可以影响DNA的结构，从而改变基因表达。
此外，蛋白质还可以调控转录因子的活性，进一步影响基因表达。
基因表达调节的重要性不言而喻，它直接决定了细胞功能和生物个体的特征。
例如，在多细胞生物中，基因表达的调节可以使不同细胞具备不同的功能，从而形成组织和器官。
此外，基因表达的失调也与许多疾病的发生和发展密切相关。
如果基因表达调节失调，会导致蛋白质功能异常以及细胞失衡，甚至可能引发疾病。
综上所述，基因表达的调节是细胞内一系列复杂的过程，包括转录调节、转录后调节和转化调节。
它决定了基因的转录、稳定性和转化过程，从而影响细胞的状态和功能。
遗传学中的基因表达调控
遗传学中的基因表达调控基因表达调控是指基因在细胞内转录成RNA的过程，并通过翻译成蛋白质来发挥作用的过程。
在生物体内，基因调控是一个复杂且高度精确的过程，它由多种调控机制组成，包括转录调控、转录后调控以及表观遗传调控。
一、转录调控转录调控是指基因在转录过程中的调控机制。
转录因子是一类能够结合到基因的调控区域，并影响该基因转录水平的蛋白质。
转录因子可以激活或抑制基因的转录，从而调节基因的表达水平。
在细胞内，转录因子可以与启动子或增强子结合，促进或抑制RNA聚合酶的结合，进而影响基因转录。
除了转录因子，染色质构象也在基因转录调控中起着重要的作用。
DNA在细胞核中以染色质形式存在，染色质的紧缩程度会影响基因的可读性。
甲基化是一种常见的基因调控方式，可以通过甲基化的方式改变基因座位的染色质结构，进而影响基因的转录。
二、转录后调控在基因转录成RNA的过程中，还有一些后续的调控机制，这些机制主要发生在RNA分子的剪接、修饰和定位过程中。
剪接是指在转录过程中将RNA分子的某些部分去除或结合起来的过程。
剪接的方式多种多样，它可以通过不同的剪接方式产生不同的RNA变异体，进而影响基因的表达。
修饰包括RNA分子中的修饰酶修饰碱基或脱除相应的碱基。
这些修饰可以影响RNA的稳定性和转运能力，从而影响基因的表达。
三、表观遗传调控除了上述转录调控和转录后调控机制外，表观遗传调控也在基因表达中起着重要的作用。
表观遗传调控是指通过改变染色体DNA和相关蛋白质的化学修饰方式，来调控基因的表达水平。
DNA甲基化是表观遗传调控中最常见的机制之一。
DNA甲基化是指通过在DNA分子上添加甲基基团来改变DNA序列的机制。
甲基化通常发生在DNA的CpG岛区域，这些区域通常位于基因启动子和增强子区域。
DNA甲基化可以影响转录因子的结合能力，从而影响基因的表达。
此外，组蛋白修饰也是基因表达调控中的重要机制。
组蛋白是一类与DNA紧密结合的蛋白质，在细胞核中形成染色质。
生物化学中的基因表达调控
生物化学中的基因表达调控生物体内的基因表达调控是一项关键的生物化学过程，它决定了基因的表达水平和基因产物的功能。
这个调控系统以多种复杂的方式调节基因的表达，以适应细胞内和细胞外环境的变化。
本文将介绍基因表达调控的机制和其在生物化学中的重要性。
一、基因表达调控的概述基因表达调控是指细胞如何决定在何时、何地和何种程度上表达特定基因的过程。
这种调控是细胞内复杂网络的结果，涉及到DNA序列、蛋白质因子和其他细胞组分的相互作用。
二、转录调控在基因表达的第一步中，DNA序列被转录成RNA，这一过程称为转录。
转录调控是一种主要的基因表达调控机制，通过控制转录的起始和终止来调节基因的表达水平。
这种调控包括DNA序列中的启动子区域和转录因子的相互作用。
三、转录后调控转录后调控是指在转录结束后，通过调节RNA的处理、稳定性和翻译效率来调控基因表达。
这种调控包括RNA修饰、剪接和降解等过程。
转录后调控对于基因调控的精确性和适应性具有重要作用。
四、表观遗传调控表观遗传调控是指通过改变染色质结构和DNA甲基化状态来调控基因表达。
这种调控是长期稳定的，可以由环境因素和遗传变异所影响。
表观遗传调控在细胞分化、发育和疾病发生中起着重要的作用。
五、信号传导调控细胞内外的信号分子可以通过信号传导通路直接或间接地调节基因的表达。
这种调控机制可以迅速地响应环境变化，调节基因表达以满足细胞的需要。
信号传导调控在细胞生命活动中起着非常关键的作用。
六、miRNA调控miRNA是一类小分子RNA，通过与靶基因的mRNA结合来抑制其翻译或降解，从而调节基因表达。
miRNA调控是一种重要的基因表达调控机制，参与细胞增殖、分化和生理病理过程。
七、基因表达调控的重要性基因表达调控在生物化学中具有重要的意义。
它使细胞能够对环境变化做出适应性反应，并在细胞生命周期的不同阶段保持基因表达的稳定性和精确性。
基因表达调控的异常可能导致疾病的发生和发展。
总结：基因表达调控在生物化学中是一个复杂而重要的过程。
生物化学——基因表达调控
CCAAPP CAP CAP CAP
cAMP
有葡萄糖，cAMP浓度低时
.
9
(3)阻遏蛋白与CAP的协调调节
低半乳糖时 (有阻遏蛋白)
高半乳糖时 (无阻遏蛋白)
葡萄糖浓度低 cAMP 浓度高
(有CAP)
葡萄糖浓度高 cAMP 浓度低
(无CAP)
RNA-pol
O
O
mRN
A
O
O
.
10
三、真核基因基因表达的调节
阻遏基因
DNA mRNA
I C Ppo O l
Z YA
阻遏蛋白
没有乳糖存在时
.
7
有乳糖存在时
DNA mRNA
I C pPol O Z Y A
启动转录
mRNA
阻遏蛋白
β-半乳糖苷酶
半乳糖
乳糖
.
8
(2)CAP的正性调节 + + + + 转录
DNA I C P O Z Y A
CAP CAP CAP CAP 无葡萄糖，cAMP浓度高时
24
2. 乳糖操纵子的结构及其调节机制
控制区
信息区
DNA I C P O Z Y A
调控 序列
启动 序列
操纵 序列
CAP结合位点
编码基因 Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶
A：乙酰基转移酶 代谢产物基因激活蛋白(cataboli.te gene activator protie6n,CA
(1)阻遏蛋白的负性调节
第十四章 基因表达调控
(Regulation of Gene Expression)
1961年，法国科学家F. Jacob和J. Monod通过研究大肠杆菌乳糖代谢的调节机制， 提出了著名的操纵子学说，从而开创了基因表 达调控研究的新纪元。
解释基因表达的调控机制。
解释基因表达的调控机制。
> 原题：解释基因表达的调控机制基因表达调控是指在细胞中控制基因转录和翻译的过程。
通过调控基因表达，细胞可以根据内外环境的需求来合成所需的蛋白质。
基因表达调控涉及多个环节和分子机制。
一、转录调控1. 转录因子：转录因子是一类可以与DNA结合的蛋白质，它们能够促进或抑制特定基因的转录。
转录因子的结合位点通常位于基因的启动子区域，它们可以通过调控转录复合物的形成来影响RNA聚合酶的结合和启动转录的过程。
2. 染色质修饰：染色质修饰是指对DNA及其相关的蛋白质进行化学修饰，从而改变染色质结构和可访问性。
例如，DNA甲基化可以抑制某些基因的转录，而组蛋白乙酰化则可以促进基因的转录。
二、转录后调控1. RNA剪接：RNA剪接是一种将RNA前体分子中的内含子去除，将外显子连结起来的过程。
通过不同的剪接方式，可以产生不同的mRNA亚型，从而影响蛋白质的翻译。
2. mRNA降解：mRNA降解是指将mRNA分解为较小的碎片，从而停止蛋白质的合成。
通过调控mRNA的稳定性，可以控制基因的表达水平。
三、翻译调控1. 转运调控：通过调控mRNA的转运过程，可以控制mRNA的定位和稳定性。
这种调控方式可以影响基因的表达水平。
2. 蛋白质修饰：蛋白质修饰是指在翻译后对蛋白质进行化学修饰的过程。
蛋白质修饰可以影响蛋白质的功能、稳定性和亚细胞定位。
综上所述，基因表达调控涉及转录调控、转录后调控和翻译调控等多个层面和分子机制。
这些调控机制相互作用，共同影响基因的表达水平和细胞的功能。
对这些调控机制的深入研究，有助于我们更好地理解生物体的发育、生长和适应环境的能力。
基因表达与调控知识点总结
基因表达与调控知识点总结基因表达和调控是生物学中非常重要的概念，关乎着生物个体的生长发育、适应环境以及疾病的产生。
本文将对基因表达和调控的相关知识点进行总结，以帮助读者更好地理解这一领域。
一、基因表达的概念与过程基因表达是指通过DNA转录成RNA，再通过RNA翻译成蛋白质的过程。
这个过程可分为三个主要步骤：转录、剪接和翻译。
1. 转录：转录是指DNA模板上的信息被RNA聚合酶酶依据碱基互补配对的原则合成成为一条mRNA链的过程。
转录分为起始、延伸和终止三个阶段，其中起始阶段涉及到转录起始因子和启动子的结合，延伸阶段则是RNA链的合成过程，终止阶段是转录终止信号的识别和RNA链的释放。
2. 剪接：在转录后，mRNA经历了剪接这一过程。
剪接是指将mRNA上含有内含子（introns）的序列剪除，只保留外显子（exons）的过程。
这是因为在真核生物中，基因上的非编码区域和编码区域是交错存在的，剪接的目的是产生功能蛋白质所需的成熟mRNA。
3. 翻译：翻译是指mRNA上的信息被核糖体翻译成蛋白质链的过程。
翻译过程中，mRNA的密码子与tRNA上的氨基酸互相匹配，从而合成出特定顺序的氨基酸链。
翻译完成后，蛋白质会进一步经历折叠和修饰过程，最终形成功能蛋白质。
二、基因调控的方式及相关机制基因表达的调控是指细胞根据环境和内部信号对基因表达的调整和控制。
基因调控主要包括转录水平的调控和转录后的调控。
1. 转录水平的调控（1）启动子和转录因子：启动子是位于基因的上游区域，能够招募转录因子结合并促进或抑制基因转录。
转录因子是一类能够识别和结合到启动子上的蛋白质。
不同基因的启动子和转录因子组合形成了复杂的转录调控网络，大大影响基因的表达水平。
（2）组蛋白修饰：组蛋白修饰是指对染色质上的组蛋白进行化学修饰，从而影响染色质的结构和染色质的开放程度。
这些化学修饰包括甲基化、磷酸化、乙酰化等，能够影响基因的可及性和转录因子的结合。
基因表达调控复习笔记
基因表达调控复习笔记一、基因的选择性表达式细胞特异性的基础1．基因表达基因表达是指通过DNA的转录和翻译而产生其蛋白质，或转录后直接产生其RNA产物的过程。
2．基因调控基因调控是指对基因表达过程的调节，其一般是某一个体系在需要时被打开，不需要时被关闭，包括转录水平的调控和翻译水平的调控。
二、原核生物的基因表达调控1．酶的类型（1）诱导酶是指只有在某些特定的物质或诱导物存在时，才能产生的酶。
（2）组成酶是指与化学环境无关，无论某种特定物质是否存在，它们都可以不断地被合成的酶。
2．大肠杆菌的乳糖操纵子模型图22-1乳糖操纵子模型示意图（1）操纵子相关概念①操纵子操纵子是指由在功能上彼此有关的几个结构基因和控制区所组成DNA片段，控制区包括启动子和操纵基因，只在原核生物中存在。
②结构基因结构基因是指一类编码蛋白质（或酶）或RNA的基因。
③调节基因调节基因是指参与其他基因表达调控的RNA和蛋白质的编码基因，其编码的调节物通过与DNA上的特定位点结合来控制转录，是调控的关键。
调节基因通常处在受调节基因的上游，其产物是阻遏蛋白。
④启动子启动子是指标志转录起始位点的一段短DNA核苷酸序列，RNA聚合酶在这一位点与DNA 接触，并开始进行转录。
⑤操纵基因操纵基因是指DNA上不编码任何蛋白质的一小段序列，是调节基因所编码的阻遏蛋白的结合部位，其决定了RNA聚合酶是否能够与DNA序列上的启动子接触，从而沿着DNA 分子移动，启动RNA的转录。
（2）乳糖操纵子①负控诱导a．当无乳糖存在时，调节基因编码的阻遏蛋白与调节基因结合，阻遏了下游结构基因的编码，使得乳糖不能被利用；b．当乳糖存在时，调节基因编码的阻遏蛋白与乳糖的异构体形成复合物而失活，不与操纵基因结合，使得下游结构基因可以正常转录，利用乳糖。
②正控阻遏a．当葡萄糖和乳糖同时存在时，葡萄糖的代谢产物能抑制cAMP的合成，使得不能形成cAMP-CAP（代谢激活蛋白）复合物，从而没有cAMP-CAP复合物与启动子区结合而激活下游结构基因转录；b．当不存在葡萄糖时，cAMP能顺利与CAP结合成，从而与启动子区结合，激活转录。
基因表达的调控
细胞内信号通路调控
细胞内信号通路调控以信号传导为基础，控制基因表达和细胞命运的决策。
甲基化修饰
甲基化修饰是一种特殊的化学修饰，将甲基基团加到DNA或蛋白质Biblioteka ，从而 调控基因表达和染色质结构。
基因表达的调控
基因表达是生物体实现遗传信息传递和功能发挥的基础过程。了解基因调控 是深入探究生命的关键。
转录调控
转录调控通过调节RNA合成的频率和数量，控制基因的表达水平。传统的激活 子/抑制子和转录因子是转录调控的主要机制。
翻译调控
翻译调控发生在转录后，控制如何将mRNA转化为蛋白质。翻译调控可以调整蛋白质合成速度和水平，从而影响基因 功能。
剪接调控
剪接是转录后加工的一个关键步骤。剪接调控控制着如何选择mRNA中的外显 子和内含子，从而生成多样的转录产物。
核移位调控
核移位调控指的是调控蛋白质与基因组DNA的相互作用，影响真核基因的表 达水平和模式。
DNA甲基化调控
DNA甲基化调控是基因表达的一种重要方式，通过甲基化修饰基因组DNA，影 响基因的转录潜力和活性。
15基因表达的调控
➢色氨酸操纵子及相应的转录产物
P
L
R合NA酶P聚 O
EDC
衰减子
高Trp 140nt
前导mRNA
低Trp
AUG mRNA 6720nt
BA
衰减作用 的基础
转录终 止结构
P
L
O
前导序列
前导mRNA
1
2
Trp密码子 终止子结构
• DNA酶Ⅰ敏感性增强 • 缺乏组蛋白H1 • 其他组蛋白成分乙酰化或泛素化 • DNA去甲基化
➢染色质重建(chromatin remodeling)
基因活化的过程是染色质与转录相关的结 构改变的过程，此过程称为染色质重建。
二、参与基因调控的顺式作用元件 和反式作用因子
1. 顺式作用元件
真核生物中，和被转录的结构基因在距离 上比较接近的DNA序列，包括启动子(及启 动子上游近侧序列)及增强子等，和转录调 控有关。
一、乳糖操纵子
1. 乳糖操纵子的结构和诱导剂
Lac操纵子
调控基因 控制位点
DNA
I
PO
阻
启操
遏
动纵
物
子基
因
RNA聚合酶 结合位点
结构基因
Z
Ya
β-
通转
半
透乙
乳
酶酰
糖
基
苷
酶
酶
➢乳糖操纵子的发现：细菌可以以葡萄糖、
乳糖作为碳源
• 葡萄糖充分时：
与葡萄糖代谢有关的酶基因——表达 与其他糖代谢有关的酶基因——关闭
前导DNA序列
前导mRNA
RNA聚合酶
基因表达的调控机制
基因表达的调控机制基因表达是指基因信息转录成RNA，再翻译成蛋白质的过程。
在细胞内，基因表达需要受到严格的调控，以确保细胞在不同环境下能够适应并正常运作。
基因表达的调控机制涉及到多个层面，包括转录水平、转录后调控、翻译水平和蛋白后修饰等。
本文将从这些方面介绍基因表达的调控机制。
1. 转录水平的调控转录是基因表达的第一步，也是调控基因表达的关键环节。
在转录水平，基因的表达可以通过启动子区域的甲基化、转录因子的结合、染色质重塑等方式进行调控。
启动子区域的甲基化可以影响转录因子的结合，从而影响基因的转录活性。
转录因子是一类能够结合到DNA上特定序列的蛋白质，它们可以促进或抑制基因的转录。
染色质重塑是指通过改变染色质的结构来影响基因的可及性，从而调控基因的表达水平。
2. 转录后调控转录后调控是指转录后RNA的修饰和稳定性调控。
在细胞核内，RNA经过剪接、剪切、聚腺苷酸化等修饰过程，形成成熟的mRNA。
这些修饰过程可以影响mRNA的稳定性和翻译效率。
另外，miRNA和siRNA等小RNA也可以通过靶向特定mRNA分解或抑制翻译来调控基因表达。
3. 翻译水平的调控翻译是指mRNA上的密码子被翻译成氨基酸序列的过程。
在翻译水平，基因的表达可以通过启动子区域的结构、mRNA的稳定性、翻译因子的结合等方式进行调控。
启动子区域的结构可以影响翻译因子的结合，从而影响翻译的进行。
翻译因子是一类能够结合到mRNA上特定序列的蛋白质，它们可以促进或抑制翻译的进行。
4. 蛋白后修饰蛋白后修饰是指蛋白质合成后，蛋白质经过翻译后修饰的过程。
在细胞内，蛋白质可以通过磷酸化、甲基化、乙酰化等方式进行修饰，从而影响蛋白质的功能和稳定性。
这些修饰过程可以调控蛋白质的活性、亚细胞定位和相互作用等。
综上所述，基因表达的调控机制涉及到转录水平、转录后调控、翻译水平和蛋白后修饰等多个层面。
这些调控机制相互作用，共同调节基因的表达水平，以适应细胞在不同环境下的需要。
医学分子生物学——基因表达的调控
医学分子生物学
名词解释——基因表达的调控
1、组成性基因表达：又称基本表达，基因表达较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或
几乎全部组织中持续表达，或变化很小。
此类基因表达叫做组成型基因表达。
2、协调表达：在一定机理控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致，共同
表达，即为协调表达。
3、管家基因：某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因。
4、顺式作用元件：由启动子、增强子、沉默子构成，可影响自身基因表达活性的DNA序列。
5、反式作用因子：也称真核转录调节因子，由它的编码基因表达产生的蛋白质因子，通过与特异的顺式作
用元件相互作用，反式激活另一基因的转录。
6、启动子：真核基因启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个转录起始点以
及一个以上的功能组件。
7、增强子：指远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。
其发挥
作用的方式通常与方向、距离无关。
8、沉默子：某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起遏制作用。
9、操纵子：原核生物中一组功能相关的结构基因以及其上游的调控序列，共同组成一个转录单位—操纵子。
基因表达调控的基本内容
基因表达调控在疾病发生和治 疗中的应用
了解基因表达调控的异常与疾病发生的关系，可以为疾病的早期诊断和治疗 提供新的思路和策略。
基因表达调控的基本内容
基因表达调控是控制基因在细胞中是否表达的过程。了解基因表达调控对于 理解生物体内发生的各种生物学现象至关重要。
基因表达调控的定义
基因表达调控是指细胞通过一系列的调控机制，从控制基因的转录到基因的 翻译和功能的表达。
基因组结构与基因表达调控的关系
基因组结构包括编码区和非编码区，非编码区在基因表达调控中起着重要的作用，不仅影响转录的起始 与终止，还参与转录后调控。
基因表达调控的主要机制
1
转录调控
通过启动子、转录因子和调控元括RNA剪接、RNA修饰和RNA稳定
性调控等，对已转录的mRNA进行修
饰与调控。
3
表观遗传调控
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等改变 染色质结构，进而调控基因的表达。
基因表达调控与细胞命运决定的关系
基因表达调控在细胞分化和发育过程中起着重要的作用，通过调控基因表达的程度和方式，决定细胞的 命运和特化。
分子生物学研究中的基因表达调控
分子生物学研究中的基因表达调控基因是生命的基本单位，通过基因表达，细胞可以合成蛋白质，进而参与各种生物过程。
基因表达的调控是细胞发育、分化和适应环境的关键。
在分子生物学研究中，科学家们致力于探索基因表达调控的机制及其在生命过程中的重要作用。
基因表达调控可以分为转录调控和转录后调控两个层面。
首先，转录调控是指在DNA转录为RNA的过程中，通过调控转录的速率和特异性来控制基因表达。
转录调控的关键是转录因子，它们可以识别特定DNA序列，并调节基因的转录。
转录因子与DNA结合的方式多种多样，如通过结合DNA的特定序列（启动子区域）或结合其他转录因子形成复合物来实现调控。
通过转录因子的作用，细胞可以对内外环境变化作出适应性反应。
在转录后调控层面，主要通过RNA的剪接、修饰和降解来调控基因表达。
RNA剪接是指在RNA分子合成之后，通过剪接酶的作用将剪接区域的RNA片段切除和连接，从而形成成熟的RNA分子。
剪接的方式多种多样，同一基因可以产生多个不同的RNA剪接体，从而实现基因表达的多样性。
此外，RNA还可以通过修饰（如甲基化）来调控基因表达。
这些修饰使RNA分子更加稳定，或者通过与其他蛋白质相互作用，影响RNA的功能和定位。
另外，通过降解RNA分子，细胞可以快速调节基因表达的水平，以实现对环境变化的反应。
除了细胞内调控机制外，外源性信号和内源性信号也可以影响基因的表达调控。
外源性信号，如激素、药物等，可以与细胞表面的受体结合，传递信号并影响基因的表达。
内源性信号则是指细胞内部的信号通路，包括细胞周期、细胞分化等过程。
这些信号可以通过磷酸化、乙酰化等化学修饰来调控基因的表达。
最近，通过高通量测序技术的发展，我们可以更深入地研究基因表达调控。
基因组学、转录组学和表观基因组学等技术的应用，使我们能够全面了解细胞状态下基因表达的整体图谱。
通过研究这些图谱，我们可以揭示转录调控和转录后调控在不同细胞类型和发育阶段的差异，以及基因表达异常与许多疾病的关联。
分子生物学中的基因表达调控
分子生物学中的基因表达调控在分子生物学领域中，基因表达调控是一个关键的研究领域。
基因表达调控指的是细胞对基因的信号传导和调节，从而产生适当的蛋白质产量。
基因表达调控在细胞发育、组织形成和生物体的生理功能中起着至关重要的作用。
在细胞内，基因的表达受到许多因素的调控，包括转录因子、启动子和增强子的结合，以及DNA甲基化等。
转录因子是一类与DNA结合并调控特定基因转录的蛋白质。
它们通过结合到启动子和增强子上的特定DNA序列，影响细胞中转录的开始和停止。
启动子是非编码区域的一部分，包含有启动转录所需的基因序列。
而增强子则是一种可以增强或抑制启动子活性的DNA序列。
通过转录因子、启动子和增强子的相互作用，基因的表达可以被细胞有效地调控。
此外，DNA的甲基化也是基因表达调控中的一个重要机制。
DNA 甲基化是一种通过添加甲基基团到DNA分子中的化学修饰。
这种修饰可以影响基因的转录和表达。
DNA甲基化可以导致基因的沉默，即阻止转录因子与DNA结合，从而使得基因无法被转录为蛋白质。
相反，DNA解甲基化则可以使得基因重新活跃起来。
基因表达调控中的DNA 甲基化机制对于细胞发育和组织形成至关重要。
除了这些机制，非编码RNA分子也参与了基因表达调控的过程。
非编码RNA是一类不具有编码蛋白质功能的RNA分子。
它们通过与mRNA分子互作，调节基因的转录和翻译过程。
非编码RNA可以作为转录因子，与DNA序列结合，影响基因的表达。
此外，它们还可以通过与mRNA分子的互作，调控转录后修饰和RNA剪接的过程。
通过这些机制，非编码RNA分子在基因表达调控中发挥着重要的作用。
尽管我们已经了解到了基因表达调控的一些机制，但是我们对于整个过程的理解仍然存在许多不确定性。
随着技术的不断发展，例如基因组学和转录组学的进步，我们能够更加全面地研究基因表达调控。
通过这些技术，我们可以揭示基因与转录因子、增强子之间的相互作用，以及基因与非编码RNA之间的调控关系。
第十五基因表达的调控
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第一节 原核生物基因表达的调控
方式 特点
正调控 负调控 转录翻译偶联 快速
调控机制 --操纵子
乳糖操纵子 --负、正调控 转录起始的调控
色氨酸操纵子--负调控 转录起始、终止的调控
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一、乳糖操纵子(lactose operon)
➢ 增强子作用不受序列方向的制约 ➢ 有组织特异性
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3. 反应元件 ➢ 真核细胞处于某一特定环境时
有反应的基因具有相同的顺式作用元件 这一类顺式作用元件--反应元件（DNA序列） ➢ 特点：（１）具较短的保守序列
（２）与转录起始点的距离不固定 （３）可位于启动子或增强子内 ➢ 举例：激素反应元件（HRE）
RNA聚合酶停止转录,产生衰减子转录产物
转录、翻译偶联,产生前导肽
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低Trp时： Trp-tRNATrp 没有供应
核糖体翻译停止在片段1 （2个Trp密码子）
片段2，3 形成发夹结构
转录不终止
RNA聚合酶继续转录
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第二节 真核生物基因表达的调控
一.真核生物调控的特征： ➢ 真核生物基因表达的调控核心途径： 环境信号转导 染色质活化 转录的激活 ➢ 基因表达以正调控为主 （激活蛋白激活靶基因） ➢ 转录与翻译在不同的亚细胞区域进行
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2.衰减作用对色氨酸操纵子的调控
➢ 衰减子 （attenuator）---DNA ❖ 位于L基因中,离E基因5’端约30-60bp。 ❖ 通过衰减子（转录终止结构）使转录终止。 ❖ 高Trp 时：衰减子起作用，终止转录。
产生“衰减子转录产物”（mRNA) ，
转录、翻译偶联，同时产生“前导肽”。
基因表达调控
基因表达调控基因表达调控是指对基因的转录和翻译过程进行调节的机制。
在细胞中，不同的基因在不同的时间和位置上被转录和翻译，以产生所需的蛋白质。
这种调控是维持生物体正常功能的关键过程，它不仅在生物发育和生理过程中起着重要作用，也与疾病的发生和治疗密切相关。
基因表达调控的主要机制包括启动子、转录因子、RNA干扰、表观遗传修饰等多个层面。
在基因的启动子区域，转录因子结合到特定的DNA序列上，激活或抑制基因的转录。
转录因子的活性受到多种因素的调控，包括信号分子、细胞内外环境和其他转录因子等。
转录因子的活性调控有助于细胞对环境变化做出适应性反应。
在已经被转录的mRNA上，RNA干扰通过小分子RNA的配对或特定的RNA-protein复合物来调节转录后过程。
这些RNA干扰分子可以引发mRNA降解、翻译抑制或基因座位的DNA甲基化等调控事件。
RNA干扰是细胞内基因表达调控非常重要的机制之一，它不仅在自然发育和免疫应答过程中发挥作用，也是治疗疾病的潜在目标。
此外，表观遗传修饰也是基因表达调控的重要方式。
表观遗传修饰是指不改变DNA序列但改变染色体结构和DNA可用性的改变，它主要通过DNA甲基化与脱甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等方式来调节基因的转录。
表观遗传修饰在胚胎发育、细胞分化和细胞程序性死亡等过程中发挥重要作用，也与肿瘤发生和免疫调控密切相关。
基因表达调控的异常会导致多种疾病的发生和发展。
例如，基因的过度表达或过低表达可能导致某些癌症、心血管疾病和神经系统疾病的发生。
因此，研究基因表达调控机制并开发相应的治疗方法具有重要意义。
在近年来，基因编辑技术的发展使得研究者能够直接修改细胞和生物体的基因组，以恢复基因表达的平衡，这为治疗基因调控异常相关疾病提供了新的途径。
总之，基因表达调控是维持生物体正常功能不可或缺的过程。
通过多种机制，包括启动子、转录因子、RNA干扰和表观遗传修饰，基因表达可以被精确地调节。
这种调节对于细胞的适应性和正常发育至关重要，也与多种疾病的发生和治疗密切相关。
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细胞信息转导细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应的全过程称为信号转导。
一、信息物质概述p.3691.化学信号①化学信号从简单到复杂的进化：最简单的就是细胞与细胞通过孔道进行物质交换，或是通过细胞表面分子相互作用实现信息交流，至今这种方式依然重要②化学通讯是细胞分泌可溶性化学物质作用于周围的或较远的同类或其它类细胞(靶细胞)，调节其功能。
根据作用距离，分为内分泌信号(例如激素)、旁分泌信号(细胞因子，作用于发出信号的细胞自身为自分泌)、神经递质三类。
③细胞表面分子也是重要的胞外信号：细胞表面的蛋白质、糖蛋白等都可以与相邻细胞受体结合达到功能上的协调，为膜表面分子接触通讯，是细胞通讯的一种。
例如细胞间粘附因子的作用、T,B淋巴细胞表面分子的作用。
2.细胞特异性受体化学本质为蛋白质，个别糖脂也是受体。
与受体结合的为配体。
①受体配体结合的特点：高度专一性；高度亲和力；可饱和性；可逆性；特定的作用模式。
②受体可在膜上或胞内：分为细胞表面受体和细胞内受体。
胞内受体接受可直接通过脂双层质膜进入细胞的脂溶性化学信号，如脂类、甲状腺素、类固醇激素；膜表面受体接受水溶性化学信号(生长因子、细胞因子和水溶性激素)和位于邻近细胞表面分子的信号(黏附分子)。
3.细胞内信号分子受体介导的跨细胞膜信号转导是一细胞内网络系统。
构成这一网络系统的基础是一些蛋白质分子和小分子活性物质，这些蛋白质分子称为信号转导分子，小分子物质亦被称为第二信使。
在细胞中，各种信号转导分子相互识别、相互作用将信号进行转换和传递，这种有序的分子变化被称为信号转导通路。
不同的信号转导通路之间发生交叉调控，形成复杂的信号转导网络系统。
二、第二信使p.3711.特点：①该分子的浓度和分布在胞外信号的作用下迅速改变。
②该分子类似物可可模拟细胞外信号的作用；③阻断该分子的变化即可阻断细胞对外源信号的反应④作为别位效应剂在细胞内有特定的靶蛋白分子。
第二信使的主要变化就是浓度变化，信号传递，浓度升高，很快被酶水解，信号迅速终止。
2.重要的第二信使：环核苷酸，即cAMP和cGMP①腺苷酸环化酶(AC)催化cAMP生成，哺乳动物组织有8型同工酶；鸟苷酸环化酶(GC)催化cGMP的生成，一种在膜，一种在胞质。
胞质的含有血红素辅基，可接受NO和相关化合物激活。
②磷酸二酯酶(PDE)水解环核苷酸③环核苷酸作用：调节蛋白激酶活性。
cAMP作用于蛋白激酶A(PKA,即cAMP 依赖性蛋白激酶，cAPK)。
PKA由两个催化亚基(C)和两个调节亚基(R)组成，R 抑制C，所以四聚体无活性。
cAMP可结合R，释放出C，解除抑制。
PKA活化后，可使多种蛋白质的丝氨酸或苏氨酸磷酸化，改变其活性状态。
cGMP作用于蛋白激酶G(PKG,cGMP依赖性蛋白激酶，cGPK)，PKG是由相同亚基构成的二聚体，它的调节结构域和催化结构域在同一亚基内。
它在脑组织和平滑肌含量丰富，在心肌和平滑肌收缩调节有重要作用。
环腺苷酸不光运用于蛋白激酶，还作用于其他非蛋白激酶类分子和一些离子通道。
3.脂类也可作为第二信使①磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶催化生成脂类第二信使磷脂酰肌醇特异性磷酸酯酶C(PLC)将磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸(PIP₂)分解为重要的第二信使——二脂酰甘油(DAG)和肌醇三磷酸(IP₃)。
磷脂酰肌醇激酶(PIK s)催化磷脂酰肌醇(PI)的磷酸化。
PIK有PI-3K,PI-4K,PI-5K等几种。
②脂类第二信使的作用IP₃是水溶性分子，可扩散至内质网或肌质网膜上。
其受体是IP₃控制的Ca ²⁺通道，结合后开放，Ca²⁺释放，细胞中局部Ca²⁺浓度迅速增高。
DAG为脂溶性分子，生成后仍留在质膜。
DAG和Ca²⁺的靶分子之一是蛋白激酶C(PKC)，其催化区与PKA的催化亚基类似，属于丝/苏氨酸蛋白激酶。
其作用底物包括质膜受体、膜蛋白、多种酶和转录因子等，参与多种生理功能的调节。
4.钙离子的作用①细胞外液游离钙浓度远高于细胞内液，且大部分位于钙库(内质网和线粒体)。
Ca²⁺通道开启，细胞内液局部Ca²⁺浓度急剧升高，引发一系列效应。
因此Ca²⁺是细胞内重要的第二信使。
引起Ca²⁺升高有两种途径：一是质膜钙通道开放，引起钙内流；二是细胞内钙库膜上通道开放，引起钙释放。
胞液Ca²⁺可由钙泵(Ca²⁺-ATP酶)消耗能量泵回膜外或钙库内。
②钙离子的信号功能：细胞内Ca²⁺的受体是钙调蛋白(CaM)，每分子CaM结合4个Ca²⁺，结合后激活，作用于钙调蛋白依赖性蛋白激酶。
此外还可直接激活PKC,AC,cAMP-PDE等多种信号转导分子。
5.NO的作用NO由细胞内NO合酶(NOS)催化，底物是精氨酸，参物是胍氨酸和NO。
此酶有三种形式：NOSⅠ分布于外周神经、中枢神经系统和肾，NOSⅡ分布于肝、心肌、血管平滑肌、免疫细胞和成纤维细胞，NOSⅢ分布于内皮细胞、心肌细胞和脑。
NO可以激活鸟苷酸环化酶，使cGMP水平升高，激活PKG，使平滑肌的靶蛋白磷酸化，引起肌松弛。
此外NO还可以作用于ADP-核糖转移酶和环氧化酶。
CO、H₂S也可作为第二信使。
三、受体的结构与功能p.379这里区分膜表面受体和胞内受体是对于接受细胞外信号的位置来说的。
膜表面受体可分为离子通道受体、七跨膜受体(G-蛋白偶联受体)和单跨膜受体(酶偶联受体)三种类型。
如表：胞内受体多属于转录因子，当与相应配体结合，能与DNA的顺式作用元件结合，在转录水平调节基因表达。
四、胞内受体介导的信号转导p.379能与胞内受体结合的信息物质有类固醇激素、甲状腺素、维A酸和维生素D 等。
他们进入细胞后，有的可以与位于核内的受体相结合形成激素-受体复合物；有的则先与细胞质的受体结合，然后以激素-受体复合物的形式穿过核孔进入核内。
无激素存在时，受体与具有抑制其作用的蛋白质分子（如热休克蛋白)形成复合物，阻止其向细胞核移动及其与DNA结合。
当激素与受体结合，受体构象变化，热休克蛋白解聚，暴露出受体的核内转移部位和DNA结合部位，激素-受体复合物向核内转移，并结合于其靶基因邻近的激素反应原件上(HRE，一段DNA序列)，进而改变细胞的基因表达谱。
结合于HRE的激素-受体复合物再与位于启动子的基本转录因子及其他的转录调节因子作用，从而开放或关闭其下游基因。
五、膜受体介导的信号转导p.3801.离子通道型膜受体介导的信号转导离子通道型受体主要在神经冲动的快速传递中发挥作用，它们的开关直接受化学配体的控制，称为配体门控受体型离子通道，其配体为神经递质。
该受体以三种构象存在。
两分子乙酰胆碱结合可以使通道处于开放构象，很快关闭。
然后乙酰胆碱与之解离，受体恢复如初。
离子通道受体信号转导的最终效应是细胞膜电位改变，可以认为，离子通道受体是通过将化学信号转变为电信号而影响细胞功能的。
有阳离子通道(谷氨酸、乙酰胆碱的受体)和阴离子通道(甘氨酸、γ-氨基丁酸)。
由于构成亲水性通道的氨基酸组成不同，所以通道表面携带不同电荷。
2.G蛋白偶联受体(GPCR)介导的信号转导G蛋白，即鸟苷酸结合蛋白，又称GTP结合蛋白，以αβγ三聚体形式存在于细胞质膜内侧。
α亚基具有与受体结合并受其活化调节以及与下游效应分子相互作用的作用，且具有GTP酶活性。
βγ亚基在细胞内形成紧密结合的二聚体，只有在蛋白质变性条件下方可解离，因此可以认为它们是功能上的单体。
GPCR接受多种神经递质、肽类激素、趋化因子等化学信号。
GPCR是一天肽键组成的糖蛋白，氨基端在胞外，羧基端在胞内，有7个跨膜区段，跨膜形成的环状结构分别负责结合配体、传递细胞内信号等。
胞内的第2，3环与G蛋白结合。
过程：①G蛋白活化：配体与受体的结合改变受体构象，再引起G蛋白构象改变。
α亚基与GDP的亲和力下降，释放GDP，与GTP结合，与βγ亚基解离，成为活化状态的α亚基。
α亚基再激活细胞内的各种效应分子将信号进一步传递；α亚基具有内在GTP酶活性，将GTP水解成GDP，a亚基重新与βγ亚基结合形成三聚体，回到静止状态。
G蛋白这种有活性和无活性状态的转换称为G蛋白循环。
②活化的G蛋白的α亚基主要作用于生成或水解细胞内第二信使的酶，如AC、PLC等效应分子，改变它们的活性，从而改变细胞内第二信使的浓度。
可以激活AC的G蛋白α亚基称为αs（s代表stimulate)；反之称为αⅰ（i代表inhibit)。
之后形成了AC-cAMP-PKA、PLC-IP₃/DAG-PKC、PDE-cGMP-Na⁺通道、PLC-IP₃-Ca ²⁺/CaM-PK通路等等不同的信号通路。
③胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路传导信号胰高血糖素受体偶联的G蛋白为Gs，通过AC-cAMP-PKA通路发挥效应。
胰高血糖素受体结合胰高血糖素后，通过G蛋白激活AC，提高cAMP浓度，cAMP激活PKA，继而升高血糖。
cAMP浓度还与PDE活性有关，茶碱类药物可抑制PDE，使cAMP浓度升高。
④血管紧张素Ⅱ受体通过PLC-IP₃/DAG-PKC通路介导信号转导G蛋白激活PLC，使PIP₂变为IP₃和DAG。
IP₃与内质网上的IP₃受体结合促进Ca²⁺释放。
Ca²⁺和DAG共同作用于PKC。
Ca²⁺还作用于CaM，CaM再作用于其底物，使血管收缩。
3.单跨膜受体介导的信号转导单跨膜受体大多为糖蛋白，仅含有一个跨膜区段，其信号转导的共同特征是需要直接依赖酶的催化作用作为信号传递的第一步反应，故又称为酶偶联受体。
这些受体或自身具有酶活性，或者自身没有酶活性，但与酶分子结合存在。
单跨膜受体主要接受生长因子和细胞因子的信号，调节细胞内蛋白质的功能和表达水平、调节细胞增殖和分化。
种类繁多，但以具有PTK(蛋白酪氨酸激酶)活性和与PTK 偶联的受体居多。
①Ras-MAPK途径是EGFR的主要信号通路表皮生长因子(EGF)是一种多肽，促进创伤后表皮愈合。
EGFR是其受体，是受体型PTK。
过程：⑴配体结合后，受体行成二聚体，构象改变，胞内区数个酪氨酸在激酶作用下自我磷酸化。
⑵磷酸化后的EGFR产生可被SH₂结构域识别和结合的位点，可被含有1个SH2和2个SH3的生长因子结合蛋白(Grb2)作为衔接分子结合。
⑶Grb2募集SOS激活Ras。
Grb2的SH3识别结合SOS，SOS活化，作用于低分子量G蛋白开关Ras，促进Ras蛋白的GDP释放和GTP结合。
⑷活化的Ras引起MAPK(丝/苏氨酸激酶的一种)级联活化。
Ras作用于Raf(属于MAPKKK)，后者再作用于MEK(MAPKK)，后者再作用于ERK1(属于MAPK)。