真核基因表达调控特点

DNA的空间结构方面存在以下几个方面的差异
试说明真核细胞与原核细胞在基因转录，翻
译及DNA的空间结构方面存在的主要差异，表
现在哪些方面？
武汉大学2003年分子生物学硕士入学试题
① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译 出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多 基因操纵子形式。
② 真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结
一、基因丢失：
在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些 基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在 个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分的染色体， 只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的 染色体。
中不存在这样严格的空间间隔。
⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过 程，才能顺利地翻译成蛋白质。
三、基本概念 （一）基因家族（gene family)
真核生物的基因组中有很多来源相同、结构相似、 功能相关的基因，将这些基因称为基因家族。 如：编码组蛋白、免疫球蛋白和血红蛋白的基因都 属于基因家族 同一家族中的成员有时紧密地排列在一起，成为 一个基因簇(gene cluster) 。
1、简单多基因家族 简单多基因家族中的基因一般以串联方式前后相连。
The eukaryotic ribosomal DNA repeating unit
2、复杂多基因家族 复杂多基因家族一般由几个相关基因家族构成，基 因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单 位。现已发现存在不同形式的复杂多基因家族。
调节区一般通过改变整个所控制基因5’上游区DNA 构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。 在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启 动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接
促进或抑制RNA聚合酶与它的结合。
⑥ 真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核
膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物
第七章 基因的表达与调控(下)
—真核基因表达调控的一般规律
Contents
• 真核生物的基因组 • 真核生物基因表达调控的特点和种类 • 真核生物DNA水平上的基因表达调控
• 真核生物转录ห้องสมุดไป่ตู้平上的基因表达调控
• 真核基因转录后水平上的调控
第一节 真核生物的基因组
一、真核基因组结构特点 • 真核基因组结构庞大 3×109bp、染色质、核膜
• 单顺反子
• 基因不连续性 断裂基因（interrupted gene）、
内含子(intron)、 外显子(exon)
• 非编码区较多 多于编码序列(9:1)
• 含有大量重复序列
原核生物基因组结构特点
● 基因组很小，大多只有一条染色体
● 结构简炼 ● 存在转录单元多顺反子 ● 有重叠基因
二、真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及
1、RNA聚合酶 2、多层次 3、个体发育复杂 4、活性染色体结构变化：对核酸酶敏感 、DNA拓扑 结构变化 、DNA碱基修饰变化 、组蛋白变化
5、正性调节占主导
6、转录与翻译间隔进行
7、转录后修饰、加工
二、真核生物基因表达调控的种类：
根据其性质可分为两大类： 一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞 对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底 物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性 和浓度的调节。 二是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精 髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部 进程。 根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为： DNA水平调控－－转录水平调控－－转录后水平调 控－－翻译水平调控－－蛋白质加工水平的调控
(三)假基因 是基因组中因突变而失活的基因，无蛋白质产 物。一般是启动子出现问题。
Contents
• 真核生物的基因组 • 真核生物基因表达调控的特点和种类 • 真核生物DNA水平上的基因表达调控
• 真核生物转录水平上的基因表达调控
• 真核基因转录后水平上的调控
第二节 真核生物基因表达调控的特点和种类 一、真核生物基因表达调控的特点
内含子(Intron) ：真核细胞基因DNA中的间插序列， 这些序列被转录成RNA，但随即被剪除而不翻译。
1、外显子与内含子的连接区 指外显子和内含子的交界或称边界序列，它有两个 重要特征： • 内含子的两端序列之间没有广泛的同源性
• 连接区序列很短，高度保守，是RNA剪接的信号序列
5'GT——AG 3'
Contents
• 真核生物的基因组 • 真核生物基因表达调控的特点和种类 • 真核生物DNA水平上的基因表达调控
• 真核生物转录水平上的基因表达调控
• 真核基因转录后水平上的调控
第三节 真核生物DNA水平上的基因表达调控
● 基因丢失
● 基因扩增
● 基因重排
抗体分子的形成 Ti质粒
转座子
● DNA甲基化状态与调控 ● 染色体结构与调控
Organization of histone genes in the animal genome
（二）断裂基因
基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，为
非编码序列所隔开，其中编码的序列称为外显
子，非编码序列称内含子。
外显子(Exon) ：真核细胞基因DNA中的编码序 列，
这些序列被转录成RNA并进而翻译为蛋白质。
2、外显子与内含子的可变调控 • 组成型剪接：一个基因的转录产物通过剪接只 能产生一种成熟的mRNA。
• 选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的
剪接方式形成不同mRNA。
PS DNA
外显子 S
PL
外显子 L
外显子 2
外显子 3
50b
2800bp
161bp
4500bp
205bp 327bp
初始转录本： 在唾腺中转录 成熟 mRNA： 1663nt 初始转录本： 在肝中转录 成熟 mRNA： 1773nt 图 18-57 小鼠淀粉酶(amy) 基因利用不同启动子产生两个不同的 mRNA
合，只有一小部分DNA是裸露的。
③ 高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部
分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。
④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进
行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因
的拷贝数。
⑤ 在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它
们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些