基因表达的机制
基因的表达机理
3.终止子(terminator)
常用大肠杆菌rRNA操纵子上的rrnT1T2 噬菌体上TΦ 4.衰减子(attenuator) 5.绝缘子(insulator) 6.反义子(antisense RNA)
第三节 外源基因表达系统
原核表达系统
真核表达系统
目前广泛应用的为原核系统特点
大肠杆菌、芽胞杆菌、链霉菌等
可直接表达具有完全生物功能的活性蛋白
哺乳动物表达载体 载体一般包含的元件 ①哺乳动物细胞中进行基因转录的元件
启动子、增强子、终止子、poly(A)信号、内含子剪切信号
②基因表达调控元件 ③细菌中进行复制和筛选的元件 ④筛选转化子的选择标记
常用筛选转化子的选择标记
哺乳动物常用表达载体
哺乳动物常用受体细胞
①单细胞、生长快、易控制 ②基因组结构简单 ③含质粒或噬菌体 ④生理代谢途经与基因表达调控比较清楚 ⑤不具备真核生物蛋白加工系统 ⑥内源蛋白酶会降解外源蛋白，表达产物不稳定
一.大肠杆菌表达系统 1.大肠杆菌表达载体 (1)复制子
高拷贝
低拷贝
pMB1、p15A、ColE1等
pSC101等
(2)启动子与终止子
主要存在于细胞质中，也存在于细胞周质
构成
主要为表达的外源蛋白，还有RNA聚合酶、核糖 核蛋白体等，此外还包括一些DNA、RNA、脂 多糖等非蛋白成分
包涵体的形成 ①折叠状态的蛋白聚集作用
高表达导致水难溶的折叠态蛋白分子间相互作
用而聚在一起
②非折叠态的蛋白聚集作用
在较高培养温度的细菌中，热稳定性差的蛋白 处于非折叠态，以二硫键等结合在一起
同于转录元，多编码框排列 同一编码框，多肽段排列
整合型外源蛋白
基因表达调控的分子机制
基因表达调控的分子机制基因表达是指基因中的DNA信息被转录为RNA，进而翻译成蛋白质的过程。
在生物体内，基因表达的调控是一个复杂而精密的过程，涉及到多种分子机制的相互作用。
本文将探讨基因表达调控的主要分子机制，包括转录因子、表观遗传修饰和非编码RNA。
一、转录因子转录因子是基因表达调控中最重要的分子机制之一。
转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，通过结合到基因的启动子区域，调控基因的转录过程。
转录因子可以分为活化子和抑制子两类，活化子可以促进基因转录，而抑制子则可以抑制基因的转录。
转录因子不仅可以结合到DNA上，还可以与其他转录因子、调控蛋白以及RNA分子发生相互作用，形成一个复杂的调控网络。
在这个网络中，转录因子可以通过调节其他基因的转录，进而影响整个基因表达调控的过程。
二、表观遗传修饰除了转录因子，表观遗传修饰也是基因表达调控的重要机制之一。
表观遗传修饰是指通过改变DNA和组蛋白上的化学修饰，来调节基因的表达水平。
常见的表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化和组蛋白甲基化等。
DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰形式，它通过向DNA分子中的胞嘧啶环上添加一个甲基基团来发生作用。
DNA甲基化可以影响DNA的结构和紧密度，从而调节基因的可读性。
组蛋白乙酰化和组蛋白甲基化则是通过改变组蛋白上的化学修饰来调控基因的转录水平。
三、非编码RNA在过去，科学家通常认为RNA只是DNA的一个中间产物，传递DNA信息到蛋白质中。
然而，随着研究的深入，发现了一类重要的非编码RNA分子，它们并不编码蛋白质，而是直接参与到基因表达的调控中。
非编码RNA可以通过多种方式调控基因的表达水平。
例如，一些非编码RNA可以与转录因子或其他调控蛋白结合，影响基因的转录过程。
另一些非编码RNA可以与mRNA分子结合，调节其稳定性或者翻译过程。
综上所述，基因表达调控涉及到多种分子机制的协同作用。
转录因子通过结合到DNA上，调节基因的转录过程；表观遗传修饰通过改变DNA和组蛋白的化学修饰，调节基因的可读性；非编码RNA直接参与到基因表达的调控中。
生物学中的基因表达机制
生物学中的基因表达机制引言：生物学中的基因表达机制是指基因通过转录和翻译过程将DNA信息转化为蛋白质的过程。
这一过程是生物体生命活动的基础，对于理解生物体的发育、功能和遗传特征具有重要意义。
本文将从转录、转录调控、翻译等方面介绍生物学中的基因表达机制。
一、转录转录是基因表达的第一步，它是将DNA信息转化为RNA的过程。
在细胞核中，DNA的双链会被解开，RNA聚合酶会将其中一条DNA链作为模板合成RNA分子。
这个过程需要一系列辅助因子的参与，包括启动子、转录因子等。
启动子位于基因的上游区域，它能够识别转录因子的结合位点，从而促使RNA聚合酶的结合和转录开始。
转录过程分为启动、延伸和终止三个阶段，其中延伸阶段是最为重要的，它决定了RNA分子的长度和序列。
二、转录调控转录调控是基因表达的关键环节，它能够使细胞在不同的环境和发育阶段中产生不同的蛋白质。
转录调控通过转录因子和染色质结构的改变来实现。
转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，它们能够激活或抑制基因的转录。
转录因子的结合位点通常位于启动子附近的调控区域，它们可以通过与RNA聚合酶的相互作用来调节转录的进行。
此外，染色质结构的改变也能够影响基因的转录调控。
例如，DNA甲基化和组蛋白修饰等可以改变染色质的紧密程度，从而影响转录因子的结合和基因的表达。
三、RNA剪接RNA剪接是将转录过程中合成的RNA前体分子中的内含子剪切掉，从而形成成熟的mRNA分子的过程。
在真核生物中，大部分基因都含有多个内含子，而内含子是没有编码功能的。
RNA剪接通过剪切内含子并连接外显子来生成成熟的mRNA，从而确保正确的蛋白质合成。
RNA剪接的过程由剪接酶和剪接信号序列共同完成，剪接酶能够识别并切割内含子，而剪接信号序列则位于内含子和外显子的边界上，它们能够指导剪接酶的结合和剪切位置。
四、翻译翻译是将mRNA分子中的信息翻译为蛋白质的过程。
在细胞质中，mRNA会与核糖体结合，然后通过tRNA分子将氨基酸逐个加入正在合成的蛋白质链上。
基因表达的调控机制
基因表达的调控机制基因是生物体内控制遗传信息传递和蛋白质合成的重要单位。
基因表达的调控机制是指在不同的细胞类型、生物阶段和环境条件下，如何控制基因的转录和翻译活动，使得特定的基因在特定的时间和地点进行表达。
这种调控机制对于维持生物体内稳态、适应环境变化以及发展、生长和繁殖等生命过程至关重要。
本文将从转录、RNA加工、转运和翻译四个方面介绍基因表达的调控机制。
一、转录的调控转录是基因表达的第一步，是指将DNA转录成RNA，从而实现基因信息的转换。
转录的调控涉及到启动子、转录因子和表观遗传修饰等多种因素。
启动子是位于基因上游的DNA区域，包含特定的顺式作用元件，如TATA盒和启动子序列。
通过与转录因子相互作用，启动子能够吸引RNA聚合酶，使其在该区域上的结合和启动转录过程。
转录因子是一类能够与DNA特异性结合的蛋白质，可以促进或抑制基因的转录。
转录因子与启动子之间的结合关系是基因表达调控的关键。
其中包括激活转录因子和抑制转录因子。
激活转录因子能够与RNA聚合酶形成复合物，从而促进转录的进行，而抑制转录因子则能够阻断RNA聚合酶与DNA之间的相互作用，从而抑制转录。
此外，表观遗传修饰也是基因表达调控的重要机制。
表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。
DNA甲基化是通过在DNA的甲基化位点上结合甲基基团来调控基因的表达。
组蛋白修饰则是通过改变组蛋白的翻译后修饰状态，如酶解修饰和乙酰化修饰等，以改变染色质的结构和亲缘性。
非编码RNA则具有多种功能，能够干扰DNA的转录和翻译，从而调控基因的表达。
二、RNA加工的调控在转录完成后，RNA还需要经历一系列的加工步骤才能形成成熟的mRNA。
RNA加工包括剪接、剪切、聚合化和修饰等环节。
剪接是指将mRNA的内含子剪除，同时将外显子连接起来的过程。
剪接的方式多样，可以通过选择性剪接产生多个不同的mRNA转录本，从而增加基因的多样性和功能。
剪切是指在剪接之前，将RNA的两端以及内部进行剪切处理，从而形成可供剪接的RNA单链结构。
基因表达的调控机制
基因表达的调控机制基因是生物体内部分遗传信息的基本单位，而基因的表达即是将基因信息转化为功能蛋白质或RNA的过程。
为了维持生物体内部的正常功能和适应外界环境的变化，基因的表达必须受到精确的调控，以保证基因产物的数量和时间上的合理控制。
基因表达的调控机制可以分为转录水平的调控、RNA后转录水平的调控以及转录后水平的调控。
一、转录水平的调控转录是基因表达的第一步，它决定了哪些基因会被转录为RNA。
转录的调控是通过控制转录因子与启动子区域的结合来实现的。
启动子附近的DNA序列中存在一些特定的序列结构称为转录因子结合位点，而转录因子则是能够特异性地结合在这些位点上的蛋白质。
转录因子的结合可以促进或抑制RNA聚合酶的结合，从而调控基因的转录水平。
此外，还有一些转录因子能够与共激活子结合，进一步调控特定基因的转录。
二、后转录水平的调控转录后水平的调控主要包括剪接调控和RNA修饰。
剪接是在转录后的RNA分子中剪切掉非编码序列，将编码序列连接成连续的序列。
不同的剪接方式会导致基因产物的多样性，从而调控基因表达。
剪接的调控主要通过剪接因子的结合与调控。
此外，RNA修饰也是一种重要的后转录调控方式，如RNA甲基化和RNA剪切修饰等。
这些修饰可以改变RNA的稳定性和功能，从而影响基因的表达水平。
三、转录后水平的调控转录后水平的调控主要包括mRNA的稳定性、转运和翻译调控。
mRNA的稳定性是由mRNA的3'非翻译区域的特定序列决定的，这些序列可以诱导降解或稳定mRNA分子。
转运是指mRNA分子从细胞核运输到细胞质的过程，这个过程是由核膜孔和转运蛋白共同参与的。
翻译调控是指控制mRNA翻译成蛋白质的速率和效率。
这种调控可以通过mRNA的5'非翻译区域的序列来实现，这些序列可以促进或抑制翻译起始复合体的组装。
综上所述，基因表达的调控涉及到多个层面和多种机制。
通过转录的调控、RNA后转录的调控以及转录后的调控，生物体可以在复杂的内外环境中对基因表达进行适时、适量、适地的响应。
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。
基因表达的调控机制
基因表达的调控机制基因表达是指基因通过转录和翻译过程将DNA信息转化为蛋白质的过程。
在细胞内，基因表达的调控机制起着至关重要的作用，决定了细胞的功能和特性。
本文将介绍基因表达的调控机制，包括转录调控、转录后调控和翻译调控。
一、转录调控转录调控是指通过调控基因的转录过程来控制基因表达水平。
转录调控主要包括启动子区域的结构和转录因子的结合。
1. 启动子区域的结构启动子是位于基因上游的DNA序列，包含转录起始位点和调控元件。
调控元件包括增强子和抑制子，它们可以与转录因子结合，促进或抑制转录的发生。
启动子区域的结构可以通过DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等方式进行调控。
2. 转录因子的结合转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，它们通过与启动子区域的调控元件结合来调控基因的转录。
转录因子可以分为激活子和抑制子，激活子能够促进转录的发生，而抑制子则能够抑制转录的发生。
转录因子的结合与DNA序列的亲和性有关，不同的转录因子结合到不同的DNA序列上，从而实现对基因的调控。
二、转录后调控转录后调控是指在转录完成后，通过调控RNA的加工、修饰和稳定性来控制基因表达水平。
转录后调控主要包括RNA剪接、RNA修饰和RNA降解。
1. RNA剪接RNA剪接是指在转录过程中，将前体mRNA中的内含子剪接掉，将外显子连接起来形成成熟的mRNA。
通过剪接的方式，可以产生不同的mRNA亚型，从而调控基因的表达。
RNA剪接的调控主要依赖于剪接因子的结合和剪接位点的选择。
2. RNA修饰RNA修饰是指在转录后，通过添加化学修饰基团来改变RNA的结构和功能。
常见的RNA修饰包括甲基化、腺苷酸转换和伪尿苷酸转换等。
RNA修饰可以影响RNA的稳定性、转运和翻译效率，从而调控基因的表达。
3. RNA降解RNA降解是指通过核酸酶将RNA分解为小片段，从而降低基因的表达水平。
RNA降解的速度受到RNA的稳定性和降解酶的活性的影响。
不同的RNA分子具有不同的稳定性，一些RNA分子具有较长的半衰期，而另一些RNA分子则具有较短的半衰期。
基因表达的调控机制及影响因素
基因表达的调控机制及影响因素基因表达是生物体内部调控的核心过程之一，它决定了一个细胞在特定环境下的功能和特性。
基因表达的调控机制十分复杂，涉及到一系列的分子、细胞和环境因素。
本文将探讨基因表达的调控机制及其影响因素。
一、转录调控基因的转录是基因表达的第一步，它决定了基因是否能够转录成RNA。
转录调控是指通过调控转录过程中的启动子和转录因子来控制基因的转录活性。
启动子是位于基因上游的一段DNA序列，它能够与转录因子结合，促进或抑制转录的发生。
转录因子是一类能够结合到启动子上的蛋白质，它们通过与启动子结合来调控基因的转录活性。
转录因子的活性受到多种因素的调控，如细胞内信号通路的激活、细胞周期的变化以及细胞外环境的影响等。
二、RNA后转录调控在基因转录成RNA之后，还需要经过一系列的后转录调控过程，包括剪接、剪切、修饰和运输等。
这些过程能够进一步调控基因的表达水平和功能。
剪接是指在RNA转录过程中将内含子剪除，将外显子连接起来的过程。
剪接的方式和位置决定了RNA的亚型和功能。
剪切是指在RNA分子中特定位置的切割，它能够产生不同长度的RNA分子，从而调控基因的表达水平。
修饰是指通过化学修饰改变RNA分子的结构和功能，如甲基化、乙酰化等。
运输是指将RNA分子从细胞核运输到胞质中，以便进一步参与蛋白质的合成。
三、表观遗传调控表观遗传调控是指通过改变DNA的结构和化学修饰来调控基因表达。
这些改变不会改变DNA序列本身，但会影响DNA的可读性和可访问性。
常见的表观遗传调控包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。
DNA甲基化是指在DNA 分子上加上甲基基团，它能够抑制基因的转录活性。
组蛋白修饰是指通过改变组蛋白的结构和修饰来调控基因的表达，如乙酰化、甲基化和磷酸化等。
非编码RNA是一类不编码蛋白质的RNA分子，它们能够与DNA、RNA和蛋白质相互作用，从而调控基因的表达和功能。
四、环境因素的影响环境因素对基因表达的调控起着重要的作用。
生物体内基因表达的分子机制
生物体内基因表达的分子机制生物是非常复杂和多样化的，它们通过基因来决定自己的特性。
虽然每个细胞都含有相同的基因，但它们不会选择性地表达所有基因。
这就是我们所说的基因表达。
基因表达方式决定了细胞的功能和形态。
生物体内基因表达的分子机制是一个非常复杂的过程，下面我们将深入了解此过程。
1.转录过程基因表达首先涉及到DNA的转录，转录起始于一个叫做启动子的DNA序列。
该序列吸引了RNA聚合酶的结合，并促进了RNA聚合酶的启动。
RNA聚合酶沿着DNA模板进行移动，并从模板上将碱基序列复制到一个称为RNA的分子上。
然后，RNA分子被转录到核外质体中，这是所谓的RNA成熟的第一步。
2. RNA的加工现在，RNA分子被称为原始RNA。
在成熟RNA之前，它需要经过几个加工步骤。
首先，原始RNA的非编码区被移除，这些区域不直接提供信息以制造蛋白质。
接下来，对成烯基的两端进行修饰，成烯基是一种保护RNA分子的方式。
最后，成熟RNA被运输到细胞质中。
3. 成熟RNA的翻译成熟RNA进入到细胞质中，它会被翻译成蛋白质。
成熟RNA中的每个碱基都被称为密码子，三个密码子组合在一起，编码一个特定的氨基酸。
翻译发生在核糖体上，其中一个核糖体单元与成熟RNA上的一个特定序列相互作用。
每个核糖体单元带有一个特定类型的氨基酸。
翻译时，这些氨基酸根据编码顺序被添加到正在生成的蛋白质中。
翻译过程由起始密码子和终止密码子控制。
4. 基因表达的调控基因表达是由转录因子调控的，转录因子是一种蛋白质。
转录因子结合到基因的启动子序列上，可以激活或抑制基因表达。
还有一些组蛋白修饰也可以影响基因表达，如去乙酰化和甲基化。
这表明，生物体内基因表达的分子机制非常复杂和精细，受到多种因素的调控。
5. 结论生物体内基因表达的分子机制是一个非常复杂的过程，需要多种分子的相互作用和调控。
转录、RNA加工、翻译及其调控都是这个过程的关键步骤。
对于基因表达的深入了解有助于我们更好地理解生命的本质和多样化。
基因表达调控的机制与调节
基因表达调控的机制与调节基因表达是指基因信息通过转录和翻译的过程最终转化为具体功能的生物分子，如蛋白质。
然而，细胞需要根据具体的环境信息和内部信号来调控基因的表达，从而实现细胞功能的适应性和调节性。
本文将探讨基因表达调控的机制和调节方式。
一、转录调控转录调控是指通过调节基因的转录过程来控制基因表达的水平。
在这一过程中，转录因子和其他调控蛋白结合到基因的启动子区域，促进或抑制转录的发生。
转录因子通过结合到特定的DNA序列，如启动子、增强子和抑制子等区域，来调控转录的发生。
1. 激活转录激活转录是指转录因子与基因启动子结合后，促进转录的发生。
激活转录因子可以通过多种机制实现，包括但不限于：增加转录因子与DNA序列的亲和性，促进转录复合物的形成，改变染色质结构等。
这些机制可以增加基因的转录速率，从而促进基因表达。
2. 抑制转录抑制转录是指转录因子与基因启动子结合后，阻碍转录的发生。
抑制转录因子可以通过多种机制实现，如竞争性结合，抑制转录复合物的形成，改变染色质结构等。
这些机制可以降低基因的转录速率，从而抑制基因表达。
二、转录后调控转录后调控是指在基因转录完成后，通过调节转录产物的稳定性和翻译能力来调控基因表达水平。
这一过程涉及到RNA剪接、RNA修饰、RNA稳定性等多个环节。
1. RNA剪接调控RNA剪接是指剪接体（spliceosome）在转录产物的剪接位点上切割和重新连接RNA分子的过程。
通过调节RNA剪接的选择性，可以产生多个不同的转录产物，从而增加基因表达的多样性和复杂性。
2. RNA修饰调控RNA修饰是指RNA分子上存在的化学修饰，如甲基化、异构化、脱甲基化等。
这些修饰可以影响RNA的功能和稳定性，进而调控基因的表达水平。
3. RNA稳定性调控RNA稳定性是指转录产物在细胞内的寿命。
通过调节RNA的降解速率，可以控制基因表达的持续时间和水平。
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组织状态来调控基因表达。
基因表达的调控机制综述
基因表达的调控机制综述基因表达是指基因在细胞中转录成RNA并最终翻译成蛋白质的过程。
基因表达的调控是维持生命活动正常进行的关键过程。
在细胞中，基因表达的调控涉及多种机制，包括转录调控、转录后调控和转译后调控等。
一、转录调控转录调控是在DNA转录为RNA的过程中对基因表达进行调节。
转录调控的主要机制包括染色质结构的改变、转录因子的结合和调控序列的作用。
1.染色质结构的改变染色质结构的改变可以通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等方式实现。
DNA甲基化是指通过甲基转移酶在DNA上添加甲基基团，从而使基因失活。
组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等修饰方式。
这些修饰可以改变染色质的紧密度，进而影响基因转录的可及性。
染色质重塑是指染色质在空间上重新组织，通过改变基因在染色质中的位置来调控基因转录。
2.转录因子的结合转录因子是一类可以结合到DNA上的蛋白质，它们可以识别和结合到特定的调控序列，如启动子、增强子和抑制子等，从而调节基因的转录过程。
转录因子的结合可以激活或抑制基因的转录，使得基因表达在时间和空间上得以精确调控。
3.调控序列的作用调控序列是指存在于基因座位上的一类特殊序列，它们可以吸引特定的转录因子结合，从而调节基因的转录。
调控序列包括启动子、增强子、抑制子和转录终止序列等，它们在基因转录调控中发挥重要作用。
二、转录后调控转录后调控是指在RNA合成完成后对RNA分子进行调控，包括剪接调控、RNA修饰和RNA稳定性调控等。
1.剪接调控剪接是指在RNA合成过程中对转录产物进行修剪和重新组装，从而生成成熟的mRNA分子。
剪接调控可以通过选择性使用剪接位点、使用剪接辅助因子等方式实现。
不同的剪接方式会导致同一个基因产生不同的转录产物，从而扩大了基因的功能多样性。
2.RNA修饰RNA修饰是指对RNA分子进行各种化学修饰，如甲基化、转录后修饰、磷酸化等。
RNA修饰可以影响RNA的结构和功能，进而调节基因的转录后调控过程。
基因表达和蛋白质转运的机制
基因表达和蛋白质转运的机制生命体中，基因的表达和蛋白质的转运是生命运行的基本过程，是生物学、生物化学领域中极其重要的研究方向。
基因表达是指遗传信息转录到 mRNA 上，又翻译成蛋白质的过程；而蛋白质转运是指蛋白质在细胞内进行运输的过程。
这两方面在生命过程中都占有着非常重要的地位。
一、基因表达机制基因表达是指遗传信息从 DNA 序列转录到 mRNA 上，再由 mRNA 翻译成蛋白质的过程。
这个过程中，DNA 进一步转录成为 mRNA 会发生一些后修饰，包括剪接、capping、尾加等。
成熟的 mRNA 在细胞质中与核糖体结合进行翻译，最终合成出蛋白质。
下面将对上述过程中的几个环节进行讲解：1. DNA 转录成 mRNA在转录过程中，DNA 序列上的信息被 RNA 聚合酶复制成 RNA 序列，新合成的 mRNA 分子含有与 DNA 相同的原始信息，并被输送到细胞质中，供翻译过程使用。
RNA 聚合酶必须识别起始转录的位点，并通过线性滑动机制在 DNA 上进行移动。
在耗费能量的核苷酸加入到不断增长的 RNA 链的同时， RNA 聚合酶在DNA 微区域停顿，以释放两个涉及启示和引出序列的转录因子。
2. 剪接在类真核生物的基因组中，直到转录的 mRNA 分子达到细胞质之前，它需要进行剪接。
这个过程涉及切割出 mRNA 上多余的外显子序列，同时保留入侵到外显子序列的内含子序列，并将来自每个内含子的剩余可变序列（exon）在下游splicing sites 重新连接起来，在形成被移动的可变事实上类似听课复古玩具。
此外，剪接过程中的剪接酶需要相互作用并能够及时调控。
3. capping 和尾加在许多真核生物的系统中，还需要对 mRNA 分子进行 capping 和尾加修饰。
capping是通过在 mRNA 3'端连接一小部分（比如7-甲基鸟苷）来实现的。
这个不寻常的修饰结构防止了 mRNA 链的降解，同时也提供了初始与翻译因子相互作用的平台。
基因表达调节的机制与方法
基因表达调节的机制与方法基因表达是指基因信息被转录成RNA，随后被翻译成蛋白质，在生物体的细胞中产生生物学效应的过程。
基因表达的调节是指在生物体内控制基因表达，使其只在特定的时间和位置进行表达的一系列过程。
基因表达的调节对于生命过程的正常进行至关重要，因此研究基因表达调节的机制及其方法也十分重要。
一、基因表达调节的机制基因表达调节涉及多种复杂的机制，包括转录因子、表观遗传学修饰、组蛋白修饰和RNA后期调节等。
（一）转录因子转录因子是特定结构的蛋白，他们能够与DNA序列上的特定区域相结合，并与RNA聚合酶复合物一起启动或抑制基因转录。
这些转录因子的特异性、互补作用和相互激活或抑制的作用是基因表达调节的一个重要机制。
（二）表观遗传学修饰表观遗传学修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和RNA干扰等多重过程。
这些过程能够影响染色体结构及其对转录因子和RNA聚合酶结合的敏感性，从而影响基因表达。
（三）组蛋白修饰组蛋白修饰是指N-末端端氨基酸残基的表观遗传学修饰，包括磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化等过程。
这些修饰会直接影响组蛋白的结构和功能，从而影响DNA的可读性和RNA的生成。
（四）RNA后期调节RNA后期调节包括RNA拆除、RNA干扰、RNA剪切、RNA编辑和信使RNA 的稳定等过程。
这些过程能够影响RNA的稳定性、蛋白质编码序列和功能，从而影响基因表达。
二、基因表达调节的方法现代科技手段能够高效地分析、筛选调控基因表达的新分子机制和相关基因。
以下是一些目前常用的技术方法：（一）CRISPR-Cas9 基因编辑技术Cas9是一种著名的RNA引导DNA切割酶，能够在细胞内快速制作、定向切割特定序列，因此被广泛应用于基因编辑、动物模型的制作以及基因治疗等领域。
相比传统的基因敲除技术，CRISPR-Cas9技术使用更快速、更精准、更有效的方式对目标基因进行编辑。
（二）大规模基因表达分析大规模基因表达分析技术旨在全面地研究与特定生物过程相关的基因集合。
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。
基因表达调控的机制和应用
基因表达调控的机制和应用基因表达是生命活动中最基本的过程之一，通过这一过程基因才能转化为蛋白质和RNA等分子，从而参与到细胞的各种生理和生化活动中。
基因表达调控则是指细胞内外环境变化会影响到基因的转录和翻译过程，从而改变细胞内蛋白质和RNA的种类和数量，进而影响生物的生长和发育、细胞的应激反应与信号传导等方面。
本文将结合分子生物学实验和最新的生物信息学研究成果对基因表达调控的机制进行综述，并探讨其在生命科学和医学中的应用。
一、基因表达调控的机制1.转录层面的调控：转录是指基因DNA序列在被RNA聚合酶复制转录后，形成与DNA互补的RNA分子。
转录中所涉及的基因区域和RNA聚合酶以及参与调控的转录因子，共同构成了一个复杂的转录调控网络。
前面我们提到过基因表达会受到环境变化的调控，正是在转录调控网络中，环境刺激和信号会引发一系列的转录因子和转录共激活因子的表达，使其结合到基因的启动子上，从而激活或抑制基因的转录。
另外，组蛋白修饰，如甲基化、乙酰化等修饰也会影响到操作基因转录的复合物的粘附情况，从而改变基因的转录。
转录调控既可以是协同作用，也可以是拮抗作用，大肆发挥作用。
2.转录后层面的调控：转录后的处理（如RNA剪切、RNA编辑、RNA稳定性调控）对内源性mRNA而言则成为了调节基因表达量的最后一道防线。
RNA剪切过程通常发生在起始转录产物（原始mRNA）到与编码DNA和生成的蛋白质无关的非编码RNA（ncRNA）之间。
这个过程中，多态性可调节内含子（AS）在剪切调控过程中发挥着重要的作用，可通过启动子、转录因子活动、组蛋白修饰以及微RNA等方面实现其调节作用。
RNA编辑和Staufen介导的RNA降解也是对RNA的后翻译调节，对于一些调节蛋白、表达增强因子和抑制因子等mRNA的降解和维持也有着非常重要的作用。
二、基因表达调控在生命科学领域中的应用1.癌症基因组学：基因启动子的活性和RNA后翻译调节可能被癌症启动子改变而产生趋势，这就引发了它们在分子诊断学上的兴趣。
基因表达调控的机制与意义
基因表达调控的机制与意义基因表达调控是一个复杂而精密的过程，它调控着基因的功能和表现形式。
在这个过程中，细胞根据需要选择性地激活或关闭基因，从而实现生物体对内外环境的适应。
本文将深入探讨基因表达调控的机制和意义。
一、基因表达调控的机制1. DNA甲基化DNA甲基化是一种常见的基因表达调控机制。
通过在DNA分子中加入甲基基团，细胞可以将基因关闭，使其不能被转录和翻译。
这种机制在细胞发育、分化和肿瘤发生中扮演着关键的角色。
2. 转录因子转录因子是一类特殊的蛋白质，它们能够结合到DNA上某些特定的序列上，调控基因的转录。
转录因子的结合可以促进或抑制基因的转录，从而调控基因表达的水平和模式。
3. 长链非编码RNA长链非编码RNA是一类没有翻译成蛋白质的RNA分子。
它们能够与DNA、RNA和蛋白质相互作用，参与基因表达的调控。
长链非编码RNA在细胞发育、疾病发生等方面具有重要的功能。
4. 染色质构象调控染色质构象调控涉及到DNA和蛋白质的空间结构，这种结构会影响到基因的可及性和转录的效率。
通过改变染色质的空间结构，细胞可以调控基因的表达水平。
二、基因表达调控的意义1. 适应环境基因表达调控使得生物体能够适应不同的环境。
细胞可以根据外界信号和内部需求，调控特定基因的表达水平。
这种调控可以使生物体适应环境的变化，维持内稳态。
2. 发育和分化基因表达调控在生物体的发育和分化中起着重要的作用。
通过对基因的表达调控，细胞能够变得多样化，发挥出不同的功能，形成组织和器官。
3. 疾病发生和治疗失去对基因表达的调控可能导致疾病的发生。
例如，某些基因的异常表达与癌症、心血管疾病等疾病的发生密切相关。
研究基因表达调控的机制，有助于揭示疾病的发生和发展过程，为治疗提供新的靶点。
4. 进化和遗传变异基因表达调控对生物的进化也起到了重要作用。
通过调控基因的表达，生物可以适应环境变化，并在进化过程中积累适应性变异。
总结：基因表达调控是一个复杂而精密的过程，包括多种机制如DNA甲基化、转录因子、长链非编码RNA和染色质构象调控等。
基因表达调控的机制与方法
基因表达调控的机制与方法基因表达调控是指细胞在特定环境下，通过改变基因的活性来控制蛋白质的合成。
基因表达调控机制的了解对于揭示生物发育、疾病发生机制以及基因治疗等方面具有重要意义。
本文将介绍基因表达调控的机制和一些常用的调控方法。
一、基因表达调控的机制1. 转录后调控机制转录后调控机制是指基因转录结束后发生的调控过程。
其中包括mRNA的剪接、修饰和稳定性调控。
剪接是指将mRNA前体分子中的内含子切除，将外显子连接成一个完整的转录本。
修饰包括甲基化、磷酸化和乙酰化等化学修饰方式，可以对mRNA的稳定性和翻译效率产生影响。
2. 转录调控机制转录调控机制是指基因转录过程中发生的调控过程。
主要包括启动子以及转录因子的结合与调控。
启动子是指位于基因上游区域的一段DNA序列，可以被转录因子识别和结合。
转录因子则是一类能够结合到启动子上的蛋白质，影响基因的表达。
转录调控可以通过转录因子的上调或下调来实现。
3. 翻译调控机制翻译调控机制是指通过调控mRNA被翻译为蛋白质的过程。
其中包括mRNA降解、转运和翻译效率的调控。
mRNA降解是指mRNA分解的过程，可以通过影响mRNA的稳定性来控制蛋白质的合成。
转运则是指mRNA运输到合适的位置进行翻译。
翻译调控还可以通过调节翻译的速率和准确性来控制蛋白质的合成。
二、基因表达调控的方法1. RNA干扰技术RNA干扰技术是一种通过人工合成的小RNA干扰片段抑制目标基因表达的方法。
RNA干扰技术可分为siRNA和shRNA两种，通过靶向特定基因的mRNA分子，阻断其转录和翻译过程，从而实现基因表达的调控。
2. 基因敲除技术基因敲除技术是通过引入DNA片段，使其在基因组中发生重组并破坏特定基因的功能。
这种方法可以用来研究基因的功能和表达调控机制。
常用的基因敲除技术包括CRISPR-Cas9和转基因技术。
3. 转录因子活性调控通过调节转录因子的活性来实现基因表达的调控。
这可以通过引入外源的转录因子、改变细胞内转录因子的量或者通过信号通路的调节来实现。
基因表达的名词解释
基因表达的名词解释基因表达（Gene Expression）是指细胞或个体中的基因通过转录和翻译过程产生功能性蛋白质的过程。
基因表达是生命活动的核心，控制着生物体内各种生理和生化过程的进行。
本文将从基本概念、机制和调控等角度解释基因表达，并探讨其在生物学领域中的重要性。
一、基因表达的基本概念基因是控制生物体遗传特征和性状的分子单位，位于染色体上。
基因表达指的是将基因的信息转化为具体的功能性产物，主要包括RNA和蛋白质。
基因表达的过程分为两个主要步骤：转录和翻译。
转录是指DNA模板上的信息被转录成为mRNA，而翻译是指mRNA被翻译成为蛋白质。
二、基因表达的机制1. 转录（Transcription）转录是基因表达的第一步，发生在细胞核中。
转录过程中，DNA的片段作为模板被RNA聚合酶酶作用下转录成为mRNA。
转录的结果是形成了一条具有与DNA相同编码信息的mRNA分子。
2. 翻译（Translation）翻译是基因表达的第二步，发生在细胞质中。
翻译是指mRNA分子通过与核糖体结合，在氨基酸的帮助下合成特定序列的蛋白质。
翻译的结果是将具体的基因序列转化为功能性蛋白质。
三、基因表达的调控基因表达的调控是指细胞根据内外环境信号对基因转录和翻译进行调节，从而实现细胞功能的适应性变化。
基因表达调控的主要方式包括转录调控和后转录调控。
1. 转录调控（Transcriptional Regulation）转录调控是指通过一系列转录因子的结合和激活，调控基因转录过程的速度和程度。
转录因子是DNA结合蛋白，能够结合到转录起始位点以及启动子区域，激活或抑制转录过程。
2. 后转录调控（Post-transcriptional Regulation）后转录调控发生在mRNA合成之后，通过影响mRNA的运输、剪接、稳定性和翻译等过程来调控蛋白质的合成。
这些调控可以通过RNA降解、RNA剪接、RNA编辑和表观遗传修饰等方式实现。
基因表达的机制和调控
基因表达的机制和调控基因是生物体中起控制生长发育和遗传遗传信息传递作用的单位。
基因表达是指基因通过转录和翻译过程，将DNA序列编码的信息转化为蛋白质表达的过程。
基因表达的过程是一个高度调控的过程，其精细的机制分为三个方面：DNA的结构和染色质的状态、转录、翻译和蛋白质后修饰。
DNA的结构和染色质的状态DNA是双链螺旋结构，由四种碱基组成。
染色质是由DNA和辅助蛋白质组成，是基因表达和遗传遗传信息传递的载体。
DNA 的结构和染色质的状态对基因表达具有重要作用。
在大多数细胞中，DNA以一种特殊的方式卷曲成一种球形，称为染色质结构。
这种折叠方式使得DNA复杂化程度提高，同时也使得不同区域之间的互动更加复杂。
此外，DNA的单链上经常会伴随着一些化学修饰，如乙酰化和磷酸化。
这些修饰会影响DNA卷曲方式和染色质区域的组装状态，从而影响基因表达。
转录转录是基因表达的第一个步骤，是指RNA聚合酶在模板DNA上运作，合成mRNA的过程。
在真核生物细胞中，集中式转录调控机制通常是通过转录因子和DNA装置的互作来实现的。
这些转录因子可结合在起始区域并极大地影响转录的速度和水平。
转录因子的组成和招募通常受到外部信号的控制，如激素、小分子化合物和微生物分子信号。
此外，转录调控的一个重要方面是启动子和增强子区域。
启动子和增强子是特定的DNA区段，它们为RNA聚合酶引导过程提供启动和位置信息。
翻译和蛋白质后修饰翻译是指tRNA通过编码的氨基酸配对到mRNA上序列的过程，并通过肽键成形连接在一起，最终形成多肽链的过程。
然而，只有几个重大的调控步骤：选择正确的氨基酸链、选择正确的tRNA、起始和终止序列的识别以及评估孔径大小，以计算正确的tRNA和氨基酸水平。
最后生成的多肽链可以与许多不同的生物分子互动，这些互动可通过翻译后的调节、招募、稳定、降解以及酶活性调节，直接影响基因表达。
结论基因表达是一个协调的过程，从转录到最终蛋白质的合成，每个步骤都是紧密联系的，难以分开。
基因表达的调控机制和影响因素分析
基因表达的调控机制和影响因素分析随着科学技术的飞速发展，我们对基因表达调控机制的研究也越来越深入。
近年来，科学家们通过对基因组及转录组的研究，发现了许多基因表达调控的机制，如DNA甲基化、组蛋白修饰、转录因子结合等。
此外，基因表达还受到许多外部因素的影响，比如环境刺激、营养、药物等。
一、DNA甲基化调控基因表达的机制DNA甲基化是指在DNA分子上添加甲基基团的化学修饰过程。
甲基在DNA 上的添加通常会导致某些基因失活或静默。
甲基化可以通过多种机制调控基因的表达，其中最重要的是甲基化模式的控制。
DNA甲基化模式的变化可以改变基因的表达方式，从而影响生物的生长和发育。
二、组蛋白修饰调控基因表达的机制组蛋白修饰是指通过改变组蛋白分子上的化学修饰来影响基因的表达。
组蛋白可以在N端或C端被各种修饰，如乙酰化、甲基化、乙酰化或腺苷酸化等。
这些修饰同时也可以影响组蛋白与DNA结合的紧密程度，影响基因活性。
三、转录因子调控基因表达的机制生物体中的不同细胞可以产生不同的基因产品，这是由于它们含有不同的启动子和转录因子组合从而诱导不同的表达。
转录因子是一类可以与DNA序列特异性结合的蛋白质，它们调控特定基因启动子的活性。
一旦特定的转录因子结合到DNA上，它们可以激活或抑制基因的转录，从而影响基因表达。
四、影响基因表达的外部因素基因表达有许多外部因素影响，比如环境刺激、营养等。
环境因素可以通过影响表观基因组组分（包括DNA甲基化和组蛋白修饰）来影响基因的表达。
此外，营养物质也可以影响基因表达，例如维生素D可以促进许多基因的表达，包括细胞分裂和成骨基因。
五、药物对基因表达的影响药物也可以影响基因表达，进而治疗疾病。
目前，这种治疗方式被广泛运用于许多疾病领域，例如癌症、糖尿病和心血管疾病等。
许多药物被设计成特异性靶向某些基因，或者通过抑制某些酶或蛋白质来影响基因的表达。
六、结语总的来说，基因表达受到许多调控机制和影响因素的影响，这些影响因素不仅包括内部的基因组组分，还包括外部的因素，如营养和环境刺激等。
- 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)。
（二）核糖体结合位点
大肠杆菌核糖体结合位点包括下列特征 结构要素：
–SD序列； –翻译起始密码子； –SD序列与翻译起始密码子之间的距离及碱 基组成； –基因编码区5′端若干密码子的碱基序列。
3′
5′
CACUAGG A C U C U C C U A G G A Pu Pu U U U Pu Pu AUG
⑵同步表达相关tRNA编码基因
（四）质粒拷贝数
质粒拷贝数对细菌生长代谢的影响
解决上述难题的一种有效策略是将重组 质粒的扩增纳入可控制的轨道。
三、外源基因在大肠杆菌中表达的形式
（一）包涵体及其性质
在一定的条件下，外源基因的表达产物在 大肠杆菌中积累并致密地聚集在一起形 成无膜的裸露结构，这种结构称为包涵 体。
具有原核细菌无法比拟的真核蛋白 质翻译后加工系统 大规模发酵历史悠久、技术成熟 、工艺简单、成本低廉
不含有特异性的病毒、不产内毒 素。
二、酵母菌的宿主系统
⑴酿酒酵母（saccharomyces cerevisiae）
分泌型目的蛋白表达系统的构建
绝大多数革兰氏阴性菌不能将蛋白质直接分泌到胞外 ，但有些革兰氏阴性菌能将细菌的抗菌蛋白（细菌素 ）分泌到培养基中，这一过程严格依赖于细菌素释放 蛋白，它激活定位于内上的磷酸酯酶，导致细菌内外 膜的通透性增大。因此，只要将细菌素释放蛋白编码 基因克隆在一个合适的质粒上即可构建完全分泌型的 受体细胞。此时，用另一种携带大肠杆菌信号肽编码 序列和目的基因的表达质粒转化上述完全分泌型受体 细胞，并使用相同性质的启动子介导目的基因的转录 ，则可实现目的蛋白从重组大肠杆菌中的完全分泌。
3．SD序列与起始密码子之间的距离的影响
翻译起始密码子AUG正好处于核糖体复合 物结构中的P位。 SD序列位于AUG之前大约七个碱基处。
4．起始密码子及其后续若干密码子的影响
大肠杆菌中的起始tRNA分子可以同时识别AUG、GUG和UUG三
种起始密码子，但其识别频率并不相同，通常GUG为AUG的
1．生物体对密码子的偏爱性 不同的生物，甚至同种生物不同的蛋白 质编码基因，对简并密码子使用频率并 不相同，具有一定的偏爱性。 其决定因素是：
生物基因组中的碱基含量 在富含AT的生物（如单链DNA噬菌体fX174）基因组中， 密码子第三位上的U和A出现的频率较高；而在GC丰富的 生物（如链霉菌）基因组中，第三位上含有G或C的简并 密码子占90%以上的绝对优势
（二）大肠杆菌表达外源基因的劣势 缺乏对真核生物蛋白质的复性功能 缺乏对真核生物蛋白质的修饰加工系统 内源蛋白酶降解空间构象不正确的异源蛋白 细胞周质内含有种类繁多的内毒素
二、外源基因在大肠杆菌中高效表达的原理 （一）启动子 启动子是DNA链上一段能与RNA聚合 酶结合并能起始转录的序列，其大小 在20～300个碱基长度范围内，具有 转录目标基因的mRNA的功能。
密码子与反密码子相互作用的自由能 性中等强度规律如GGG、CCC、GCG、GGC、AAA、 UUU、AUA、UAU等使用少如GUG、CAC、UCG、 AGC、ACA、UGU、AUC、UUG等使用多；
细胞内tRNA的含量
外源基因上的密码子在大肠杆菌细胞 中获得最佳表达的两种策略
⑴外源基因全合成
第一节 基因表达的机制
一、有效表达的三个环节 1.转录起始（关键和限速步骤） 转录 宿主RNA聚合酶 启动子
2.mRNA的延伸与稳定性
非特异性终止:衰减子,抗终止序列 正确终止转录 终止序列 mRNA稳定性与Poly(A)尾有关 载体上添加 Poly(A)掺入信号 宿主RNase缺失,增强mRNA稳定性
（五）整合型外源蛋白
将外源基因整合到染色体的非必需编码 区，使之不干扰宿主细胞的正常生理代 谢。 同源重组：重组对之间需要有同源性。 调节这一过程的蛋白（如大肠杆菌中的 RecA）不是序列专一性的，而是同源依 赖的。经常设计长的同源区域。
四、在大肠杆菌高效表达目的基因的策略
Hale Waihona Puke 1.优化表达载体设计 ⑴启动转录起始的启动子序列 ⑵决定mRNA翻译的SD序列的优化 2.提高稀有密码子tRNA的表达作用 如：Pro CCG CCC CCU和CCA
基因本身的转录效率下降；
如果外源基因下游紧接有载体上的其它重要基因或DNA功能区域，如选择性 标记基因和复制子结构等，则RNA聚合酶在此处的转录可能干扰质粒的复制及其 它生物功能，甚至导致重组质粒的不稳定性；
过长的mRNA往往会产生大量无用的蛋白质，增加工程菌无谓的能量消耗； 更为严重的是，过长的转录物往往不能形成理想的二级结构，从而大大降低 外源基因编码产物的翻译效率
3．以包涵体形式表达目的蛋白的操作
如果未进行特殊设计（如分泌型表达或 融合型表达），外源基因在大肠杆菌中 表达的蛋白量占细胞总蛋白量20%以上时 ，表达产物一般倾向于形成包涵体。因 此，以包涵体形式表达目的基因操作的 关键就是选择高表达的载体。
（三）分泌型异源蛋白的表达
在大肠杆菌中表达的异源蛋白按其在细胞 中的定位可分为两种形式：即以可溶性或 不溶性（包涵体）状态存在于细胞质中； 或者通过运输或分泌方式定位于细胞周质 ，甚至穿过外膜进入培养基中。 蛋白产物N端信号肽序列的存在是蛋白质分 泌的前提条件。
1．分泌表达形式的优点
⑴目的蛋白稳定性高， 重组人胰岛素原若分泌到细胞周质中，其 稳定性大约是在细胞质中的10倍 ⑵目的蛋白易于分离 ⑶目的蛋白末端完整，N端的甲硫氨酸残基 可在信号肽的剪切过程中被有效除去。
2．分泌表达形式的缺点
相对其它生物细胞而言，大肠杆菌的蛋 白分泌机制并不健全。外源真核生物基 因很难在大肠杆菌中进行分泌型表达， 少数外源基因既便能分泌表达，但其表 达率通常要比包涵体方式低很多，因此 目前用于产业化的异源蛋白分泌型重组 大肠杆菌尽管有，但并不普遍。
第三节 外源基因在酵母菌中的表达
一、酵母菌作为表达外源基因受体菌的 特征 1．酵母菌的分类学特征 酵母菌（Yeast）是一群以芽殖或裂殖方 式进行无性繁殖的单细胞真核生物。
2． 酵 母 菌 表 达 外 源 基 因 的 优 势
全基因组测序，基因表达调控机 理比较清楚，遗传操作简便。 能将外源基因表达产物分泌至培 养基中
（二）以包涵体形式表达目的蛋白的优缺点
1．包涵体表达形式的优点： 包涵体的水难溶性及其密度远大于其 它细胞碎片和细胞成分。 大肠杆菌的蛋白酶降解作用基本上对 异源重组蛋白的稳定性已构不成威胁 。
2．包涵体表达形式的缺点
包涵体变性复性操作的技术难题，尤其 当目标蛋白分子中的Cys残基数目较高时 ，体外复性蛋白质的成功率相当低，一 般不超过30%。
SD序列
核糖体小亚基 上的16S-rRNA
mRNA
起始密码
原核生物mRNA与核糖体结合的分子机制
1．SD序列的影响 SD序列与16S rRNA的碱基互补性
–一般来说，mRNA与核糖体的结合程度越
强，翻译的起始效率就越高，而这种结合程
度主要取决于SD序列与16S rRNA的碱基互
补性，其中以GGAG四个碱基序列尤为重要
。对多数基因而言，上述四个碱基中任何一
个换成C或T，均会导致翻译效率大幅度降
低
2．SD序列与起始密码子之间的序列的影响
SD序列下游的碱基若为AAAA或UUUU，翻译效率最 高；而CCCC或GGGG的翻译效率则分别是最高值的 50%和25%。紧邻AUG的前三个碱基成份对翻译起始 也有影响，对于大肠杆菌b-半乳糖苷酶的mRNA而言 ，在这个位置上最佳的碱基组合是UAU或CUU，如果 用UUC、UCA或AGG取代之，则酶的表达水平低20 倍
3.提高外源基因mRNA的稳定性 减少核酸外切酶可能对外源基因的切割 作用 改变外源基因mRNA的结构，使之不易被 降解
4.提高外源基因表达产物的稳定性 使用蛋白水解酶缺陷宿主 分泌型载体 对外源蛋白中水解酶敏感序列修饰和改造 融合蛋白 5.优化发酵过程 工艺：选用合适的发酵罐 生物方面 ⑴O2 PH.T.培养基成分 ⑵表达条件 先成长后表达 ⑶表达量 菌体密度X 单菌表达水平
4．目的蛋白溶解性好，由于受体蛋白的 存在，融合蛋白往往能在胞内形成良好 的空间构象，且大多具有水溶性和一定 的生物活性。 5．目的蛋白需要回收，融合蛋白需要裂 解和进一步分离，才能获得目的蛋白。 在实际生产中，产品主要的成本往往就 在该步骤。
（四）寡聚型异源蛋白的表达
随着重组质粒拷贝数的不断增加，受体 细胞内的大部分能量和原料被用于合成 所有的重组质粒编码蛋白，而细胞的正 常生长代谢却因能量受到影响。
融合蛋白 分泌蛋白表达系统 包涵体表达系统 使用蛋白水解酶基因缺陷型受体细胞
5.目的基因的沉默
1）位置效应 甲基化程度高，转录活性低的异染色质上 2）转录水平基因沉默 启动子甲基化和外源基因的异染色质化
重复序列(repeat sequences)可导致自身甲基化
3）转录后水平基因沉默 共抑制 (cosuppression)是转录后水平基因沉默的一
（三）融合型异源蛋白的表达
融合蛋白:将外源基因与受体菌自身的蛋白质 编码基因拼接在一起，并作为一个开放型阅读 框架进行表达。 在这种融合蛋白结构中，通常受体细菌的蛋白 部分位于N端，异源蛋白位于C端。 通过在DNA水平上人工设计引入的蛋白酶切割 位点或化学试剂特异性断裂位点，可以在体外 从纯化的融合蛋白分子中释放回收异源蛋白。
50%而UUG只及AUG的25%。
从AUG开始的前几个密码子碱基序列也至关重要，至少这一序列