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原核生物基因的表达调控

原核生物基因的表达调控
原核生物基因的表达调控

原核生物基因的表达调控

中心法则——遗传信息的流动,从DNA→RNA→蛋白质的合成;是现代分子生物学及分子遗传学的最基本原理。

基因表达——指结构基因的开启与关闭,转录和翻译以及所有的加工过程(gene expression)。

任何影响基因的开启与关闭、转录和翻译过程速率的较直接的因素及其作用,就是对基因表达的调控(gene regulation)。

基因表达调控主要表现在以下二方面:一、转录水平上的调控二、转录后水平上的调控(mRNA加工成熟水平调控和翻译水平调控)。在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构、RNA聚合酶的功能、蛋白因子及其他小分子配基的相互作用。细菌的转录与翻译过程几乎发生在同一时间间隔内,转录与翻译相耦联。

原核生物基因表达调控主要发生在转录水平上。

操纵子是基因表达和调控的单元,典型的操纵子包括:

结构基因(除调节基因以外的所有基因),编码那些在某一特定的生物合成途径中起作用的、其表达被协同调控的酶。

调控元件,如操纵基因,是调节结构基因转录的一段DNA序列。调节基因,其产物能够识别调控元件,例如阻抑物,可以结合并调控操纵基因序列。

根据操纵子对调节蛋白(阻遏蛋白或激活蛋白的应答情况,课

可分为:正转录调控(正控制)和负转录调控(负控制)。

原核基因调控的主要特点:

原核生物通过特殊代谢物调节的基因活性主要分为可诱导和可阻遏两大类:

可诱导调节。是指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下,由原来关闭的状态转变为工作状态,即在某些物质的诱导下使基因活化。这类基因中最突出的例子是大肠杆菌的乳糖操纵子。

可阻遏调节。这类基因平时都是开启的,处在产生蛋白质或酶的工作过程中,由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭,阻遏了基因的表达。比如大肠杆菌中的色氨酸操纵子。

乳糖操纵子

大肠杆菌能利用乳糖作为碳源,而利用乳糖作为碳源的酶只有当乳糖成为惟一的碳源时才会被合成。

大肠杆菌乳糖操纵子(lactose operon)包括3个结构基因:Z、Y和A,以及启动子、控制子和阻遏子等。转录的调控是在启动区和操纵区进行的。

Jacob和Monod通过大量实验及分析,建立了现在已经被人们广泛接受的乳糖操纵子的控制模型。内容如下:

Z、Y、A基因产物由同一条多顺反子mRNA分子所编码。

该mRNA分子的启动区(P)位于阻遏基因(I)与操纵区(O)之间,不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达。

操纵区是DNA上的一小段序列(仅为26bp),是阻遏物的结合位点。

当阻遏物与操纵区相结合时,lacmRNA的转录起始受到抑制。

诱导物通过与阻遏物结合,改变其三维构象,使之不能与操纵区相结合,诱发lac mRNA的合成。

总之,lac 操纵子小结

1、通常情况(葡萄糖供应正常)阻遏蛋白与操纵序列结合,基因不转录。

2、细胞外的乳糖通过透性酶吸收到细胞内;细胞内的β-半乳糖苷酶将乳糖转变为异乳糖。异乳糖结合到乳糖阻抑物上使之从操纵序列上脱离,聚合酶迅速开始lacZYA基因的转录。这就是负控诱导。

3、然而,还需要细菌生长系统中缺少葡萄糖,使cAMP含量增加,才有足够量的cAMP与CRP结合形成CRP-cAMP复合物结合于Plac 上游。使DNA双螺旋发生弯曲,转录才可以有效地进行。

色氨酸操纵子

色氨酸操纵子模型结构:

结构基因:trpE、D、C、B、A;

调控结构:启动子、操纵子、前导序列、弱化子;阻遏物trpR基因:与trp操纵子相距较远;

1. trp操纵子的阻遏系统

trpR基因产物因此被称为辅阻遏蛋白(aporepressor)。除非培养基中有色氨酸,否则这个辅阻遏蛋白不会与操纵区结合。辅阻遏蛋白与色氨酸相结合形成有活性的阻遏物,与操纵区结合并关闭trp mRNA转录。

效应物分子色氨酸是trp操纵子所编码的生物合成途径的末端

当培养基中色氨酸含量较高时,它与游离的辅阻遏蛋白相结合,并使之与操纵区DNA紧密结合;当培养基中色氨酸供应不足时,辅阻遏物失去色氨酸并从操纵区上解离,trp操纵子去阻遏。

2. 弱化子与前导肽

在trp mRNA 5’端有一个长162bp的mRNA片段被称为前导区,其中123~150位碱基序列如果缺失,trp基因表达可提高6-10倍。mRNA合成起始以后,除非培养基中完全没有色氨酸,转录总是在这个区域终止,产生一个仅有140个核苷酸的RNA分子,终止trp基因转录。这个区域被称为弱化子,该区mRNA可通过自我配对形成茎-环结构。

分析前导序列发现,它包括起始密码子AUG和终止密码子UGA,能产生一个含有14个氨基酸的多肽,这个假设的多肽被称为前导肽。在前导序列的第10和第11位上有相邻的两个色氨酸密码子。组氨酸操纵子含有7个相邻的组氨酸密码子,苯丙氨酸操纵子也有7个苯丙氨酸密码子,这些密码子参与了操纵子中的转录弱化机制。

trp前导区的碱基序列已经全部测定,引人注目的是其中4个分别以1、2、3和4表示的片段能以两种不同的方式进行碱基配对,有时以1-2和3-4配对,有时只以2-3方式互补配对。RNaseT1降解实验(此酶不能水解配对的RNA)表明,纯化的trp前导序列中确有1-2和3-4的配对方式,由此定位的3-4配对区正好位于终止密码子的识别区,当这个区域发生破坏自我配对的碱基突变时有利于转录的

培养基中色氨酸浓度低,负载有色氨酸的tRNATrp就少,翻译通过两个相邻色氨酸密码子的速度就慢,当4区被转录完成时,核糖体才进行到1区(或停留在两个相邻的trp密码子处),前导区2-3配对,不形成3-4配对的终止结构,转录继续进行。

培养基中色氨酸浓度高,核糖体顺利通过两个相邻的色氨酸密码子,在4区被转录之前就到达2区,3-4区自由配对形成茎-环状终止子结构,转录停止。所以,弱化子对RNA聚合酶的影响依赖于前导肽翻译中核糖体所处的位置。

典型的操纵子和调控机制还有:半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子、阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答、二组分信号调控系统和信号转导、多启动子的调控的启动子。

转录过程涉及转录机器附着与DNA,识别启动子序列,起始RNA的合成,延伸和终止。转录的任何一步都受到调控。转录水平上以下其它调控方式:σ因子的调节作用、组蛋白类似蛋白的调节作用、转录调控因子的作用、抗终止因子的调节作用。

转录后调控

基因表达的转录调控是生物最经济的调控方式。但转录生成mRNA 以后,再在翻译或翻译后水平进行“微调”,是对转录调控的补充,它使基因表达的调控更加适应生物本身的需求和外界条件的变化。调控方式有:

1. 翻译起始的调控

2. mRNA稳定性对转录水平的影响

3. 蛋白质的调控作用

4. 反义RNA的调节作用

5. 稀有密码子对翻译的影响

6. 重叠基因对翻译的影响

7. 翻译的阻遏

8. 魔斑核苷酸水平对翻译的影响

真核生物基因表达的调控

真核生物基因表达的调控 一、生物基因表达的调控的共性 首先,我们来看看在生物基因表达调控这一过程中体现的共性和一些基本模式。 1、作用范围。生物体内的基因分为管家基因和奢侈基因。管家基因始终表达,奢侈基因只在需要的时候表达,但二者的表达都受到调控。可见,调控是普遍存在的现象。 2、调控方式。基因表达有两种调控方式,即正调控与负调控,原核生物和真核生物都离不开这两种模式。 3、调控水平。一种基因表达的调控可以在多种层面上展开,包括DNA水平、转录水平、转录后加工水平、翻译后加工水平等。然为节省能量起见,转录的起始阶段往往作为最佳调控位点。 二、真核生物基因表达调控的特点 真核生物与原核细胞在结构上就有着诸多不同,这决定了二者在运行方面的迥异途径。真核生物比原核生物复杂,转录与翻译不同时也不同地,基因组与染色体结构复杂,因而有着更为复杂的调控机制。 1、 2、 3、 4、多层次。真核生物的基因表达可发生在染色质水平、转录起始水平、无操纵子和衰减子。 大多数原核生物以负调控为主,而真核生物启动子以正调控为主。 个体发育复杂,而受环境影响较小。真核生物多为多细胞生物,在转录后水平、翻译水平以及翻译后水平。

生长发育过程中,不仅要随细胞内外环境的变化调节基因表达,还要随发育的不同阶段表达不同基因。前者为短期调控,后者属长期调控。 从整体上看,不可逆的长期调控影响更深远。 三、真核生物基因表达调控的机制 介于真核生物表达以多层次性为最主要特点,我们可以分别从它的几个水平着眼,剖析它的调控机制。 1、染色质水平。真核生物基因组DNA以致密的染色质形式存在,发生在染色质水平的调控也称作转录前水平的调控,产生永久性DNA序列和染色质结构的变化,往往伴随细胞分化。染色质水平的调控包括染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰,等等。a.基因丢失:丢失一段DNA或整条染色体的现象。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。如马蛔虫2n=2,但染色体上有多个着丝粒。第一次卵裂是横裂,产生上下2个子细胞。第二次卵裂时,一个子细胞仍进行横裂,保持完整的基因组,而另一个子细胞却进行纵向分裂,丢失部分染色体。目前,在高等真核生物(包括动物、植物)中尚未发现类似的基因丢失现象。 b.基因扩增: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。如非洲爪蟾卵母细胞中rDNA的基因扩增是因发育需要而出现的基因扩增现象;基因组拷贝数增加,即多倍性,在植物中是非常普遍的现象。基因组拷贝数增加使可供遗传重组的物质增多,这可能构成了加速基因进化、基因组重组和最终物种形成的一种方式。 c.基因重排: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。在人类基因组中,所有抗体的重链和轻链都不是由固定的完整基因编码的,而是由不同基因片段经重排后形成的完整基因编码的。

原核生物基因表达与调控

第八章原核生物基因表达与调控 一、教学目的和要求: 掌握原核生物基因表达及调控机制 二、教学重点: 1、乳糖操纵子调控机制 2、半乳糖操纵子调控机制 3、色氨酸衰减子调控机制 三、教学难点: 1、半乳糖操纵子调控机制 2、色氨酸衰减子调控机制 四、教学方法: 面授并辅以多媒体教学 五、教学内容 生物体的每个活细胞都含有相同的一整套基因。 基因表达具有高度的时空专一化:如肌红蛋白基因(肌细胞) 基因表达的调控:生物有机体对其基因表达的时空程序、表达速率等所进行的调节和控制。 本底水平表达:调控处于关闭状态,只翻译极少量的蛋白质。 第一节原核生物基因的转录和翻译原核生物的DNA: 单个裸露的DNA 不编码占5% 转录和翻译同一时间,地点进行 转录水平调控(主) ,兼有翻译水平调控 ?根据基因表达产物可划分: 组成型蛋白:基因表达不受时期、部位、环境影响——组成型表达。 /适应型蛋白:基因表达受时期、部位、环境影响——非组成型表达。?一种生物的整套遗传密码可以比作一本密码字典,该种生物的每个细胞中都有这本字典。为什么基因只有在它应该发挥作用的细胞内和应该发挥作用的时间才能呈现活化状态? ?结论:必然有一个基因调控系统在发挥作用。 ?基因调控主要在三个水平上进行: ?①. DNA水平 ?②. 转录水平 ?③. 翻译水平 ?一、转录的起始 转录是原核生物基因表达的主要调控点,主要涉及两个方面:1、RNA合成的酶系;2、RNA合成起始和终止信号,即DNA分子上的特定序列。 通过RNA聚合酶、转录因子和启动子的相互作用实现转录调控,改变细胞的表型,从而实现细胞生理状态和环境的变化。

真核生物的基因表达调控机制

一、真核基因组的复杂性 与原核生物比较,真核生物的基因组更为复杂,可列举如下。 1. 真核基因组比原核基因组大得多,大肠杆菌基因组约4×106bp,哺乳类基因组在 109bp数量级,比细菌大千倍;大肠杆菌约有4000个基因,人则约有10万个基因。 2. 真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质,被包裹在核膜内,核外还有遗传 成分(如线粒体DNA等),这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。 3. 原核生物的基因组基本上是单倍体,而真核基因组是二倍体。 4. 如前所述,细菌多数基因按功能相关成串排列,组成操纵元的基因表达调控的单元, 共同开启或关闭,转录出多顺反子(polycistron)的mRNA;真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA,即mRNA是单顺反子(monocistron),基本上没有操纵元的结构,而真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的多肽形成的亚基构成的,这就涉及到多个基因协调表达的问题,真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多。 5. 原核基因组的大部分序列都为基因编码,而核酸杂交等实验表明:哺乳类基因组中 仅约10%的序列为蛋白质、rRNA、tRNA等编码,其余约90%的序列功能至今还不清楚。 6. 原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续的,而真核生物为蛋白质编码 的基因绝大多数是不连续的,即有外显子(exon)和内含子(intron),转录后需经剪接(splicing)去除内含子,才能翻译获得完整的蛋白质,这就增加了基因表达调控的环节。 7. 原核基因组中除rRNA、tRNA基因有多个拷贝外,重复序列不多。哺乳动物基因组 中则存在大量重复序列(repetitive sequences)。用复性动力学等实验表明有三类重复序列:1)高度重复序列(highly repetitive sequences),这类序列一般较短,长10-300bp,在哺乳类基因组中重复106次左右,占基因组DNA序列总量的10-60%,人的基因组中这类序列约占20%,功能还不明了。2)中度重复序列(moderately repetitive sequences),这类序列多数长100-500bp,重复101-105次,占基因组10-40%。例如哺乳类中含量最多的一种称为Alu的序列,长约300bp,在哺乳类不同种属间相似,在基因组中重复3×105次,在人的基因组中约占7%,功能也还不很清楚。在人的基因组中18S/28SrRNA基因重复280次,5SrRNA基因重复2000次,tRNA基因重复1300次,5种组蛋白的基因串连成簇重复30-40次,这些基因都可归入中度重复序列范围。3)单拷贝序列(single copy sequences)。这类序列基本上不重复,占哺乳类基因组的50-80%,在人基因组中约占65%。绝大多数真核生物为蛋白质编码的基因在单倍体基因组中都不重复,是单拷贝的基因。 从上述可见真核基因组比原核基因组复杂得多,至今人类对真核基因组的认识还很有限,使现在国际上制订的人基因组研究计划(human gene project)完成,绘出人全部基因的染色体定位图,测出人基因组109bp全部DNA序列后,要搞清楚人全部基因的功能及其相互关系,特别是要明了基因表达调控的全部规律,还需要经历很长期艰巨的研究过程。 二、真核基因表达调控的特点 尽管我们现在对真核基因表达调控知道还不多,但与原核生物比较它具有一些明显的特点。

原核基因表达调控综述

细菌能随环境的变化,迅速改变某些基因表达的状态,这就是很好的基因表达调控的实验型。人们就是从研究这种现象开始,打开认识基因表达调控分子机理的窗口的。 一、操纵元的提出 大肠杆菌可以利用葡萄糖、乳糖、麦芽糖、阿拉伯糖等作为碳源而生长繁殖。当培养基中有葡萄糖和乳糖时,细菌优先使用葡萄糖,当葡萄糖耗尽,细菌停止生长,经过短时间的适应,就能利用乳糖,细菌继续呈指数式繁殖增长(见下图)。 大肠杆菌利用乳糖至少需要两个 酶:促使乳糖进入细菌的乳糖透催化乳(lactose permease)过酶半乳糖苷酶-糖分解第一步的β。

见下图)(β-galactosidase)( -β在环境中没有乳糖或其他β-半乳糖苷时,大肠杆菌合成细菌大量合成分钟后,2-3半乳糖苷酶量极少,加入乳糖半乳糖苷酶,其量可提高千倍以上,在以乳糖作为唯一β-半乳糖苷酶量可占到细菌总蛋白量的碳源时,菌体内的β-。在上述二阶段生长细菌利用乳糖再次繁殖前,也能测3%半乳糖苷酶活性显著增高的过程。这种典型的β-出细菌中诱导现象,是研究基因表达调控的极好模型。 和Jacob针对大肠杆菌利用乳糖的适应现象,法国的1961于Monod等人做了一系列遗传学和生化学研究实验,学说,如下图所示。下图中年提出乳糖操纵元(lac operon)是转录是大肠杆菌编码利用乳糖所需酶类的基因,P、za开始的P结合而阻碍从O能与R,R编码合成调控蛋白i所需要的启动子,调控基因a、z 基因转录,所以O就是调节基因开放的操纵序列,乳糖能改变R结构使其不能与P结合,因而乳糖浓度增高时基因就开放,转录合成所编码的酶类,这样大肠杆菌就能适应外界乳糖供应的变化而改变利用乳糖的状况,这个模型是人们在科学实验的基础上第一次开始认识基因表达调控的分子机理。

真核生物基因表达调控

真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂,可以发生在DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次。但是,最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。 DNA水平的调控 DNA水平上的调控主要指通过染色体DNA的断裂,删除,扩增,重排,修饰(如甲基化与去甲基化,乙酰化与去乙酰化等)和染色质结构变化等改变基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。 转录水平的调控 转录水平的调控包括染色质的活化和基因的活化。通过染色质改型,组蛋白乙酰化,染色质变得疏松化及DNA去甲基化以便被酶和调节蛋白作用,基因的表达受顺式作用元件包括启动子及应答元件,转座元件,增强子,抑制子的调控,同时受反式作用因子包括基本转录因子,上游转录因子和转录调节因子等的调控。 转录后调控 转录后调控包括hnRNA的选择性加工运输和RNA编辑 在真核生物中,蛋白质基因的转录产物统称为hn RNA,必须经过加工才能成为成熟的mRNA分子。加工过程包括三个方面:加帽、加尾和去掉内含子。同一初级转录产物在不同细胞中可以用不同方式剪接加工,形成不同的成熟mRNA分子,使翻译成的蛋白质都可能不同。转录后的RNA在编码区发生碱基插入,缺失或转换的现象。

翻译水平的调控 阻遏蛋白与mRNA结合,可以阻止蛋白质的翻译并使成熟的mRNA变为失活状态贮存起来。一些调控作用的micRNAh和siRNA 还可以与mRNA作用降解mRNA,阻止其翻译 此外,还可以控制mRNA的稳定性和有选择的进行翻译。 翻译后调控 直接来自核糖体的线状多肽链是没有功能的,必须经过加工才具有活性。在蛋白质翻译后的加工过程中,还有一系列的调控机制。 1.蛋白质折叠 线性多肽链必须折叠成一定的空间结构,才具有生物学功能。在细胞中,蛋白质的折叠必须有分子伴侣的作用下才能完成折叠。 2.蛋白酶切割 末端切割 有些膜蛋白、分泌蛋白,在氨基端具有一段疏水性强的氨基酸序列,称为信号肽,用于前体蛋白质在细胞中的定位。信号肽必须切除多肽链才具有功能。 多聚蛋白质的切割 有些新合成的多肽链含有几个蛋白质分子的序列,切割以后产生具有不同功能的蛋白质分子。

真核生物基因表达调控

第十章作业 1. 简述真核生物基因表达调控的7个层次。 ①染色体和染色质水平上的结构变化与基因活化 ②转录水平上的调控,包括基因的开与关,转录效率的高与低 ③RNA加工水平的调控,包括对出事转录产物的特异性剪接、修饰、编辑等。 ④转录后加工产物在从细胞核向细胞质转运过程中所受到的调控 ⑤在翻译水平上的控制,即对哪一种mRNA结合核糖体进行翻译的选择以及蛋白质成量的控制 ⑥对蛋白质合成后选择性地被激活的控制,蛋白质和酶分子水平上的剪接等的控制 ⑦对mRNA选择性降解的调控 2. 真核基因表达调控与原核生物相比有何异同? 相同点:①与原核基因的调控一样,真核基因表达调控也有转录水平调控和转录后水平的调控,并且也以转录水平调控为最重要; ②在真核结构基因的上游和下游(甚至内部)也存在着许多特异的调控成分,并依靠特异蛋白因子与这些调控成分的结合与否调控基因的转录。 不同点:①原核细胞的染色质是裸露的DNA,而真核细胞染色质则是由DNA与组蛋白紧密结合形成的核小体。 ②在原核基因转录的调控中,既有激活物参与的正调控,也有阻遏物参与的负调控,二者同等重要。 ③原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的,即在转录尚未完成之前翻译便已开始。 ④真核生物大都为多细胞生物,在个体发育过程中发生细胞分化后,不同细胞的功能不同,基因表达的情况也就不一样,某些基因仅特异地在某种细胞中表达,称为细胞特异性或组织特异性表达,因而具有调控这种特异性表达的机制。 3. DNA 甲基化对基因表达的调控机制。 甲基化抑制基因转录的机制:DNA甲基化会导致某些区域DNA构象改变,包括甲基化后染色质对于核酸酶或限制性内切酶的敏感度下降,更容易与组蛋白H1相结合,DNaseⅠ超敏感位点丢失,使染色质高度螺旋化, 凝缩成团, 直接影响了转录因子与启动区DNA的结合效率的结合活性,不能启始基因转录。DNA的甲基化不利于模板与RNA聚合酶的结合,降低了转录活性。 4. 转录因子结合DNA的结构基序(结构域)有哪几类? ①螺旋-转折-螺旋 ②锌指结构 ③碱性-亮氨酸拉链 ④碱性-螺旋-环-螺旋 5. 真核基因转调控中有几种方式能够置换核小体? ①占先模式:可以解释转录时染色质结构的变化。该模型认为基因能否转录取决于特定位置上组蛋白和转录因子之间的不可逆竞争性结合。 ②动态模式该模型认为转录因子与组蛋白处于动态竞争之中,基因转录前染色质必须经历结构上的改变,即转换核小体中的全部或部分成分并重新组装,这个耗能的基因活化过程称为染色质重构 6. 简述真核生物转录水平调控过程。 真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的,主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程:①转录起始复合物的形成:真核生物RNA聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA形成的

13 生物化学习题与解析--基因表达调控

基因表达调控 一、选择题 (一) A 型选择题 1 .基因表达调控的最基本环节是 A .染色质活化 B .基因转录起始 C .转录后的加工 D .翻译 E .翻译后的加工 2 .将大肠杆菌的碳源由葡萄糖转变为乳糖时,细菌细胞内不发生 A .乳糖→ 半乳糖 B . cAMP 浓度升高 C .半乳糖与阻遏蛋白结合 D . RNA 聚合酶与启动序列结合 E .阻遏蛋白与操纵序列结合 3 .增强子的特点是 A .增强子单独存在可以启动转录 B .增强子的方向对其发挥功能有较大的影响 C .增强子不能远离转录起始点 D .增强子增加启动子的转录活性 E .增强子不能位于启动子内 4 .下列那个不属于顺式作用元件 A . UAS B . TATA 盒 C . CAAT 盒 D . Pribnow 盒 E . GC 盒 5 .关于铁反应元件( IRE )错误的是 A .位于运铁蛋白受体 (TfR) 的 mRNA 上 B . IRE 构成重复序列 C .铁浓度高时 IRE 促进 TfR mRNA 降解 D .每个 IR E 可形成柄环节构 E . IRE 结合蛋白与 IRE 结合促进 TfR mRNA 降解 6 .启动子是指 A . DNA 分子中能转录的序列 B .转录启动时 RNA 聚合酶识别与结合的 DNA 序列 C .与阻遏蛋白结合的 DNA 序列 D .含有转录终止信号的 DNA 序列 E .与反式作用因子结合的 RNA 序列 7 .关于管家基因叙述错误的是 A .在同种生物所有个体的全生命过程中几乎所有组织细胞都表达 B .在同种生物所有个体的几乎所有细胞中持续表达 C .在同种生物几乎所有个体中持续表达 D .在同种生物所有个体中持续表达、表达量一成不变 E .在同种生物所有个体的各个生长阶段持续表达 8 .转录调节因子是 A .大肠杆菌的操纵子 B . mRNA 的特殊序列 C .一类特殊的蛋白质 D .成群的操纵子组成的凋控网络 E .产生阻遏蛋白的调节基因 9 .对大多数基因来说, CpG 序列高度甲基化 A .抑制基因转录 B .促进基因转录 C .与基因转录无关 D .对基因转录影响不大 E .既可抑制也可促进基因转录 10 . HIV 的 Tat 蛋白的功能是 A .促进 RNA po l Ⅱ 与 DNA 结合 B .提高转录的频率

真核生物与原核生物基因表达调控的区别

原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节2.不同点:A.原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平 真核基因的表达调 控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次B.原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控C.原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启 动子,由sita因子决定基因表的的特异性 真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子 依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用 调控转录激活D.原核基因表达调控主要采用操纵子模型 转录出多顺反子RNA 实现协调调节 真核基因转录产物为单顺反子RNA 功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平 其次是翻译水平。原核生物基因以操纵子的形式存在。转录水平调控涉及到启动子、sita因子 与RNA聚合酶结合 、阻遏蛋白 负调控 、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性 不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合 可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。真核生物基因表达的调控环节较多 在DNA水平上可以通过染色体 丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA 的稳定性调节及小分子RNA。真核基因调控中最重要的环节是基因转录 真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。葡萄糖存在 乳糖不存在 此时无诱导剂

原核生物的基因调控

原核生物的基因调控 每个物种都有一套完整的遗传信息。遗传信息存在于DNA分子中,每个细胞都有相同的DNA,也确实是讲,每个细胞中都带有完整的遗传信息。在正常情形下,一个个体的各类细胞差不多上按照一定的规律和一定的时空顺序,关闭一些基因,开启另一些基因,并持续地进行严格的调控,以保证个体的发育得以顺利进行。 基因表达(gene expression)确实是指某一基因指导下的蛋白质合成,蛋白质是基因表达的产物,在生活中并非所有基因都一齐表达,而是有些基因进行表达,形成其基因表达的特异产物,以构成细胞结构或代谢所需要的蛋白质或酶类。然而,有许多基因却被关闭,不进行表达,而要在适当的时候才进行表达。基因作用的调控机理相当复杂,至今仍知之不多。但那个领域是当前遗传学研究的热点,随着功能基因组学的飞速进展,研究的进展相当地快。因此,研究成果多集中在原核生物,对高等生物基因表达的调控机制还了解不多。 尽管一种基因编码一种蛋白质,然而不同蛋白质在细胞中的相对数量差不专门大,随着它们的功能而不同,例如,在E.coli细胞中,从总蛋白的不足0.01%--2%,各种蛋白质变化不定。细胞要使其蛋白质合成达到这种差异,能够有两条途径: 第一条途径是细胞操纵从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度,这是一种最经济的方法,能够免去白费从mRNA合成蛋白质的各种元件和材料。这大致是生物在长期进化过程中自然选择的结果。这种操纵通常称之为转录水平(transcriptional level)的调控。大多数基因表达都属于转录水平的调控。 第二条途径是在mRNA合成后,操纵从mRNA翻译成多肽链的速度,包含一些分子装置咨询题,如与核糖体的结合速度等。这种蛋白质合成或基因表达的操纵称为翻译水平(translational level)的调控。这种调控是较少的。 一、转录水平的调控

原核生物基因表达调控概述

原核生物基因表达调控概述 基因表达调控是生物体内基因表达调节控制机制,使细胞中基因表达的过程在时间,空间上处于有序状态,并对环境条件的变化做出适当的反应复杂过程。 1.基因表达调控意义 在生命活动中并不是所有的基因都同时表达,代谢过程中所需各种酶和蛋白质基因以及构成细胞化学成分的各种编码基因,正常情况下是经常表达的,而与生物发育过程有关的基因则需在特定的时空才表达,还有许多基因被暂时的或永久的关闭而不来表达。 2.原核基因表达调控特点 原核生物基因表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步骤中。这种调控多以操纵子为单位进行,将功能相关的基因组织在一起,同时开启或关闭基因表达即经济又有效,保证其生命活动的需要。调控主要发生在转录水平,有正、负调控两种机制在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构,RNA 聚合酶的功能、蛋白质因子及其他小分子配基的相互作用。细菌的转录和翻译过程几乎在同一时间内相互偶联。 细胞要控制各种蛋白质在不同时期的表达水平,有两条途径:(1)细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度,这是一条经济的途径,可减少从mRNA合成蛋白质的小分子物质消耗,这是生物长期进化过程中自然选择的结果,这种控制称为转录水平调控。(2)在mRNA合成后,控制从mRNA翻译肽链速度,包括一些与翻译有关的酶及其复合体分子缔合的装配速度等过程。这种蛋白质合成及其基因表达的控制称为翻译水平的调控。 二.原核生物表达调控的概念 (1)细菌细胞对营养的适应

细菌必须能够广泛适应变化的环境条件。这些条件包括营养、水分、溶液浓度、温度,pH等。而这些条件须通过细胞内的各种生化反应途径,为细胞生长 的繁荣提供能量和构建细胞组分所需的小分子化合物。 (2)顺式作用元件和反式作用元件 基因活性的调节主要通过反式作用因子与顺式作用元件的相互作用而实现。反式作用因子的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列在同一个DNA分子上。RNA聚合酶是典型的反式作用因子。 顺式作用元件是指对基因表达有调节活性的DNA序列,其活性只影响与其 自身同处于一个DNA分子上的基因;这种基因DNA序列通常不编码蛋白质, 多位于基因旁侧或内含子中。位于转录单位开始和结束位置上启动子和终止子,都是典型的顺式作用元件。 (3)结构基因和调节基因 结构基因是编码蛋白或RNA基因。细菌的结构基因一般成簇排列,多个结 构基因受单一启动子共同控制,使整套基因或者都不表达。结构基因编码大量功能各异的蛋白质,其中有组成细胞核组织器官基本成分的结构蛋白,有催化活性的酶和各种调节蛋白等。调节基因是编码合成那些参与基因表达调控的RNA和蛋白质的特异性DNA序列。调节基因编码的调节物通过与DNA上的特定位点 结合控制转录是调控关键。 (4)操纵基因和阻遏蛋白 操纵基因是操纵子中的控制基因,在操纵子上一般与启动子相邻,通常处于开放状态,使RNA聚合酶能够通过并作用于启动子启动转录,阻遏蛋白是负调控系统中由调节基因编码的调节蛋白,它本身或与辅阻遏蛋白物一起合成于操纵基因,阻遏蛋白操纵因子结构基因的转变,阻遏蛋白可被诱导物变构失活,从而导致不可阻遏或去阻遏。

真核生物基因表达调控

真核生物基因表达的调控 河南大学民生学院王磊生物技术 一、生物基因表达的调控的共性 首先,我们来看看在生物基因表达调控这一过程中体现的共性和一些基本模式。 1、作用范围。生物体内的基因分为管家基因和奢侈基因。管家基因始终表达,奢侈基因只在需要的时候表达,但二者的表达都受到调控。可见,调控是普遍存在的现象。 2、调控方式。基因表达有两种调控方式,即正调控与负调控,原核生物和真核生物都离不开这两种模式。 3、调控水平。一种基因表达的调控可以在多种层面上展开,包括DNA水平、转录水平、转录后加工水平、翻译后加工水平等。然为节省能量起见,转录的起始阶段往往作为最佳调控位点。 二、真核生物基因表达调控的特点 真核生物与原核细胞在结构上就有着诸多不同,这决定了二者在运行方面的迥异途径。真核生物比原核生物复杂,转录与翻译不同时也不同地,基因组与染色体结构复杂,因而有着更为复杂的调控机制。 1、多层次。真核生物的基因表达可发生在染色质水平、转录起始水平、转录后水平、翻译水平以及翻译后水平。 2、无操纵子和衰减子。 3、大多数原核生物以负调控为主,而真核生物启动子以正调控为主。 4、个体发育复杂,而受环境影响较小。真核生物多为多细胞生物,在生长发育过程中,不仅要随细胞内外环境的变化调节基因表达,还要随发育的不同阶段表达不同基因。前者为短期调控,后者属长期调控。从整体上看,不可逆的长期调控影响更深远。 三、真核生物基因表达调控的机制 介于真核生物表达以多层次性为最主要特点,我们可以分别从它的几个水平着眼,剖析它的调控机制。 1、染色质水平。真核生物基因组DNA以致密的染色质形式存在,发生在染色质水平的调控也称作转录前水平的调控,产生永久性DNA序列和染色质结构的变化,往往伴随细胞分化。染色质水平的调控包括染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰,等等。 a.基因丢失:丢失一段DNA或整条染色体的现象。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。如马蛔虫2n=2,但染色体上有多个着丝粒。第一次卵裂是横裂,产生上下2个子细胞。第二次卵裂时,一个子细胞仍进行横裂,保持完整的基因组,而另一个子细胞却进行纵向分裂,丢失部分染色体。目前,在高等真核生物(包括动物、植物)中尚未发现类似的基因丢失现象。 b.基因扩增: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。如非洲爪蟾卵母细胞中rDNA的基因扩增是因发育需要而出现的基因扩增现象;基因组拷贝数增加,即多

原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较 1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节 ①结构基因均有调控序列; ②表达过程都具有复杂性,表现为多环节; ③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性; 2.不同点: ①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。 ②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。 ③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子,依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。 ④原核基因表达调控主要采用操纵子模型,转录出多顺反子RNA,实现协调调节;真核基因转录产物为单顺反子RNA,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。 ⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。原核生物基因以操纵子的形式存在。转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。 真核生物基因表达的调控环节较多: 在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。 在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TA TA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。 在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。 在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。 真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。 真核生物和原核生物复制的不同点: ①真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行,而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成 ②原核生物DNA的复制是单起点的,而真核生物染色体的复制则为多起点的。真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的,而是以半连续的方式,由一个复制起点控制一个复制子的合成,最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。 ③真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原

(生物科技行业类)原核生物的基因调控

第七节原核生物的基因调控 每个物种都有一套完整的遗传信息。遗传信息存在于DNA分子中,每个细胞都有相同的DNA,也就是说,每个细胞中都带有完整的遗传信息。在正常情况下,一个个体的各类细胞都是按照一定的规律和一定的时空顺序,关闭一些基因,开启另一些基因,并不断地进行严格的调控,以保证个体的发育得以顺利进行。 基因表达(gene expression)就是指某一基因指导下的蛋白质合成,蛋白质是基因表达的产物,在生活中并非所有基因都一齐表达,而是有些基因进行表达,形成其基因表达的特异产物,以构成细胞结构或代谢所需要的蛋白质或酶类。但是,有许多基因却被关闭,不进行表达,而要在适当的时候才进行表达。基因作用的调控机理相当复杂,至今仍知之不多。但这个领域是当前遗传学研究的热点,随着功能基因组学的飞速发展,研究的进展相当地快。当然,研究成果多集中在原核生物,对高等生物基因表达的调控机制还了解不多。 虽然一种基因编码一种蛋白质,但是不同蛋白质在细胞中的相对数量差别很大,随着它们的功能而不同,例如,在E.coli细胞中,从总蛋白的不足0.01%--2%,各种蛋白质变化不定。细胞要使其蛋白质合成达到这种差异,可以有两条途径: 第一条途径是细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度,这是一种最经济的办法,可以免去浪费从mRNA合成蛋白质的各种元件和材料。这大概是生物在长期进化过程中自然选择的结果。这种控制通常称之为转录水平(transcriptional level)的调控。大多数基因表达都属于转录水平的调控。 第二条途径是在mRNA合成后,控制从mRNA翻译成多肽链的速度,包含一些分子装置问题,如与核糖体的结合速度等。这种蛋白质合成或基因表达的控制称为翻译水平(translational level)的调控。这种调控是较少的。 一、转录水平的调控 单细胞的原核生物对环境条件具有高度的适应性,可以迅速调节各种基因的表达水平,以适应不断变化的环境条件。原核生物主要是在转录水平上调控基因的表达。当需要这种产物时,就大量合成这种mRNA,当不需要这种产物时就抑制这种mRNA的转录,就是让相应的基因不表达。 通常所说的基因不表达,并不是说这个基因就完全不转录为mRNA,而是转录的水平很低,维持在一个基础水平(本底水平)。 1.正调控(positive regulation)和负调控(negative regulation):诱导物与蛋白质结合形成激活子复合物,激活子复合物与基因启动子DNA序列结合,激活基因启动转录,称为正调控。阻遏蛋白分子与基因启动子DNA序列结合,阻碍RNA聚合酶的工作,使基因处于关闭状态,称为负调控。 调节蛋白(regulatory protein)是一些特殊蛋白质,它们决定着何时诱导酶或阻遏酶可以合成。每种调节蛋白影响一种或多种特殊基因的表达。它们有两种基本类型:即正调节蛋白(positive regulator)及负调节蛋白(negative regulator)。这两种调节可以由调节它们的基因之相反效应加以区别。 负调节蛋白或称阻遏蛋白,会使其靶蛋白的合成受到抑制,即不表达,而不管是否需要。阻遏物并非永远能阻止mRNA的合成。否则,它们就将永远抑制其特异蛋白质的合成。许多阻遏物分子能以活性的及无活性的两种形式存在,这要看它们是否与其适当的诱导物或辅阻遏物(corepressor)结合而定,诱导物的结合可使阻遏物失活。例如,当与β-半乳糖苷如乳糖或异乳糖(allolactose,乳糖的代谢物,为天然诱导物)结合时,lac阻遏物即不能与其专一的操纵基因结合。因此,加β半乳糖苷于生长细胞中,以降低lac阻遏蛋白的分子浓度,可使β半乳糖苷酶得以合成。反之,辅阻遏物的结合则将无活性的阻遏物变为有活性的形式。这类突变种称为组

真核生物与原核生物基因表达调控的区别复习课程

真核生物与原核生物基因表达调控的区别

精品文档 原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节2.不同点:A.原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次B.原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控C.原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活D.原核基因表达调控主要采用操纵子模型转录出多顺反子RNA 实现协调调节真核基因转录产物为单顺反子RNA 功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平其次是翻译水平。原核生物基因以操纵子的形式存在。转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA 聚合酶抑制物、衰减子等。翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA 的调控作用。真核生物基因表达的调控环节较多在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA 复合物的结合及转录起始复合物的形成。在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA 运输的控制来影响基因表达。在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。真核基因调控中最重要的环节是基因转录真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。葡萄糖存在乳糖不存在此时无诱导剂 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

真核生物基因表达的调控

第10章真核生物基因表达的调控 本章教学要求 1.熟悉真核基因组的结构特点、真核生物在DNA水平、转录水平和翻译水平上基因表达调控的特点。 2.掌握以下概念:顺式作用元件、反式作用因子、启动子、增强子,熟悉沉默子、基本转录因子、特异转录因子。 3.了解转录因子的结构特点。 本章教学重点和难点 1、真核生物在DNA水平和转录水平基因表达调控的特点。 2、转录因子的结构特点。 教学方法与手段 讲授与交流互动相结合,采用多媒体教学。 授课内容 10.1 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 原核生物的调控系统就是要在一个特定的环境中为细胞创造高速生长的条件,或使细胞在受到损伤时,尽快得到修复,所以,原核生物基因表达的开关经常是通过控制转录的起始来调节的。 真核基因表达调控的最显著特征是能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功能。 真核生物基因表达调控与原核的共同点: ?基因表达都有转录水平和转录后的调控,且以转录水平调控为最重要; ?在结构基因上游和下游、甚至内部存在多种调控成分,并依靠特异蛋白因子与这些调控成分的结合与否调控基因的转录。 真核生物基因表达调控与原核的不同点: 1、真核基因表达调控的环节更多:转录与翻译间隔进行,具有多种原核生物没有的调控机制;个体发育复杂,具有调控基因特异性表达的机制。 2、真核生物活性染色体结构的变化对基因表达具有调控作用:DNA拓扑结构变化、DNA 碱基修饰变化、组蛋白变化; 3、正性调节占主导,且一个真核基因通常有多个调控序列,需要有多个激活物。

真核生物的基因表达调控概述

真核生物的基因表达调控概述 真核生物基因在染色质活性、DNA水平、转录水平和翻译水平的表达调控特点。答:真核基因组结构具有基因组结构庞大、单顺反子、含有大量重复序列、基因不连续性、非编码区较多等特点。 (1)染色质结构水平对基因表达调控:①常染色质或异染色质;②染色质的状态(活性或阻遏),紧密结构会抑制基因表达,解凝集结构利于基因表达;③可以通过对组蛋白结构的修饰来实现,有组蛋白翻译后的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等;④DNA水平的调控包括基因丢失、扩增、重排和移位等方式。 (2)转录水平的调控:①RNA聚合酶、转录因子等反式作用因子和顺式作用元件(启动子强弱、增强子、沉默子)相互作用对基因转录的调控;②同一基因转录起始位点的不同,导致在不同组织细胞中的基因表达差异。 (3)转录后的加工:转录后加工的多样性,包括①加尾和剪接;②多个5′端转录起始位点或剪接位点;③多个加多聚(A)位点和不同的剪接方式;④虽无剪接,但有多个转录起始位点或加多聚(A)位点等多种方式调控基因的表达。(4)翻译水平的调控:①翻译起始因子eIF-4F 的磷酸化激活蛋白质的合成,eIF-2α 的磷酸化引起翻译起始受阻,降低蛋白质的生物合成水平;② mRNA 结构与翻译控制:mRNA5′端m7G 帽有增强翻译水平的作用,上游AUG 密码子的存在往往抑制下游开放读框的翻译效率;③起始AUG 上游序列对翻译效率的影响,如Kozak序列;④poly(A)尾增加翻译效率;⑤poly(A)尾中富含UA 序列抑制翻译。 (5)翻译后加工水平的调控:翻译的蛋白质还需要加工、修饰、折叠和分选后才具有功能。综上所述,真核生物基因表达调控是一个十分复杂的过程。

真核生物基因表达调控

第十章真核生物基因表达调控 第一节染色质结构与基因表达 染色质是细胞核中基因组DNA与蛋白质构成的复合体。染色质的基本结构单位是核小体。10 nm粗的纤维可以进一步盘绕成30 nm粗的纤维。在分裂期,30 nm粗纤维再折叠成具有一定形态结构的染色体。分裂期结束后,染色体又转化为染色质。按照功能不同,可将染色质划分为活性染色质和非活性染色质。前者是指那些具有转录活性的染色质,而后者则用于表示缺乏转录活性的染色质。在结构上,活性染色质和非活性染色质也有很大的差异。具有转录活性的染色质区域为一种开放、松散的结构。而非活性染色质呈现一种高度浓缩的形态,转录机器不能与其中的启动子结合,因而没有转录活性。异染色质就是一种典型的非活性染色质。 一、位置效应 位置效应(position effect)是指一个基因由于在基因组的位置发生改变,而发生的表达上的变化。 二、活性染色质的特征 与非表达区域中核小体结构紧密、间隔规则相比,其核小体组装较为伸展或不规则。这样的一种结构有利于转录因子的结合,以及RNA聚合酶沿模板的滑动。在转录起始区以及某些特殊的区域,核小体的构象变化更为明显,DNase I和微球菌核酸酶等非特异性内切酶可用于检测这种变化。 三、染色质结构的调节 在原核细胞中,RNA聚合酶和调节蛋白可以自由地接近DNA。由组蛋白和基因组DNA两部分组成的染色质结构限制了转录因子对DNA的接近与结合,实际上起着阻遏转录的作用。基因转录需要染色质发生一系列重要的变化,如染色质去凝集,核小体变成开放式的疏松结构,使转录因子等更容易接近并结合核小体DNA。有两种方式可以显著改变DNA的易接近性:组蛋白的乙酰化和核小体重塑。组蛋白的去乙酰化,则可以使染色质凝集,引起基因沉默。 1.组蛋白N端尾的修饰对染色质结构及基因转录的影响 每种核心组蛋白包括一个~80个氨基酸残基构成的保守的区域称为组蛋白

真核基因和原核基因表达调控的异同

真核基因和原核基因表达调控的异同? 真核基因表达调控的基本原理与原核基因相同,主要表现在: 1、与原核基因的调控一样,真核基因表达调控也以转录水平调控为最重要; 2、在结构基因均有调控序列,并依靠特异蛋白因子与这些调控序列的结合与否调控基因的表达。 3、都要经历转录、翻译的过程。 4、表达过程都有复杂性,多环节 不同 1、真核基因表达调控过程更复杂。 2、在染色质结构上。原核细胞的DNA是裸露的,而真核细胞DNA包装在染色体中。DNA与组蛋白组成核小体形成为染色体基本单位。在原核细胞中染色质结构对基因的表达没有明显的调控作用,而在真核细胞中染色质的变化调控基因表达,并且基因分布在不同的染色体上,存在染色体间基因的调控问题; 3、真核生物中编码蛋白质的基因通常是断裂基因,含有有非编码序列即内含子,因而转录产生的mRNA前体必须剪切加工才能成为有功能的成熟的mRNA,而不同拼接方式的可产生不同的mRNA。而原核生物的基因由于不含有外显子和内含子,因此,转录产生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工过程。 4、在原核基因转录的调控中,既有正调控,也有负调控,二者同等重要,而真核细胞中虽然也有正调控成分和负调控成分,但目前已知的主要是正调控,且一个真核基因通常都有多个调控序列,必须有多个激活物同时特异地结合上去才能调节基因的转录; 5、原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的,而真核基因的转录与翻译在时空上是分开的,从而使真核基因的表达有多种调控机制。 6、真核生物细胞中存在mRNA的稳定性调控

7、真核生物大都为多细胞生物,基因的表达随细胞内外环境条件的改变和时间程序在不同的表达水平上进行着精确调控,而原核生物主要受环境因素和营养状况影响基因调控。 8、真核生物由三种RNA聚合酶分别负责三种RNA的转录,而原核生物只有一种。 (注:文档可能无法思考全面,请浏览后下载,供参考。可复制、编制,期待你的好评与关注)

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