第十四章基因的表达与调控
基因的表达与调控
基因的表达与调控基因的表达是指基因通过转录和翻译过程将遗传信息转化为蛋白质的过程。
而基因的调控则是指在这个过程中，细胞根据内外环境的需求，对基因的表达进行控制和调节的机制。
基因的表达与调控是细胞和生物体正常生理功能的关键，对于维持生命的稳定和适应环境变化至关重要。
1. 基因表达的过程基因表达开始于转录，即将DNA的遗传信息转化为RNA分子。
转录是在细胞核内进行的，由RNA聚合酶负责将DNA的模板链上的信息转录成预mRNA。
在此过程中，还存在转录因子的参与，它们能结合到DNA上特定的序列上，使得RNA聚合酶能够正确启动转录。
随后，预mRNA经过剪切作用，将其中的内含子部分切除，得到成熟的mRNA分子。
这些剪切事件受到剪切调控因子的调控，使得不同细胞中同一个基因产生不同的mRNA亚型。
最后，mRNA进入细胞质内，连接到核糖体上，进行翻译过程。
翻译是在核糖体中进行的，通过tRNA分子上携带的氨基酸与mRNA上的密码子序列进行配对，合成蛋白质。
2. 基因调控的机制基因调控机制包括转录水平和转录后水平的调控。
在转录水平上，主要通过调控转录的启动和抑制来控制基因的表达。
转录的启动主要受到启动子和启动复合物的调控，其中转录因子与启动子特定序列上的结合起到关键作用。
还有一些辅助因子，如组蛋白修饰酶和甲基转移酶，可以改变染色质的结构和化学修饰，从而影响基因的可及性。
在转录后水平上，主要通过mRNA的剪切、拷贝、稳定性和转运等方面的调控来控制基因的表达。
例如，剪切调控可以产生不同亚型的mRNA，从而导致不同的蛋白质产生。
而转运调控则可以调整mRNA在细胞质内的定位和分布，影响蛋白质的合成位置。
此外，还存在一些其他的基因调控机制，如DNA甲基化、非编码RNA的调控、环境因子的作用等。
这些机制在生物体的发育、细胞功能分化和应对外界环境变化等方面发挥重要作用。
3. 基因表达与调控的意义基因的表达与调控对于生命过程的正常进行至关重要。
基因的表达与调控
基因的表达与调控基因的表达与调控是生物学中的重要课题，涉及到生物体内基因的转录、翻译以及后续的调节过程。
本文将从基因表达的机制、基因调控的方式以及基因表达与调控在生物体内的重要性等多个方面进行讨论。
一、基因表达的机制基因表达是指基因在特定环境下产生功能蛋白质的过程。
它包括两个主要步骤：转录和翻译。
转录是指在细胞核中，DNA模板上的一条链被转录成mRNA的过程。
翻译是指在细胞质中，mRNA被核糖体翻译成蛋白质的过程。
这两个过程共同决定了基因的表达水平和产生的蛋白质种类。
二、基因调控的方式基因调控是控制基因表达的过程，包括转录调控和转录后调控两个层次。
转录调控主要通过调节转录过程中参与其中的转录因子的活性、结合位点以及染色质结构等来实现。
而转录后调控则主要包括mRNA剪接的调控、mRNA稳定性的调控以及翻译的调控等。
这些调控方式的变化将直接影响到基因表达的水平和蛋白质产物的多样性。
三、基因表达与调控的重要性基因表达与调控在生物体内起着至关重要的作用。
首先，它决定了细胞的分化和特异性。
不同细胞具有不同的表达模式，通过基因表达与调控的变化，细胞可以实现特定功能，并形成复杂的组织和器官。
其次，基因表达与调控也参与了许多重要的生物学过程，如发育、免疫反应和细胞凋亡等。
调控失败会导致疾病的发生和进展。
再次，基因调控还受到环境因素的影响。
细胞和生物体对不同环境的适应性通过基因表达和调控来实现。
综上所述，基因的表达与调控是生物学中一个重要的研究方向。
通过研究基因表达与调控的机制，我们可以更深入地了解生物体的生命活动，并为疾病治疗和基因工程等领域的发展提供理论基础和实践指导。
未来的研究将进一步揭示基因表达与调控的机制，为生物学的发展做出更大的贡献。
基因的表达与调控
转录起始：转录因子与DNA结合，启动转录过程
转录后调控：转录因子与mRNA相互作用，影响mRNA的稳定性和翻译效率
转录后水平调控
翻译后修饰：蛋白质的翻译后修饰，如磷酸化、糖基化等，可以改变蛋白质的活性和功能。
蛋白质降解：蛋白质的降解可以通过泛素化、自噬等途径进行，从而调控蛋白质的稳定性和功能。
蛋白质相互作用：蛋白质之间的相互作用，如蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA、蛋白质-RNA等，可以影响蛋白质的活性和功能。
基因表达的调控元件
PART 03
启动子
启动子包含多个顺式作用元件，如TATA盒、CAAT盒等
启动子是基因表达的调控元件之一，位于基因的5'端
启动子可以结合RNA聚合酶，启动基因的转录过程
启动子的功能是调控基因的转录效率和表达水平
增强子
增强子是基因表达的调控元件之一，可以增强基因的转录活性。
增强子通常位于基因的远端，与启动子相距较远。
沉默子的存在可以调控基因的表达，从而影响生物体的发育和生理功能
绝缘子
绝缘子的功能与基因的转录和翻译有关
绝缘子可以调节基因的表达水平
绝缘子可以阻止转录因子与启动子的结合
绝缘子是基因表达的调控元件之一
基因表达的调控应用
PART 04
疾病治疗
基因治疗：通过基因编辑技术，修复或替换病变基因，达到治疗疾病的目的
增强子可以与转录因子结合，从而增强基因的转录活性。
增强子的作用机制包括：促进转录因子与启动子的结合，增强转录因子的活性，以及改变染色质的结构等。
沉默子
沉默子是一通常位于基因的启动子区域，通过与转录因子结合来抑制转录
沉默子的作用机制包括：阻止转录起始、抑制转录延伸、促进转录终止等
遗传学第十四章基因表达的调控
（四）乳糖操纵子的正调控 大肠杆菌的葡萄糖效应
二、色氨酸操纵子中基因表达时的衰减作用 （一）色氨酸操纵子的结构
编码色氨酸合成相关的五个基因trpE,trpD, TrpC,TrpB,trpA；在这五个结构基因上游有启动 区和操纵基因（trpO）；在第一个结构基因trpE 和trpO之间，有一长达160bp的核苷酸序列，称为 前导序列（L），其中含一段衰减子（A）区段。
野生型乳糖操纵子（I+O+Z+Y+A+）的负调控 作用
◆ 细胞中没有乳糖时，阻遏物连到操纵基因上， 阻断转录，没有酶产生。
◆ 细胞中有乳糖时，乳糖与阻遏物连接，诱导转 录，产生相应的酶。
（三）建立乳糖操纵子模型的相关实验分析
1、相关突变体 （1）结构基因本身改变的突变体 Z+ : 能合成β-半乳糖苷酶 Z- : 不能合成β-半乳糖苷酶 （2）组成型突变体
小鼠前速激肽mRNA（preprotachykinin mRNA， PPTmRNA）的不同剪接
2、反式剪接
3、RNA编辑
（三）翻译水平的调控 卵母细胞中隐蔽mRNA的调控。P366
（四）翻译后调节 蛋白质剪接
（五）基因表达中的RNA调节 RNAi , miRNA
谢谢大家！
◇阻遏物单体。 ◇阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片
段。
阻遏物单体
阻遏物二聚体，连到两个21bp的操纵基因DNA片段
4、操纵基因（O）的确定 操纵基因序列的突变将导致阻遏物不能识别
和结合到该部位上。从而造成乳糖利用物质继续 合成。
如何识别突变体Oc和I- 。部分二倍体实验。
5、启动子 RNA聚合酶识别和结合部位： -10区： 序列特征 5’-TATGTT-3’ -35区： 序列特征 5’-TTTACA -3’
普通遗传学第十四章 基因表达的调控
第二节 真核生物的基因调控
一、 DNA水平的调控 二、染色质水平调控 三、转录水平的调控 四、翻译水平的调控
一 DNA水平的调控
1、基因丢失 2、基因扩增 3、基因重排 4、DNA甲基化
一、DNA水平的调控 1、基因丢失
某些原生动物，如线虫、昆虫和甲克类动 物在个体发育过程中，许多体细胞经常丢掉 整个或者部分染色体，只有将要分化形成生 殖细胞的细胞中保留全部染色体。
3、基因重排
基因重排：DNA分子核苷酸序列的重新排 列。重排不仅可以形成新的基因，还可以调 节基因表达。基因组中的DNA序列重排并 不是一种普遍方式，但它是一些基因调控的 重要机制。
① 酵母交配型转换 →a 这种交配型转换的基础是遗传物质的重排。 控制交配型的MAT(mating-type)基因位于酵母菌 第3染色体上，MATa和MAT互为等位基因。
第一节 原核生物的基因调控 一、转录水平的调控 二、翻译水平的调控
二、翻译水平的调控
1、反馈调控机制
如果某种蛋白质过量积累，将与其自身的 mRNA结合，阻止进一步翻译。这种结合位点 通常包括mRNA 5’端非翻译区，也包括启动子 区域的 Shine-Dalgarno (SD) (AGGAGGU) 序 列。
（二）组蛋白质修饰和非组蛋的作用
组蛋白可被修饰，修饰可改变其与DNA的接 合能力。若被组蛋白覆盖的基因要表达，那么 组蛋白必须被修饰，使其和DNA的结合由紧 变松，这样DNA链才能和RNA聚合酶或调节 蛋白相互作用。因此组蛋白的作用本质上是真 核基因调节的负控制因子，即它们是基因表达 的抑制物。 非组蛋白打开特异基因的分子，具有组织特异 性，在基因表达的调节、细胞分化的控制以及 生物的发育中起着很重要的作用。
免疫球蛋白的多样性
生物化学》ppt课件14.第十四章-基因表达调控
1.操纵子的结构与功能
一个操纵子=调节序列+启动序列+操纵序列+编码序列
⑴调节序列(inhibitor,I):编码一种阻遏蛋白(repressor) 。 ⑵启动序列(promoter,P):结合RNA聚合酶，启动转录。 ⑶操纵序列(operator,O):阻遏蛋白的结合位点。 ⑷编码序列(coding sequence):编码功能性蛋白，2~6个。
第一节 基因表达调控的 概念和原理
(Concept and principle： Regulation of Gene Expression)
一、基因表达调控的概念
(一)基因表达(gene expression) 是指基因经过
转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白 质分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
转录激活域
谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 (二聚化结构域)
1.同源结构域
2.锌指
3.碱C
H
C
Cys
H
His
其他氨基酸
(四)真核生物基因表达调控模式
1.真核生物基因表达调控较复杂，除转录起始阶段 受到调节外，在转录后水平、翻译水平及翻译后水平 等均受调控。
2.真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的 转录起始复合物。
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。
2.特异转录因子(special transcription factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时
基因的表达和调控
基因的表达和调控基因是生命的基础单位，它们通过对细胞产生影响来决定生物的性状和功能。
基因的表达是指在细胞内通过转录和翻译过程将基因序列转化为蛋白质的过程。
而基因的调控则是控制基因表达的过程，确保在不同的细胞类型和环境条件下，基因能够以特定的方式表达出来。
1. 基因表达的过程基因表达的过程可以分为两个主要步骤：转录和翻译。
转录是指基因的DNA序列通过RNA聚合酶酶的作用，转录成RNA分子的过程。
翻译则是指RNA分子通过核糖体的作用，翻译成蛋白质的过程。
转录是基因表达的第一步，它发生在细胞核中。
转录过程中，RNA 聚合酶酶会识别和结合到DNA的启动子区域，然后开始在DNA模板链上合成RNA链。
RNA链的合成是以单链形式进行的，它与DNA模板链相互对应，A对U、C对G等。
转录过程中还需要其他转录因子的参与，它们协助RNA聚合酶酶的结合和转录的进行。
翻译是基因表达的第二步，它发生在细胞质中。
转录生成的RNA 分子被称为信使RNA（mRNA），它包含了基因编码的信息。
翻译过程中，mRNA通过核糖体与转运RNA（tRNA）相互作用，将氨基酸按照特定的顺序连接成蛋白质的链。
tRNA携带着特定的氨基酸，根据mRNA上的密码子来配对，从而在核糖体上合成蛋白质。
2. 基因调控的机制基因表达不仅仅受到转录和翻译的过程影响，还受到复杂的调控网络的控制。
基因调控是通过一系列的调控因子和信号分子来实现的。
调控因子可以是蛋白质或非编码RNA，它们可以与DNA序列特定的区域相互作用，促进或抑制基因的表达。
基因调控的机制非常多样，包括启动子的甲基化、染色质重塑、转录因子的结合等。
甲基化是一种化学修饰过程，通过添加甲基基团到DNA分子上，可以改变DNA的结构和可访问性，从而影响基因的转录活性。
染色质重塑则是通过改变与DNA紧密结合的蛋白质的构象，使得基因区域更容易被转录复合物访问。
此外，还有许多转录因子和辅助蛋白质参与到基因调控的过程中。
第14章 原核生物基因表达调控
第14章原核生物基因的表达调控重点：操纵子的结构特点和功能；乳糖操纵子的正负调控；色氨酸操纵子的衰减作用。
难点：色氨酸操纵子的衰减作用。
第一节基因调控的基本定律一、基因调控水平二、基因和调控元件三、DNA结合蛋白一、基因调控水平基因表达的调控可以发生在DNA到蛋白质的任意节点上，如基因结构、转录、mRNA 加工、RNA的稳定性、翻译和翻译后修饰。
二、基因和调控元件基因：是指能转录成RNA的DNA序列。
结构基因：编码代谢、生物合成和细胞结构的蛋白质。
调节基因：产物是RNA或蛋白质，控制结构基因的表达。
其产物通常是DNA结合蛋白。
调控元件：不能转录但是能够调控基因表达的DNA序列。
三、DNA结合蛋白调控蛋白通常含有与DNA结合的结构域，一般由60-90个氨基酸组成。
在一个结构域中，只有少数氨基酸与DNA接触。
这些氨基酸（包括天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、赖氨酸和精氨酸）常与碱基形成氢键，或者与磷酸核糖骨架结合。
根据DNA结合结构域内的模体，可以将DNA结合分成几种类型（图16.2）。
第二节大肠杆菌的乳糖操纵子一、操纵子结构二、正负调控三、乳糖操纵子四、lac突变五、正控制一、操纵子结构原核和真核生物基因调控的主要差异在于功能相关的基因的组成。
细菌的功能相关的基因常常排列在一起，并且由同一启动子控制。
一群一起转录的细菌的结构基因（包括其启动子和控制转录的额外序列）称为操纵子。
二、正负调控转录水平上的调控主要有两种类型：负调控：gene ON 阻遏蛋白 OFF正调控：gene OFF 激活蛋白 ON诱导：活性阻遏蛋白 失活诱导因子＋非活性激活蛋白 活性阻遏：失活阻遏蛋白 活性共阻遏蛋白＋活性激活蛋白 失活三、乳糖操纵子乳糖操纵子是诱导型操纵子，当诱导物不存在时，阻遏蛋白结合到操纵序列上并阻止转录；当诱导物存在时，阻遏蛋白与诱导物结合后失去活性，转录才得以进行。
四、lac突变为了鉴定乳糖操纵子各个成分的功能，Jacob和Monod做了细菌的接合实验，其中供体菌的F’因子上也带有乳糖操纵子。
基因的表达与调控
基因的表达与调控基因是生命的基本单位，掌握着生物体遗传信息的核心。
然而，仅仅拥有基因还不足以实现遗传信息的转化和维持生物体的正常功能。
这就需要基因的表达与调控机制参与其中。
基因的表达是指基因信息的转录和翻译过程，而基因的调控则是指通过各种机制来控制基因的表达水平和时间。
本文将深入探讨基因的表达与调控的重要性以及相关的调控机制。
一、基因的表达基因的表达是指基因信息从DNA转录成RNA，再由RNA翻译成蛋白质的过程。
表达水平高低以及表达时间的调控对于生物体的生长、发育和适应环境起着重要作用。
1. DNA转录成RNADNA的转录是通过RNA聚合酶酶启动子的结合，将DNA的碱基序列转录成RNA的碱基序列。
这个过程包括起始子的识别、RNA聚合酶的结合、链的合成、终止和RNA的剪接等步骤。
2. RNA翻译成蛋白质RNA翻译成蛋白质是通过核糖体将RNA的碱基序列翻译成氨基酸序列的过程。
翻译的过程包括起始子的识别、核糖体的组装、RNA的翻译、蛋白质的合成和终止等步骤。
基因的表达在不同细胞中存在差异，这种差异主要是由于启动子的选择性与结合蛋白的调控有关。
不同的启动子具有不同的序列，不同的结合蛋白能够通过结合到启动子上来调控RNA聚合酶的结合，从而影响基因的转录水平。
二、基因的调控基因的调控是通过各种机制来控制基因的表达水平和表达时间。
调控机制的复杂性决定了生物体可以对内外环境的变化做出相应的调整，以维持自身的稳态。
1. 转录水平的调控转录水平的调控主要通过调控RNA聚合酶的结合和启动子的选择性来实现。
这包括DNA甲基化、组蛋白修饰、转录因子的结合以及非编码RNA的介入等。
2. 翻译水平的调控翻译水平的调控主要通过调控核糖体的组装和翻译的起始与终止等步骤来实现。
这包括转录后修饰、小RNA的介入以及翻译调控蛋白的作用等。
3. 后转录水平的调控后转录水平的调控主要涉及到RNA的剪接、修饰和降解等。
这些过程可以影响RNA的稳定性和可变性，进而影响基因表达的多样性。
基因的表达与调控
基因的表达与调控基因是生命的基本单位，通过基因的表达和调控，生物能够实现不同细胞类型的功能差异以及对内外环境的适应。
本文将探讨基因的表达过程，以及相关的调控机制。
一、基因的表达过程基因的表达是指基因信息转化为蛋白质的过程，主要分为转录和翻译两个阶段。
转录是指DNA上特定区域的基因序列被转录为RNA的过程。
转录的主要参与者是RNA聚合酶，它能够识别DNA上的启动子区域，并在DNA的模板链上合成RNA链。
在转录过程中，RNA聚合酶依照DNA的编码规则将腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）四种碱基转录成相应的核苷酸，形成一条RNA链。
翻译是指RNA被转化为蛋白质的过程。
在翻译过程中，RNA被核糖体识别，并根据密码子表将蛋白质合成机器面前的tRNA上的氨基酸连接起来，形成多肽链。
这个过程持续进行，直到合成完整的蛋白质。
二、基因的调控机制基因在转录和翻译过程中受到多种调控机制的精确调节，以确保基因表达的准确性和时机的合理性。
主要的调控机制包括转录调控和转录后调控。
1.转录调控转录调控是指通过对DNA上的转录起始位点或表达区域进行调控，来控制RNA转录量的机制。
主要的转录调控机制包括启动子结构和转录因子的调控。
启动子结构是指包括启动子和增强子在内的DNA序列的结构特征。
启动子指的是转录起始位点上游约30bp的区域，其中包含TATA盒和CAAT盒等元件。
这些元件能够吸引和与转录因子相互作用，进而影响RNA聚合酶的结合和转录的进行。
转录因子是一类能够结合到启动子上的蛋白质，它能够调节基因的转录水平。
转录因子通过结合到启动子上的特定位点，调控转录的开始和结束，从而控制基因的表达水平。
2.转录后调控转录后调控是指转录和翻译过程结束后，通过对RNA分子的修饰和降解，以及调控蛋白质的合成和降解等方式，对基因表达进行调控的机制。
转录后修饰主要包括RNA剪接、RNA编辑和RNA甲基化等。
RNA剪接是指剪接体将RNA分子中的内含子剪接掉，只保留外显子，从而形成成熟的mRNA分子。
基因的表达与调控
基因的表达与调控基因是生命的基本单位，它们通过表达与调控决定了生物体的发育、功能和适应环境的能力。
本文将探讨基因的表达过程以及调控机制。
一、基因表达的概述基因表达是指基因信息的转化过程，从DNA转录成RNA再转译成蛋白质。
这一过程可以被分为三个主要的步骤：转录、剪接和翻译。
首先，DNA的双链结构被解开，然后RNA聚合酶会沿DNA模板合成RNA分子，形成mRNA。
接着，mRNA经过剪接作用，去除其中的内含子，将外显子连接成连续的序列。
最后，mRNA被核糖体翻译成蛋白质。
这个过程是高度精确的，需要多个蛋白质和非编码RNA的参与。
二、转录的调控转录的调控是基因表达调控的第一步，它涉及到启动子、转录因子和染色质结构的变化。
转录的调控可以分为两种类型：正向调控和负向调控。
正向调控是指转录因子结合在启动子上，促进转录的发生。
负向调控则是指转录因子结合在启动子上，抑制转录的发生。
通过这些调控作用，细胞可以根据需要选择性地调控基因的转录，从而实现对基因表达的精准控制。
三、剪接的调控剪接是基因表达过程的第二步，它可以产生不同的mRNA剪接异构体，从而增加了基因的多样性。
剪接的调控主要通过启动子区域的特殊结构和RNA结合蛋白的参与来实现。
这些蛋白质可以识别mRNA的剪接位点，并与剪接酶一起协同作用，决定哪些外显子将会被保留，哪些将会被剪掉。
由于剪接的差异，可以使得同一基因编码的蛋白质在不同组织或不同发育阶段表达出不同的功能。
四、翻译的调控翻译是基因表达过程中的最后一步，它受到诸多调控机制的控制，包括转录后修饰、转运RNA的选择性识别以及翻译起始位点的选择性。
这些调控机制能够调整翻译速率和选择性地启动或抑制翻译过程，从而影响基因表达的最终产物。
此外，在细胞应激和发育过程中，翻译的调控还可以通过核糖体组装和翻译抑制蛋白的参与来实现。
五、其他调控机制除了上述的转录、剪接和翻译调控，基因的表达还受到许多其他调控机制的影响。
基因的表达与调控
基因的表达与调控基因是生物体内遗传信息的基本单位，能够影响个体的生长发育、形态特征和功能活动。
基因表达与调控是指基因在细胞内转录和翻译过程中的调节机制。
通过对基因的表达与调控的深入研究，我们可以更好地理解生物体的发育过程、疾病的发生机制以及其他重要生物学现象。
一、基因表达的过程基因表达是指基因中的遗传信息转录成RNA分子并进一步翻译成蛋白质的过程。
在这个过程中，涉及到DNA的转录、RNA的加工修饰和翻译等多个环节。
1. DNA的转录DNA转录是指在细胞核内的DNA模板上合成RNA的过程。
这一过程主要通过RNA聚合酶酶对DNA进行识别并复制。
在DNA的编码区域上，RNA聚合酶按照一定的序列将DNA转录成RNA。
这种RNA 称为信使RNA（mRNA），它携带着基因的信息，将参与到后续的翻译过程中。
2. RNA的加工修饰转录得到的初级RNA（pre-mRNA）需要进行加工修饰，以生成成熟的mRNA。
这个过程包括去除非编码区域（外显子）和连接编码区域（内含子）等步骤，最终形成成熟的mRNA分子。
这些修饰过程有助于提高基因表达的效率和准确性。
3. RNA的翻译mRNA在细胞质中通过核糖体与tRNA和氨基酸配合，进行翻译成蛋白质。
这个过程涉及到密码子与氨基酸的配对，根据规定的遗传密码表将RNA翻译成蛋白质的氨基酸序列。
二、基因表达的调控基因的表达需要在不同时间和空间上进行精确的调控，以满足细胞和生物体在各种环境中的需求。
基因调控主要通过转录调控和转录后调控两个层面实现。
1. 转录调控转录调控是指在基因转录过程中，通过调控转录起始和速率来控制基因表达水平的过程。
这一过程涉及到启动子、转录因子和染色质结构等多个因素的调控。
- 启动子区域：启动子是转录起始的信号区域，细胞通过启动子的甲基化、乙酰化和甲基化等修饰方式调控基因的转录起始。
- 转录因子：转录因子是参与基因转录的蛋白质，它们能与启动子和调控区域结合，促进或抑制基因的转录活性。
第十四章基因表达调控RegulationofGeneExpression
Chapter 14 Regulation of
Gene Expression
通过基因表达，DNA中的遗传信 息即可用以决定细胞的表型和生 物形状。但是，基因的表达随着 组织细胞及个体发育的阶段的不 同，随着内外环境的变化的不同， 而表现为不同的基因的表达。
第十四章基因表达调控 RegulationofGeneExpression
第十四章基因表达调控 RegulationofGeneExpression
原核生物中的反式作用因子主 要分为特异因子、激活蛋白和 阻遏蛋白；
而真核生物中的反式作用因子 通常称为转录因子。
第十四章基因表达调控 RegulationofGeneExpression
3．顺式作用元件与反式作用因子 之间的相互作用：
RegulationofGeneExpression
（二）诱导和阻遏表达： 诱导表
达（induction）是指在特定环境 因素刺激下，基因被激活，从而 使基因的表达产物增加。这类基 因称为可诱导基因。 阻遏表达 （repression）是指在特定环境因 素刺激下，基因被抑制，从而使 基因的表达产物减少。这类基因 称为可阻遏基因。
（二）空间特异性：
基因表达的空间特异性（spatial specificity）是指多细胞生物个体 在某一特定生长发育阶段，同一 基因的表达在不同的细胞或组织 器官不同，从而导致特异性的蛋 白质分布于不同的细胞或组织器 官。故又称为细胞特异性或组织 特异性。
第十四章基因表达调控 RegulationofGeneExpression
二、基因表达的时间性及空间性
（一）时间特异性： 基因表达的时间特异性(temporal specificity)是指特定基因的表达严格 按照特定的时间顺序发生，以适应细 胞或个体特定分化、发育阶段的需要。 故又称为阶段特异性。
基因的表达与调控机制
基因的表达与调控机制基因的表达与调控机制是生物体在遗传信息流转中的重要环节。
它决定了细胞如何使用并表达基因，从而决定了生物体的形态、功能和适应性。
不同生物体的基因表达与调控机制存在差异，但核心原理是相似的。
基因的表达指的是DNA中的遗传信息转录成RNA，再翻译成蛋白质的过程。
这一过程在生物体的各个细胞中发生，并且与细胞类型、外界环境和内部信号等因素密切相关。
基因的表达主要分为转录和翻译两个过程。
转录是DNA合成RNA的过程，通过酶类催化实现。
在转录过程中，DNA的一个片段作为模板，被RNA聚合酶酶催化合成RNA，生成的RNA称为mRNA （messenger RNA）。
mRNA是一种具有遗传信息的分子，它可以被翻译成蛋白质。
翻译是利用mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子配对，将氨基酸串联成蛋白质的过程，这一过程在细胞的核糖体中进行。
基因的表达受到多种调控机制的控制，包括转录调控、转录后调控和翻译调控。
转录调控主要通过DNA的甲基化、组蛋白修饰、转录因子结合和染色质叠加等方式来实现。
甲基化是通过在DNA上添加甲基基团来调控基因的表达。
组蛋白修饰是利用酶类对组蛋白进行化学修饰，从而改变染色质的结构和松紧程度，影响基因的可及性。
转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，它们通过结合到特定的DNA序列上来调控基因的表达。
染色质叠加是指转录因子和其他调控蛋白质在DNA上相互作用，形成调控复合物，进而影响基因的表达。
转录后调控主要包括mRNA的加工和稳定性调控。
加工包括剪切、拼接和修饰等过程，通过这些过程可以产生多种不同的mRNA亚型。
稳定性调控是指通过一系列的核酸酶和结合蛋白的作用，调控mRNA的稳定性，从而影响mRNA的寿命和表达水平。
翻译调控主要包括转运、翻译起始和翻译终止等过程。
转运是指tRNA通过酶类催化与mRNA上的密码子结合，将正确的氨基酸输送到核糖体中参与蛋白质的合成。
翻译起始是指核糖体在mRNA上寻找起始位点，并开始合成蛋白质的过程。
基因的表达与调控
基因的表达与调控基因是生物体内能够传递遗传信息的基本单位，而基因的表达与调控则是指基因在细胞内的活动过程和受到的调控机制。
基因的表达与调控对生物体的正常生长发育和适应环境起着至关重要的作用。
下面将会从基因的结构、基因的表达过程和基因的调控机制三个方面进行详细的论述。
1. 基因的结构基因通常由DNA分子组成，DNA分子是由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳟嘧啶）组成的链状结构。
基因通常由连续的碱基序列组成，并具有起始位点和终止位点。
基因的表达与调控主要发生在基因的编码区域，编码区域包含了决定蛋白质合成的信息。
2. 基因的表达过程基因的表达过程主要包括转录和翻译两个阶段。
转录是指在转录起始位点处，DNA的双链解旋，形成mRNA的合成过程。
转录是基因表达的第一步，它决定了基因所编码的蛋白质种类和数量。
转录过程中，RNA聚合酶会根据DNA的模板链合成与DNA互补的mRNA链。
转录终止位点处，mRNA链与DNA分离，转录过程结束。
转录过程的调控主要通过转录因子的结合和转录抑制因子的作用来实现。
转录完成后，mRNA会经过剪接和修饰等一系列后续修饰过程，生成成熟的mRNA。
然后，mRNA会通过核孔进入到细胞质中进行翻译。
翻译是指mRNA中的密码子被解读成氨基酸序列的过程，从而合成蛋白质。
翻译过程中，mRNA与tRNA、核糖体等多种蛋白质结合并参与到翻译的进行。
翻译过程的调控主要通过启动子和停止子的选择、启动因子和抑制因子的作用等来实现。
3. 基因的调控机制基因的调控机制包括转录水平调控和转录后调控两个方面。
转录水平调控主要通过启动子、基因组结构和转录因子等的作用来实现。
在基因转录起始位点附近，启动子的结合与转录因子的相互作用会影响转录的进行。
不同的启动子和转录因子可以组合产生不同的转录效率，从而影响基因的表达水平。
转录后调控主要发生在转录结束后，包括剪接、mRNA稳定性、翻译效率和后转录修饰等多个层面。
剪接是指mRNA中剪接位点的选择，从而产生成熟的mRNA。
遗传学15第十四章基因表达的调控
后来又发现了启动基因，这些概念与顺 反子学说相悖．随着DNA重组技术和DNA序 列分析技术的发展，发现操纵基因很短．由 于上述原因，遗传学家陆续剥夺了操纵基因 和启动基因的基因资格，将其称为操作子和 启动子等．
由此可见，人们对基因的认识是不断在发
4. 跳跃基因(jumping gene)
• 早期分子遗传学还认为： – 基因在染色体上的相对位置是固定的
• 转座子(transposon)、转座因子、转位 因子(transposable element) – 某些DNA序列可以在染色体上转变位置 – 转座子转位的过程也是一个遗传重组过 程
(四)、 基因概念发展
(1)结构基因：可编码RNA或蛋白质的一 段DNA序列
(2)调控基因：其产物参与调控其他结 构基因表达的基因
(3)重叠基因：指同一段DNA的编码顺序 ，由于阅读框架(ORF)的不同或终止 早晚的不同，同时编码两个或两个 以上多肽链的现象
(4)隔裂基因：指一个结构基因内部为 一个或更多的不翻译的编码顺序， 如内含子所隔裂的现象
传研究，建立了以基因和染色体为主 体的经典遗传学
结构单位 重组单位
基因
突变单位
功能单位
2、分子遗传学
基因是DNA分子上的一定区段,携 带有特殊的遗传信息，可转录、 翻译，可对其他基因起调节作用
突变子：突变的最小单位 基因 重组子：交换的最小单位
顺反子（作用子）：功能单位 （基因）
基因可进一步分为不同类型：
需要建立一个双突变杂合二倍体， 测定这两个突变间有无互补作用
图 8－2 顺反测验
2、顺式与反式调控