分子生物学第八章_真核基因表达调控讲述
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第八章 真核基因表达调控
原核生物基因表达调控的特点：原核生物是单细 胞生物，环境因子往往是调控的诱导物，每个细 胞对环境变化的反应都是直接和一致的。
真核基因表达调控的特点是：能在特定的时间， 特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定” 的、有序的、不可逆转的分化过程，并使生物的 组织和器官保持正常的功能。
用的性质; ⑥ 转录和翻译过程在时间和空间上的差别; ⑦ mRNA的加工。
2020/10/1
4
一、真核基因的断裂结构
1、外显子与内含子
断裂基因（interrupted gene）：真核生物基因除 了与mRNA相对应的编码序列外，还含有一些不编 码的序列插在编码序列之间，这些非编码序列在加 工为成熟的mRNA时被去除。这样的结构基因称为 断裂基因。
2020/10/1
20
3、发育调控的复杂多基因家族
血红蛋白是所有动物体内输送分子氧的主要载体， 由两条链和两条链组成的四聚体加上一个血红素 辅基（结合铁原子）后形成功能性血红蛋白。
有功能的血红蛋白基因的基本结构：三个外 显子被两个内含子隔开。
2020/10/1
21
类和类珠蛋 白基因家族
人在发育过程中 的血红蛋白类型
2020/10/1
2
真核基因表达调控的主要步骤
2020/10/1
3
第一节 真核基因表达调控相关概念和一般规律
真核细胞和原核细胞在基因转录、翻译、DNA空 间结构方面的主要差别：P302 ① mRNA与多肽链的数量关系; ② 基因组DNA存在的形式; ③ 基因组DNA的结构; ④ DNA片段的重排及拷贝数的增加; ⑤ 转录调节区的大小，距离转录起始位点的距离及作
发育调控或不可逆调控
➢转录水平调控： 遗传水平的DNA调控、表观遗传水平的染色质调控
➢转录后水平调控 RNA加工成熟过程的调控、翻译水平的调控、蛋白质
加工水平的调控
2020/10/1
25
第二节 真核基因表达的转录水平调控
真核基因调控主要在转录水平上进行，受大 量特定的顺式作用元件（cis-acting element）和反 式作用因子（trans-acting factor，又称跨域作用 因子）的调控，真核生物的转录调控大多数是通 过顺式作用元件和反式作用因子复杂的相互作用 来实现的。
2）连接区序列高度保守（GT-AG法则）；
2020/10/1
8
2020/10/1
5，GT 左剪接位点
donor site
AG 3, 右剪接位点 acceptor site
9
3、外显子与内含子的可变性
组成性剪接：在高等真核生物中，内含子通常是有 序或组成性地从mRNA前体中被剪接，这种剪接方 式称为组成性剪接。 选择性剪接：又叫变位剪接，指在剪接过程中可以 有选择性地越过某些外显子或某个剪接位点进行变 位剪接，产生出不同mRNA的过程，这种剪接方式 称为变位剪接。
2020/10/1
1
真核基因表达调控根据性质分为两种类型：
瞬时调控或称可逆性调控： 相当于原核细胞对环境变化所做出的反应。
包括：某种底物或激素水平升降时，表现出细胞内酶 或某些蛋白质合成的变化；细胞周期不同阶段中酶活 性或浓度的调节。
发育调控或称不可逆调控：
是真核基因调控的精髓部分，决定了真核细胞生 长、分化、发育的全部进程。
1、简单多基因家族 家族中的成员一般以串联方式前后连接形成的
多基因家族，称为简单多基因。
2020/10/1
16
细菌中rRNA基因家族各成员的分布与成熟过程分析
2020/10/1
17
脊椎动物中rRNA基因家族各成员的分布与成熟过程分析
Leabharlann Baidu2020/10/1
18
真核生物中rRNA基因家庭各成员的成熟过程分析
2020/10/1
5
外显子（exon）：基因中与mRNA一致的序列， 即编码序列，称为外显子。一个基因总是以外显子 为起点和终点。
内含子（intron）：基因中编码序列之间的介入 序列，在原初转录物加工为mRNA时被去除，即非 编码序列，称为内含子。
2020/10/1
6
2020/10/1
7
2、外显子与内含子的连接区 特点: 1）内含子两端序列不能互补；
2020/10/1
10
小鼠淀粉酶基因的表达具有组织特异性。
2020/10/1
11
同一段DNA序列生成了两条或两条以上的mRNA链。
相同密码子、不同起始位点 产生长度不同的蛋白质
2020/10/1
12
2020/10/1
不同起始位点、不同读码顺 序产生不同蛋白质
13
不同外显子的使用产生不同蛋白质
DNA 由RNA聚合酶 I 转录完成
前rRNA（45S）
甲基化
主要在核糖的2-OH甲基化
RNA酶降解
5S rRNA
18S、28S、5.8S rRNA
2020/10/1
由RNA聚合酶III转录完成
19
2、复杂多基因家族 由几个相关的多基因构成，基因家族间由间隔
序列隔开，并作为独立的转录单位。
6000 bp, 重复1000次左右
多顺反子（polycistronic mRNA ) ：编码多个 蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA 。
2020/10/1
15
基因家族 (gene family)：真核细胞中，许多功能 相关的基因成套组合，称为基因家族。
基因簇（gene cluster)：同一基因家族中的成员 紧密排列在一起，称为一个基因簇。
2020/10/1
14
二、基因家族 (gene family)P297
原核生物中，功能相关的基因组成操纵子，以多 顺反子mRNA进行转录，整个体系在一个启动子的 控制之下。
真核生物中，DNA是以单顺反子的形式存在。 单顺反子(monocistronic mRNA) ：只编码一个 蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。
2020/10/1
22
2020/10/1
23
三、基因表达的方式和特点P300
基因表达的方式
➢组成性表达（管家基因） ➢选择性表达（诱导基因）
基因表达的时空特异性
➢时间特异性、阶段特异性 ➢空间特异性、细胞或组织特异性
2020/10/1
24
四、真核基因表达调控一般规律P301
瞬时调控或可逆调控
2020/10/1
26
一、真核基因的一般结构特征 基因（gene）
产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核 苷酸序列。
原核生物基因表达调控的特点：原核生物是单细 胞生物，环境因子往往是调控的诱导物，每个细 胞对环境变化的反应都是直接和一致的。
真核基因表达调控的特点是：能在特定的时间， 特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定” 的、有序的、不可逆转的分化过程，并使生物的 组织和器官保持正常的功能。
用的性质; ⑥ 转录和翻译过程在时间和空间上的差别; ⑦ mRNA的加工。
2020/10/1
4
一、真核基因的断裂结构
1、外显子与内含子
断裂基因（interrupted gene）：真核生物基因除 了与mRNA相对应的编码序列外，还含有一些不编 码的序列插在编码序列之间，这些非编码序列在加 工为成熟的mRNA时被去除。这样的结构基因称为 断裂基因。
2020/10/1
20
3、发育调控的复杂多基因家族
血红蛋白是所有动物体内输送分子氧的主要载体， 由两条链和两条链组成的四聚体加上一个血红素 辅基（结合铁原子）后形成功能性血红蛋白。
有功能的血红蛋白基因的基本结构：三个外 显子被两个内含子隔开。
2020/10/1
21
类和类珠蛋 白基因家族
人在发育过程中 的血红蛋白类型
2020/10/1
2
真核基因表达调控的主要步骤
2020/10/1
3
第一节 真核基因表达调控相关概念和一般规律
真核细胞和原核细胞在基因转录、翻译、DNA空 间结构方面的主要差别：P302 ① mRNA与多肽链的数量关系; ② 基因组DNA存在的形式; ③ 基因组DNA的结构; ④ DNA片段的重排及拷贝数的增加; ⑤ 转录调节区的大小，距离转录起始位点的距离及作
发育调控或不可逆调控
➢转录水平调控： 遗传水平的DNA调控、表观遗传水平的染色质调控
➢转录后水平调控 RNA加工成熟过程的调控、翻译水平的调控、蛋白质
加工水平的调控
2020/10/1
25
第二节 真核基因表达的转录水平调控
真核基因调控主要在转录水平上进行，受大 量特定的顺式作用元件（cis-acting element）和反 式作用因子（trans-acting factor，又称跨域作用 因子）的调控，真核生物的转录调控大多数是通 过顺式作用元件和反式作用因子复杂的相互作用 来实现的。
2）连接区序列高度保守（GT-AG法则）；
2020/10/1
8
2020/10/1
5，GT 左剪接位点
donor site
AG 3, 右剪接位点 acceptor site
9
3、外显子与内含子的可变性
组成性剪接：在高等真核生物中，内含子通常是有 序或组成性地从mRNA前体中被剪接，这种剪接方 式称为组成性剪接。 选择性剪接：又叫变位剪接，指在剪接过程中可以 有选择性地越过某些外显子或某个剪接位点进行变 位剪接，产生出不同mRNA的过程，这种剪接方式 称为变位剪接。
2020/10/1
1
真核基因表达调控根据性质分为两种类型：
瞬时调控或称可逆性调控： 相当于原核细胞对环境变化所做出的反应。
包括：某种底物或激素水平升降时，表现出细胞内酶 或某些蛋白质合成的变化；细胞周期不同阶段中酶活 性或浓度的调节。
发育调控或称不可逆调控：
是真核基因调控的精髓部分，决定了真核细胞生 长、分化、发育的全部进程。
1、简单多基因家族 家族中的成员一般以串联方式前后连接形成的
多基因家族，称为简单多基因。
2020/10/1
16
细菌中rRNA基因家族各成员的分布与成熟过程分析
2020/10/1
17
脊椎动物中rRNA基因家族各成员的分布与成熟过程分析
Leabharlann Baidu2020/10/1
18
真核生物中rRNA基因家庭各成员的成熟过程分析
2020/10/1
5
外显子（exon）：基因中与mRNA一致的序列， 即编码序列，称为外显子。一个基因总是以外显子 为起点和终点。
内含子（intron）：基因中编码序列之间的介入 序列，在原初转录物加工为mRNA时被去除，即非 编码序列，称为内含子。
2020/10/1
6
2020/10/1
7
2、外显子与内含子的连接区 特点: 1）内含子两端序列不能互补；
2020/10/1
10
小鼠淀粉酶基因的表达具有组织特异性。
2020/10/1
11
同一段DNA序列生成了两条或两条以上的mRNA链。
相同密码子、不同起始位点 产生长度不同的蛋白质
2020/10/1
12
2020/10/1
不同起始位点、不同读码顺 序产生不同蛋白质
13
不同外显子的使用产生不同蛋白质
DNA 由RNA聚合酶 I 转录完成
前rRNA（45S）
甲基化
主要在核糖的2-OH甲基化
RNA酶降解
5S rRNA
18S、28S、5.8S rRNA
2020/10/1
由RNA聚合酶III转录完成
19
2、复杂多基因家族 由几个相关的多基因构成，基因家族间由间隔
序列隔开，并作为独立的转录单位。
6000 bp, 重复1000次左右
多顺反子（polycistronic mRNA ) ：编码多个 蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA 。
2020/10/1
15
基因家族 (gene family)：真核细胞中，许多功能 相关的基因成套组合，称为基因家族。
基因簇（gene cluster)：同一基因家族中的成员 紧密排列在一起，称为一个基因簇。
2020/10/1
14
二、基因家族 (gene family)P297
原核生物中，功能相关的基因组成操纵子，以多 顺反子mRNA进行转录，整个体系在一个启动子的 控制之下。
真核生物中，DNA是以单顺反子的形式存在。 单顺反子(monocistronic mRNA) ：只编码一个 蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。
2020/10/1
22
2020/10/1
23
三、基因表达的方式和特点P300
基因表达的方式
➢组成性表达（管家基因） ➢选择性表达（诱导基因）
基因表达的时空特异性
➢时间特异性、阶段特异性 ➢空间特异性、细胞或组织特异性
2020/10/1
24
四、真核基因表达调控一般规律P301
瞬时调控或可逆调控
2020/10/1
26
一、真核基因的一般结构特征 基因（gene）
产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核 苷酸序列。