第七章基因表达与调控下真核基因表达调控一般规律
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)。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（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。原核生物中不存在严格的空间间 隔，转录和翻译是相偶联的。
（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。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
5. 发育调控的复杂多基因家族 （1.）珠蛋白基因的基本结构 （2.）人不同发育期珠蛋白基因的表达
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
二. 真核基因的断裂结构 1. 断裂基因interrupted gene：在一个结构基因中，
编码一个蛋白质不同区域的各个外显子并不连续排列 在一起，而被长度不等的内含子所隔开。
2. 分类：
（1） 串联重复多基因家族
组蛋白、tRNA rRNA
（2） 分散重复多基因家族
Alu 家族
（3） 不同组织、细胞类型、发育时期表 达的多基因家族
同工酶（珠蛋白）
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
3. 简单多基因家族
研究发现，不同真核生物的rRNA转录起始位点邻近 的序列完全不同——RNA聚合酶 I 启动子区有较大变异。
二. 基因家族 gene family 1. 概念 基因组中来源相同、结构相似、功能相
关的一组基因成为基因家族（gene family）。 一些基因彼此靠近，成串地排列在一起，这 种基因排列结构叫基因簇（gene cluster）。 在基因家族结构中经常会看到基因簇结构。
基因簇——多顺反子结构
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
的调控作用 ② 基因修饰对基因表达的调控作用 ③ 基因丢失 ④ 基因扩增 ⑤ 基因重排
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（2） 转录水平的调控
① 转录水平的调控是真核基因表达调控中 最重要的环节，大多数生物基因在转录水平的 调控是决定细胞质中mRNA水平的一个最重要方 式，调控主要通过反式作用因子和RNA聚合酶 的相互作用来实现。
② 真核生物基因转录调控的三大要素：
DNA调控单元
调控蛋白
RNA合成酶
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（3） 转录后水平的调控 转录后水平的调控一般是指基因转录后对转
录产物进行一系列修饰、加工过程，主要包括 mRNA选择性剪切、胞内定位以及mRNA稳定性调 节
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
2. 外显子与内含子的连接区 大多数内含子都有特异的保Байду номын сангаас序列，其5ˊ端为
GT，，3ˊ端为AG。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
3. 外显子与内含子的可变调控 （1）组成型剪接 （2）选择性剪接
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
三. 真核生物DNA水平上的基因表达调控 是真核生物发育调控的一种形式，包括基
（4）翻译水平的调控
① 翻译水平的调控主要是控制mRNA的稳 定性和mRNA翻译的起始频率，是一种迅速控 制基因表达的方式，是各种高等生物广泛采 用的调控方式。
② 翻译水平上的调控机制大致可以分为 两种类型：
固定装置式调控
非固定装置式调控
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（5） 翻译后水平的调控 mRNA翻译的产物－－新生多肽链大多 是没有生物学活性的，必须经过加工、修饰 才能成为有活性的蛋白质
（2）真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋 白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（3）高等真核细胞DNA中很大部分是不转 录的，有由几个或几十个碱基组成的DNA重 复序列，基因中还有不翻译的内含子。
（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，原核生物没有这 种能力。
rRNA基因具有转录的种属特异性。 rRNA基因的特点：
以基因家族、基因簇的形式串联排列，外显子较为 保守，内含子的长度和序列有较大差异。
（1.）细菌的rRNA基因家族
（2.）脊椎动物的rRNA基因家族
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
4. 复杂多基因家族 特点： （1）由几个相关基因家族构成 （2）基因家族之间由间隔序列隔开 （3）独立转录
1. 真核生物基因表达调控与原核不同点在于：
（1）转录激活与染色体转录区特定结构相 适应 （2）正性调节占主导 （3）转录与翻译在空间上的分离 （4）更多、更复杂的调控蛋白 2. 真核基因表达调控的主要步骤
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（1） DNA水平的调控 ① 染色质（chromatin）结构对基因表达
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
第一节 真核生物的基因结构与转录活性
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
一.真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译 及DNA空间结构等方面存在的差异
（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。
因丢失、扩增、重排和移位等方式，通过消除 或变换某些基因并改变它们的活性。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
1. “开放”型活性染色质结构对转录的影响
核小体结构的消除或改变、DNA分子从右旋型 变为左旋型等，使结构基因暴露，促进转录因子与启 动子结合，诱发基因钻录。
2. 基因扩增：指某些基因的拷贝数专一性大量增 加的现象，它使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。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（5）在原核生物中，转录的调节区都很小， 大都位于转录起始位点上游不远处，调控蛋白 结合到调节位点可直接促进或抑制RNA聚合酶 对它的结合。在真核生物中，基因转录的调节 区则大得多，它们可能远离核心启动子几百甚 至上千个碱基对。调节区可与调节位点结合， 但并不直接影响启动子区对于RNA聚合酶的接 受程度，而是通过整个所控制基因5’上游区 DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。
（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。原核生物中不存在严格的空间间 隔，转录和翻译是相偶联的。
（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。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
5. 发育调控的复杂多基因家族 （1.）珠蛋白基因的基本结构 （2.）人不同发育期珠蛋白基因的表达
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
二. 真核基因的断裂结构 1. 断裂基因interrupted gene：在一个结构基因中，
编码一个蛋白质不同区域的各个外显子并不连续排列 在一起，而被长度不等的内含子所隔开。
2. 分类：
（1） 串联重复多基因家族
组蛋白、tRNA rRNA
（2） 分散重复多基因家族
Alu 家族
（3） 不同组织、细胞类型、发育时期表 达的多基因家族
同工酶（珠蛋白）
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
3. 简单多基因家族
研究发现，不同真核生物的rRNA转录起始位点邻近 的序列完全不同——RNA聚合酶 I 启动子区有较大变异。
二. 基因家族 gene family 1. 概念 基因组中来源相同、结构相似、功能相
关的一组基因成为基因家族（gene family）。 一些基因彼此靠近，成串地排列在一起，这 种基因排列结构叫基因簇（gene cluster）。 在基因家族结构中经常会看到基因簇结构。
基因簇——多顺反子结构
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
的调控作用 ② 基因修饰对基因表达的调控作用 ③ 基因丢失 ④ 基因扩增 ⑤ 基因重排
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（2） 转录水平的调控
① 转录水平的调控是真核基因表达调控中 最重要的环节，大多数生物基因在转录水平的 调控是决定细胞质中mRNA水平的一个最重要方 式，调控主要通过反式作用因子和RNA聚合酶 的相互作用来实现。
② 真核生物基因转录调控的三大要素：
DNA调控单元
调控蛋白
RNA合成酶
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（3） 转录后水平的调控 转录后水平的调控一般是指基因转录后对转
录产物进行一系列修饰、加工过程，主要包括 mRNA选择性剪切、胞内定位以及mRNA稳定性调 节
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
2. 外显子与内含子的连接区 大多数内含子都有特异的保Байду номын сангаас序列，其5ˊ端为
GT，，3ˊ端为AG。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
3. 外显子与内含子的可变调控 （1）组成型剪接 （2）选择性剪接
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
三. 真核生物DNA水平上的基因表达调控 是真核生物发育调控的一种形式，包括基
（4）翻译水平的调控
① 翻译水平的调控主要是控制mRNA的稳 定性和mRNA翻译的起始频率，是一种迅速控 制基因表达的方式，是各种高等生物广泛采 用的调控方式。
② 翻译水平上的调控机制大致可以分为 两种类型：
固定装置式调控
非固定装置式调控
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（5） 翻译后水平的调控 mRNA翻译的产物－－新生多肽链大多 是没有生物学活性的，必须经过加工、修饰 才能成为有活性的蛋白质
（2）真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋 白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（3）高等真核细胞DNA中很大部分是不转 录的，有由几个或几十个碱基组成的DNA重 复序列，基因中还有不翻译的内含子。
（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，原核生物没有这 种能力。
rRNA基因具有转录的种属特异性。 rRNA基因的特点：
以基因家族、基因簇的形式串联排列，外显子较为 保守，内含子的长度和序列有较大差异。
（1.）细菌的rRNA基因家族
（2.）脊椎动物的rRNA基因家族
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
4. 复杂多基因家族 特点： （1）由几个相关基因家族构成 （2）基因家族之间由间隔序列隔开 （3）独立转录
1. 真核生物基因表达调控与原核不同点在于：
（1）转录激活与染色体转录区特定结构相 适应 （2）正性调节占主导 （3）转录与翻译在空间上的分离 （4）更多、更复杂的调控蛋白 2. 真核基因表达调控的主要步骤
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（1） DNA水平的调控 ① 染色质（chromatin）结构对基因表达
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
第一节 真核生物的基因结构与转录活性
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
一.真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译 及DNA空间结构等方面存在的差异
（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。
因丢失、扩增、重排和移位等方式，通过消除 或变换某些基因并改变它们的活性。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
1. “开放”型活性染色质结构对转录的影响
核小体结构的消除或改变、DNA分子从右旋型 变为左旋型等，使结构基因暴露，促进转录因子与启 动子结合，诱发基因钻录。
2. 基因扩增：指某些基因的拷贝数专一性大量增 加的现象，它使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。
第七章基因表达与调控下真核基因 表达调控一般规律
（5）在原核生物中，转录的调节区都很小， 大都位于转录起始位点上游不远处，调控蛋白 结合到调节位点可直接促进或抑制RNA聚合酶 对它的结合。在真核生物中，基因转录的调节 区则大得多，它们可能远离核心启动子几百甚 至上千个碱基对。调节区可与调节位点结合， 但并不直接影响启动子区对于RNA聚合酶的接 受程度，而是通过整个所控制基因5’上游区 DNA构型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。