基因的表达调控(精)
第五章基因表达的调控(Regulationandcontrolofgene
4．转录起始的复合调控
在大肠杆菌的许多操纵子中，基因 的转录不是由单一因子调控的，而是通 过负调控因子和正调控因子进行复合调 控。典型例子：糖代谢有关的操纵子，
如lac 操纵子。
19
2.转录起始的负调控
操纵子（operon）：一个多顺反子转 录单位与其调控序列即构成操纵子。
乳糖操纵子（lactose operon,lac）
是原核生物基因转录负调控的最典型模式。
20
乳糖操纵子(lac operon)的结构
调控区
结构基因
P OZ YA
DNA
阻遏基因I
操纵元件 启动子
CAP结合位点
第五章 基因表达的调控
( Regulation and control of gene expression )
1
概述
2
一、基因表达的概念 基因表达 ( gene expression)
生物基因组中结构基因所携带的遗 传信息，经过转录、翻译等一系列过程， 合成具有特定的生物学功能和生物学效 应的蛋白质的全过程。
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
21
仅有葡萄糖 葡萄糖耗完， 有乳糖存在
22
-10
+1
+10
+20
+30
.
.
.
.
.
5′ATGTTGTGTGGAATTGTGAGCGGATAACAATTTCACACAGGAA 3′
3′TACAACACACCTTAACACTCGCCTATTGTTAAAGTGTGTCCTT 5′
要识别相当数量的启动区，需依赖数目繁多的辅助
蛋白（如б因子）完成这些功能。 启动区序列：保守序列
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。
基因表达的调控机制
基因表达的调控机制基因表达的调控机制是生物体内一项至关重要的生物学过程。
简单来说，基因表达是指DNA中的基因通过转录和翻译过程转化为蛋白质的过程。
然而，为了细胞能够适应不同的环境条件和生理需要，基因表达必须受到严格的调控。
这种调控涉及到多种复杂的机制，包括转录调控、翻译调控以及后转录调控等多个层面。
转录调控转录调控是基因表达调控的第一道关卡。
在这个过程中，转录因子起着关键的作用。
转录因子是一类能够结合到某一特定基因的DNA 序列上，并影响该基因转录水平的蛋白质。
转录因子可以通过激活或抑制基因的转录来调控基因表达。
此外，某些细胞内外的信号分子也可以影响转录因子的活性，从而进一步调节基因的表达水平。
翻译调控在基因转录成RNA的过程之后，RNA还需要翻译成蛋白质。
在这一过程中，翻译调控起着重要作用。
例如，微小RNA（miRNA）是一类能够与靶标RNA结合并影响其翻译的小分子RNA。
miRNA通过与靶标RNA相结合，可以导致靶标RNA被降解或抑制其翻译，从而影响特定蛋白质的合成。
后转录调控除了转录和翻译调控外，基因表达的调控还涉及到后转录调控。
在这一层面上，mRNA的稳定性和修饰起着重要作用。
例如，RNA剪接是一种常见的后转录调控机制，它指的是在RNA合成过程中，部分RNA 序列被切除或保留，从而形成不同的mRNA亚型。
这种剪接过程可以产生出多种不同的蛋白质异构体，进而增加基因的功能多样性。
表观遗传调控除了以上述的主要调控机制外，表观遗传调控也是基因表达调控中的重要环节。
表观遗传调控指的是通过DNA和染色质的化学修饰来影响基因表达的过程。
这些化学修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰等，可以影响染色质的结构和稳定性，从而影响基因的转录和翻译。
综上所述，基因表达的调控机制是一个极为复杂和精密的过程，涉及到转录调控、翻译调控、后转录调控以及表观遗传调控等多个层面。
通过这些调控机制，细胞可以根据外界环境和内部信号来调整基因表达的水平，以适应不同的生理需求，保持生物体内稳态的平衡。
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。
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
基因表达的调控基因表达的调控是生物体中基因活动的一个重要过程，通过调控基因的表达水平，维持细胞的功能和稳态。
基因表达调控涉及多个层次，包括转录水平、转译水平和后转录水平等。
下面将对这些层次的基因表达调控进行详细介绍。
一、转录水平调控转录水平调控指的是通过调节基因的转录过程来控制基因表达的水平。
主要的调控方式包括转录激活和转录抑制。
转录激活因子可以与DNA结合，促进转录因子的结合，从而增强转录过程，而转录抑制因子则能够与DNA或转录因子结合，阻碍转录的进行。
此外，染色质的结构也会对基因的转录起到重要的调控作用，如DNA甲基化、组蛋白修饰等都可以改变染色质的状态，进而影响基因的表达。
二、转译水平调控转译水平调控是指调控基因的转录产物（mRNA）的转译过程。
在细胞中，mRNA需要被翻译成蛋白质才能发挥作用。
转译的调控主要包括转录后修饰和mRNA降解两个方面。
在转录后修饰中，mRNA会经历剪接、剪接调控、RNA编辑等多个步骤，来改变它的结构和功能。
而mRNA降解则通过一系列核酸酶的作用，将mRNA降解成短的片段，从而控制基因的表达。
三、后转录水平调控后转录水平调控是指基因表达的调控发生在转录和转译之后的过程。
在这个阶段，蛋白质会经历一系列的修饰和定位过程，以实现其特定的功能。
这些修饰包括糖基化、磷酸化、乙酰化等，它们可以改变蛋白质的稳定性、定位和相互作用等性质。
此外，许多蛋白质需要通过蛋白酶的作用进行裂解，形成活性的多肽或蛋白质片段。
总结起来，基因表达的调控是一个复杂而精细的过程，涉及多个层次的调控机制。
通过转录水平的调控，可以控制基因的转录过程和染色质的结构状态；通过转译水平的调控，可以调节mRNA的转译和降解过程；而后转录水平的调控，则调节了蛋白质的修饰和定位等过程。
这些调控机制相互作用，共同维持了细胞内基因表达的平衡，保证了生物体的正常功能。
基因表达的调控不仅对细胞发育和生理功能具有重要的影响，还与疾病的发生和进展密切相关。
基因的表达与调控机制
基因的表达与调控机制基因是生命的基本单位，它们携带着生物体遗传信息的蓝图。
然而，基因的表达并不是一成不变的，而是受到复杂的调控机制的影响。
这些调控机制控制着基因的激活和抑制，从而决定了生物体的特征和功能。
本文将探讨基因的表达与调控机制的一些重要方面。
一、转录调控转录是基因表达的第一步，它是将DNA转录成RNA的过程。
在这个过程中，转录因子起着重要的作用。
转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，它们能够通过与DNA序列特定区域结合来调控基因的转录。
转录因子的结合可以激活或抑制基因的转录，从而影响基因的表达水平。
此外，转录因子之间的相互作用也可以影响基因的表达。
这种转录调控机制的复杂性使得基因表达能够对环境变化作出快速响应。
二、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来调控基因表达。
其中，DNA 甲基化是一种重要的表观遗传调控方式。
DNA甲基化是指在DNA分子上加上甲基基团，从而影响基因的表达。
DNA甲基化通常会导致基因的沉默，因为甲基化的DNA序列会阻碍转录因子的结合。
此外，组蛋白修饰也是一种常见的表观遗传调控方式。
组蛋白是一种与DNA紧密结合的蛋白质，它可以通过翻译和修饰来调控基因的表达。
例如，乙酰化和甲基化等修饰可以影响组蛋白的结构和功能，从而影响基因的转录。
三、非编码RNA调控除了蛋白质编码基因外，还存在着一类不编码蛋白质的RNA，称为非编码RNA。
非编码RNA在基因调控中起着重要的作用。
其中，微小RNA（miRNA）是一类常见的非编码RNA。
miRNA可以与mRNA结合，从而抑制其翻译过程，进而影响基因的表达。
此外，长非编码RNA（lncRNA）也可以通过多种机制调控基因表达。
lncRNA可以与DNA、RNA和蛋白质相互作用，从而影响基因的转录和翻译。
四、环境因素对基因表达的影响环境因素对基因表达的调控也是一个重要的研究领域。
环境因素可以通过转录因子、表观遗传调控和非编码RNA等机制来影响基因的表达。
第五章 基因的表达调控
小分子调节物：辅阻遏物（Corepressor）
可诱导的操纵元：
抑制
诱导
阻遏
基因表达调控的四种基本模式
Negative control
Positive control
Induction
Inducer
负控诱导系统
Inducer
正控诱导系统
色氨酸操纵子--负调控 转录起始、终止的调控
5.1.1 操纵子（operon）学说
操纵子（操纵元）：原核生物染色体上一 组连续排列、协调表达、功能相关的基因。
是基因表达和调控的一个完整单元，包括 调节基因，启动子，操作基因和结构基因。
操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出, 获1965年诺贝尔 生理学和医学奖。
Summary: high lactose, low glucose
CAP
5.1.4 色氨酸操纵子（trp operon）
现象: (合成底物的酶只有在底物缺少情况下才出现）
大肠杆菌培养基中无色氨酸，色氨酸合成酶出现 大肠杆菌培养基中加入色氨酸，色氨酸合成迅速停止
问题： 色氨酸与色氨酸合成酶的关系？ 色氨酸的角色？
衰减子的结构
衰减子（attenuator）：一个受到翻译控制的转录终止 子结构。
特 征：
色氨酸操纵子mRNA前导（leader）序列中有一个编码14个氨 基酸的开放阅读框架，其中存在两个连续的色氨酸密码子；
在下游相隔42个碱基处，存在一个不依赖 ρ 因子的终止子结 构（衰减子序列）
作 用：提前终止转录，调节基因表达
CAP CAP CAP CAP 无葡萄糖，cAMP浓度高， 与CAP结合，促进转录
第六章基因表达调控
基因表达伴随时间顺序所表现出得这种分 布差异,实际上就是由细胞在器官得分布决定得, 所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell or tissue specificity)。
同一个体内得不同器官、组织、细胞得差异 性得基础就是特异得基因表达或称为差异基因表 达(differential gene expression)。
结合位点:双螺旋DNA得大小沟
2)蛋白质-蛋白质相互作用 绝大多数调节蛋白质结合DNA前,需通过蛋白质
-蛋白质相互作用,形成二聚体(dimer)或多聚体 (polymer)。
二聚化就是指两个相同得分子形成得二聚体。 同(质)二聚体 异(质)二聚体
(五)基因表达调控就是多层次得复杂调节
第二节 原核生物得基因表达调控
第六章基因表达调控
基因表达调控:
生物体通过特定得蛋白质与DNA、蛋白质与 蛋白质之间得相互作用来控制基因就是否表达,或 调节表达产物得多少以满足生物体得自身需求以 及适应环境变化得过程。
第一节 基因表达调控得基本规律
(一)基因表达具有时空特异性
按功能需要，某一特定基因的表达严格按 特定的时间顺序先后发生，称之为基因表达的 时间特异性(temporal specificity)。
(二)诱导表达和阻遏表达就是基因表达调控得 普遍方式
按对刺激得反应性,基因表达得方式分为:
1、组成性表达
某些基因在一个个体得几乎所有细胞中持 续表达,通常被称为管家基因(housekeeping gene)。
无论表达水平高低,管家基因较少受环境因素 影响,而就是在个体各个生长阶段得大多数或几乎 全部组织中持续表达,或变化很小。区别于其她基 因,这类基因表达被视为基本(组成性)基因表达 (constitutive gene expression)。
基因表达的调控
基因表达调控(gene regulation或gene control)：对 基因表达调控 或 ： 基因表达过程的调节。 基因表达过程的调节。 基因表达的组织特异性(tissue specificity)： 基因表达的组织特异性(tissue specificity)：不同组 织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因 织细胞中不仅表达的基因数量不相同， 表达的强度和种类也各不相同。 表达的强度和种类也各不相同。 基因表达的阶段特异性(stage specificity)： 基因表达的阶段特异性(stage specificity)：细胞分 化发育的不同时期，基因表达的情况是不相同的。 化发育的不同时期，基因表达的情况是不相同的。
魔斑的主要作用： 魔斑的主要作用： (1) ppGpp—四磷酸鸟苷(魔斑I magic spot I) ppGpp—四磷酸鸟苷(魔斑I 调控一些反应的效应物，主要功能是： 调控一些反应的效应物，主要功能是： 抑制rRNA基因的启动子与RNA聚合酶与结合的专一性 基因的启动子与RNA聚合酶与结合的专一性； ① 抑制rRNA基因的启动子与RNA聚合酶与结合的专一性； 抑制多数或大多数基因转录的延伸。 ② 抑制多数或大多数基因转录的延伸。 (2) pppGpp—五磷酸鸟苷(魔斑II magic spot II) pppGpp—五磷酸鸟苷(魔斑II 当细胞缺乏氨基酸时产生ppGpp， 当细胞缺乏氨基酸时产生ppGpp，可在很大范围内做出应急 反应，如抑制核糖体和其他大分子的合成， 反应，如抑制核糖体和其他大分子的合成，活化某些氨基酸操 纵子的转录表达，抑制与氨基酸运转无关的转运系统， 纵子的转录表达，抑制与氨基酸运转无关的转运系统，活化蛋 白水解酶等。 白水解酶等。 空转反应（ reaction） 空载tRNA 空转反应（idling reaction）－空载tRNA 松驰型突变（relaxed(rel)mutants） 松驰型突变（relaxed(rel)mutants） 应急因子（ factor） 应急因子（stringent factor）：RelA
基因的表达调控
基因的表达调控基因是生物体中将遗传信息传递给后代的基本单位。
然而，仅仅拥有基因并不足以决定生物的特征和功能，还需要基因的表达调控来确保基因在合适的时间和地点发挥作用。
基因的表达调控是一种高度复杂且精细的过程，可以通过多种机制来实现。
一、转录调控转录是指DNA中的基因信息被转录成RNA的过程。
在这一过程中，转录因子起着至关重要的作用，它们能够与DNA序列结合，调控基因的转录活性。
转录因子可以促进或抑制转录过程，在基因表达中起着“开关”的作用。
转录因子的活性受多种因素影响，包括细胞外信号传导、环境因素以及其他基因的表达状态。
通过转录调控，细胞可以对内外环境做出及时反应，实现基因表达的精确控制。
二、转录后调控转录后调控指的是对转录产物RNA的调控过程。
在这一阶段，通过RNA剪接、RNA修饰以及RNA降解等机制，细胞可以控制RNA在核内或细胞质内的存在时间及功能。
RNA剪接是一种重要的调控机制，通过对RNA前体分子的切割和拼接，可以产生不同的转录产物。
这样一种巧妙的调控方式，能够增加基因的功能多样性，实现细胞在不同发育阶段或环境中的适应性。
三、转译调控转译是指RNA通过蛋白质合成的过程。
转译调控主要通过调控RNA的翻译速率和蛋白质的稳定性来实现。
细胞可以通过调节转译复合物的组装以及启动子序列的变化来控制蛋白质的合成速率。
此外，蛋白质的稳定性也受到多种因素的影响，如泛素化与去泛素化等调控机制。
通过转译调控，细胞可以根据需要合成适量的蛋白质，维持正常的生理功能。
四、表观遗传调控表观遗传调控是指通过修改染色质的结构和化学修饰来调控基因表达。
这些结构和修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA 等。
DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，它通过在DNA上结合甲基基团来沉默基因的表达。
组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化等，它们可以改变染色质的紧密程度，影响基因的可及性。
非编码RNA则通过与DNA或RNA相互作用，影响基因的转录和翻译过程。
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。
基因表达精细调控
切切除bla基因（β内酰胺酶基因），该质粒转入E.coliM15ΔglyA中，并印 记培养于DM平板和加入氨苄青霉素的LB平板上，筛选生于DM平板上而 LB平板中不生长的阳性转化子。
新BioBrick的golden gate 组装方式
• 合成启动子的构建及筛选。启动子的强度筛选：一 般将启动子上连接荧光基团(GFP\ECitrine\mCherry) 作为启动子强度指标标记。
• 合成启动子的相关分析 1. promoter sequencing&determination of expression
levels
2. Physiological characterization(biomass\production activity\yield)
分析方法
1.Dry Cell Weight(DCW)法： 1OD600=0.3gDCWL-1 在培养基中检测葡萄糖和乙酸盐的浓度，根据下列公式可计算出生物量得率YX/S：
2.特异性底物吸收速率qs：
qs代表每小时每克底物每克碳， 3.最高生长速率μmax： X代表特定时间的对应菌体OD600值
结果
• 基因调控：涉及基因的启动/关闭，转录翻译的活性增 加/降低。可以在转录、转录后加工及翻译阶段进行人 工干预，从而达到预期的基因表达活性。
• 近20年来随着分子生物学等相关研究的不断深入，基 因工程的研究和应用也获得了巨大进展。
• 单纯从技术角度来说，控制特定性状目的基因的分离 已不再是基因工程的瓶颈。由于转基因在受体中的表 达存在位置效应, 加上定点整合技术在高等生物中尚未 突破, 使得外源基因在基因工程菌中表达的精确调控与 人们预期的目标仍有较大差距。因此, 微生物基因工程 的下一步应该集中在工业微生物转基因表达的精确调 控上。
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Gene Regulation
Part II: Eukaryotes
第七章 真核生物基因的 表达调控
（Gene Regulation in Eukaryotes）
主要内容
第一节 真核生物基因表达调控概述 第二节 DNA水平的表达调控 第三节 转录水平的表达调控 第四节 其他水平上的表达调控
真核生物
真核生物主要由多细 胞组成。食物来源和代谢 途径相对比较稳定。但是 由于它们多为多细胞有机 体，在个体发育中出现细 胞分化，而不同类型的细 胞在质和量上对蛋白质的 需求是不同的。因而，激 素水平和发育阶段是其基 因表达调控的主要信号。
真核生物和原核生物细胞结构的不同，导致其 基本生活方式完全不同，所以在基因表达调控上各 具特点。
真核基因表达调控的最显著特征是程序调控、
按“既定方针办”。在特定时间和特定的细胞中
激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、
不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和
器官在一定的环境条件范围内保持正常生理功能， 期间仅极少基因间接或直接受环境因素的影响。
这一特点使真核在千变万化的环境下，主要组织
或器官仍能维持正常功能。------“处世不惊”
பைடு நூலகம்、真核生物基因表达调控的种类
1、根据基因表达调控的性质可分为两大类：
第一类是瞬时调控或称为可逆调控，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，及细胞周期不同 阶段中酶活性和浓度的调节。 第二类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。
糖体，以满足卵裂期和胚胎期合成大量蛋白质的需要。
三、基因重排（gene re-arrangement）
将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近 的位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。
通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫 球蛋白结构基因的表达。
免疫球蛋白由B-淋巴细胞合成，其肽链主要由可 变区（ V 区）、恒定区（ C 区）以及两者之间的 连接区（J区）组成。
基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现 象。它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足 生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。 例如： 非洲爪蟾的卵母细胞中原有 rDNA 约 500 个拷贝，
在减数分裂Ⅰ的粗线期，基因开始迅速复制，到双线期拷 贝数约为 200 万个，扩增近 4000 倍，可用于合成 1012 个核
DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，存在 于所有高等生物中。DNA甲基化能关闭某些基因的
活性，而去甲基化则诱导了基因的重新活化与表达。
DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、 DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变， 从而控制基因表达。
1．DNA甲基化的主要形式
DNA 甲基化主要形成 5甲基胞嘧啶（5-mC）和少量 的N6-甲基腺嘌呤（N6-mA） 及7-甲基鸟嘌呤（7-mG）。
2、根据基因表达调控在同 一事件中发生的先后次 序又可分为：
DNA水平的调控 Gene Regulation at DNA level
转录水平的调控 Transcriptional Regulation 转录后水平的调控 Post transcriptional Regulation
翻译水平的调控 Translational Regulation
第一节 真核生物基因表达调控 概述
（Introduction of Gene Regulation in Eukaryotes）
一、调控的细胞学基础
原核生物
原核生物一般为自由生 活的单细胞有机体。直接 暴露在变化莫测的环境中， 食物供应无保障，只有根 据环境条件的变化而改变 其代谢途径，才能维持自 身的生存和繁衍。因而， 营养条件和环境因素是其 基因表达调控的主要信号。
真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：
日常型（maintenance）甲基转移酶：在甲基化母链 指导下可使半甲基化的 DNA甲基化。例如 : DNA复 制之后新链的甲基化。 从头合成（de novo synthesis）甲基转移酶：催化未 甲基化的 CpG 成为 mCpG ，不需要母链指导，但速 度很慢。
真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG、CpXpG、 CCA/TGG 和 GATC 中。其中， CpG 二核苷酸通常成串出 现在DNA上，因而被称为CpG岛（CpG island）。它们大 多位于结构基因启动子的核心序列和转录起始点，其中有 60~90%的CpG 被甲基化， 。
2、真核生物甲基化酶的分类
人类基因组中免疫球蛋白基因主要片段 的数量比较
所有Ig分子都含有两类轻链中的一类，即κ型或λ 型。
V 、 C 和 J 基因片段在胚胎细胞中相隔较远。编码产 生免疫球蛋白的细胞发育分化时，通过染色体内 DNA重组把4个相隔较远的基因片段连接在一起，从 而产生了具有表达活性的免疫球蛋白基因。
四、DNA的甲基化与基因活性调控
对于原核生物而言，既无充足的能源贮备，又 无高等植物制造有机物的本领，也不能象动物一样 主动获取食物。因此，调控是为了适应环境，获取 营养，达到生存最优化。调控特点体现一个“快” 字，快速适应环境，获取营养，合成必需蛋白质、 降解不必要成分。这是长期进化，获得的适应应变 能力。-------适应环境获取营养、解决“温饱”问题
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。 例如：在蛔虫胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。在高
等动植物中，尚未发现类似现象。
二、基因扩增（Gene amplification）
蛋白质加工水平的调控 Protein maturation and Processing
第二节 DNA水平的基因表达调控
（Gene Regulation at DNA level）
基因丢失
基因扩增 基因重排
DNA甲基化状态与调控 染色体结构与调控
一、基因丢失（Gene loss）
在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因