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第七章基因的表达与调控(上)

——原核基因表达调控模式

1．本章教学目的要求：介绍原核调控的特点及多种原核调控的系统。2．教学内容及要求：要求掌握乳糖操纵子与负控诱导系统和色氨酸操纵子与负控阻遏系统；理解转录后调控；了解其他调控。

3．重点、难点：乳糖操纵子与负控诱导系统和色氨酸操纵子与负控阻遏系统。

4．教学方法教学手段说明：课件讲授。

5.授课学时：6学时

1.基因表达的概念及意义

基因表达 (gene expression) 是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经转录、翻译等一系列过程，合成特定的物质如蛋白质，进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程。注意：由rRNA 和 tRNA 编码基因转录生成 RNA 的过程也属于基因表达，也就是说并非所有基因的表达过程都会产生蛋白质。

其生物学意义：适应环境、维持生长和增殖；维持个体发育与分化。

2. 基因表达的时间特异性和空间特异性

(1) 基因表达的时间特异性 (temporal specificity) 是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。

(2) 基因表达的空间特异性 (spatial specificity) 是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。

3.基因表达的方式。

(1) 组成性基因表达 (constitutive gene expression) 是指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，一般只受启动序列或启动子与RNA 聚合酶相互作用的影响，且较少受环境因素的影响及其他机制调节。这类基因通常被称为管家基因 (housekeeping gene) 。

(2) 诱导和阻遏表达：区别于组成型基因表达，诱导和阻遏表达极易受环境变化影响。诱导 (induction) 表达是指在特定环境因素剌激下，基因被激活，从而使基因的表达卢物增加。这类基因称为可诱导基因。阻遏 (repression) 表达是指在特定环境因素剌激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。

4. 基因表达调控的概念及基本原理

基因表达调控 (gemregulation 或 gene control): 指相同的结构基因并非在各种细胞中同时表达，而是根据机体生长、发育、繁殖的需

要，随着环境的变化，有规律的选择性、程序性、适度地表达，以适应环境，发挥其生理功能，这个调节的过程称之为基图表达调控。

（1）基因表达是多级水平上进行的复杂事件，可分为转录水平（基

因激活及转录起始）, 转录后水平（加工及转运）, 翻译水平及翻译后水平，但以转录水平的基因表达调控最重要。

(2) 基因转录激活调节基本要素：

①顺式作用无件 (cis-acting element): 又称分子内作用无件，指

存在于 DNA 分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。

②反式作用因子 (trans-acting factor): 又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。反式作用因子与顺式作用无件

之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。

③顺式作用无件与反式作用因子之间的相互作用：大多数调节蛋白在

与 DNA 结合之前，需先通过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体或多聚体，然后再通过识别特定的顺式作用无件，而与 DNA 分子结合。这种结

合通常是非共价键结合。

5. 原核基因调控机制的类型和特点

原核生物的基因调特主要发生在转录水平上，其调控机制可以分为负

调控和正调控。在负转录调控系统中，调节基因的物质是阻遏蛋白(moressor) 阻止结构基因转录，其作用部位是操纵区，它与操纵区结合，转录受阻。在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白(activator), 激活蛋白结合与 DNA 的启动子及 RNA 聚合酶后，转录才会进行。原核基

因转录调节的特点主要为：

①σ因子决定 RNA 聚合酶识别特异性；

②操纵子模型的普遍性；

③阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性。

6.弱化子基因活性的影晌

弱化子是指当操纵子被阻遏 ,RNA合成被终止时；起终止转录信号作

用的那一段核苷酸。

弱化子对基因活性的影响是通过影响前导序列 mRNA 的结构而起在

用的，起调节作用的是某种氨基酸 -tRNA 的浓度。如在色氨酸操纵子中

就是色氨酸 -tRNA 的浓度。

7. 降解物对基因活性的调节

使基因由原来的低水平表达变成高水平表达，就是降解物抑制作用的

调节，这是一种通过提高转录强度来调节基因表达的积极方式，如葡萄糖

效应。

8. 细菌的应急反应

细菌有时会碰到紧急状况，比如氨基酸的全面匮乏，为了紧缩开支，渡过难关，细菌会产生一个应急反应，停止包括生产各种 RNA 、糖、脂

肪和蛋白质的几乎全部生物化学反应过程。实施这一应急反应的信号是鸟

苷四磷酸 (ppGpp) 和鸟苷五磷酸 (pppGpp) 。产生这两种物质的诱导物是空载 tRNAO

9. 乳糖操纵子

原核生物乳糖操纵子 (Lac operon) 的控制区包括调节基因，启动基因（其 CRP 结合位点位于 RNA 聚合酶结合位点上游）和操纵基因；其信息区由ρ一半乳糖苷酶基因 (lacZ), 通透酶基因 (lacY) 和乙酸化酶基因 (lacA) 串联在一起构成。当培养基中乳糖浓度升高而葡萄糖浓度降低时，乳糖作为诱导剂与阻遏蛋白结合，促使阻遏蛋白与操纵基因分离；另一方面，细胞中 CAMP 浓度升高 ,CAMP 与 CRP 结合并使之激活 ,CRP 与启动基因结合并促使 RNA 聚合酶与启动基因结合，基因转录激活。

10. 色氨酸操纵子

色氨酸操纵子 (trp operon) 属于阻遏型操纵子，主要调控主一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋白的转录合成。色氨酸操纵子通常处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与操纵基因结合而使基因转录关闭。色氨酸操纵子的调控还涉及转录弱化(attenuation) 机制。即在色氨酸操纵子第一个结构基因与启动基因之间存在有一弱化区域，当细胞内色氨酸浓度很高时，通过与转录相祸联的翻译过程，形成一个弱化子结构，使 RNA 聚合酶从 DNA 上脱落，导致转录终止。

弱化作用要具备三个重要的条件：

①是前导顺序中要有相应氨基酸的密码子；

②要具有四组配对区；

③转录和翻译必须藕联。真核生物的转录和翻译是分别在核和随质中进行，不能藕联，所以也不存在这种形式的调节。

11. 其他操纵子

(1) 半乳糖操纵子

结构特点是：

①它有两个启动子 P

1和 P

, 其 mRNA 可从两个不同的起始点开始

转录；②它有两个操纵基因O

E 和 OI, O

在上游，位于 CAP 位点之内 ,O

在基因 gal 内部；无论是 O

E 还是O

离启动子都有一段距离，不直接

毗邻。

调节机制如表 6.1 所示：

表 6.1 条件表达

有Glu 有Gal

无Gal P

启动S

开始转录galE，组成型表达

和O

相互作用，成环，转录只进行20碱基便停止

无Glu 有Gal

无Gal P

启动，3个基因转录

不启动

(2) 阿拉伯糖操纵子

是指令合成糖分解代谢所需酶系的操纵子，它具有正、负调节的功能。阿拉伯糖的代谢是由 araB、araA 和 araD 基因所编码的三种酶的催化的。其特点是：

① AraC 蛋白是双功能的，单纯的 C 蛋白结于 ara01(-100~-144), 起到阻遏的作用；当 C 蛋白和诱导物 Ara 结合形成的复合体是 GIld, 即诱导型的 C 蛋白，它结合于 araI 区 (-40~-78) 使 RNA Poi 结合于PBAD 位点（十 140), 转录 B、A、D 三个基因；

② C 蛋白结合 ara01 时也反馈性地阻遏了其本身的表达；

③ C 蛋白的两种状态 (GIld 和 Crep) 功能不同，结合的位点也不同 Cind 结合于 araI；Crep可结合于 ara01 和 ara02;

④ ara 操纵子的 C 蛋白还可以调节分散的基因 araE 和 F, 因此

此转录单位也称调节子(regulon)；

⑤本操纵子有两个启动子 Pc 和 PBAD, 可以双向转录；

⑥ Pc 启动子和 araO1 重叠。

调节机制如表 6.2 所示：

表 6.2

条件表达

有 Ara

有Glu, 无CAPl

无G1u, 有CAP araC 本底转录→少量C rep结合O1→阻止转录Ara + C → Cind → araI → araPBAD 的转录

无Ara C rep

C rep过量→结合 01 阻遏 araPc 或结合

01 和 02 成环，阻遏P

或 PBAD

12. 原核生物转录的整体调控模式

由成群的操纵子组成的基因转录调控网络称为调节子。通过组成调节子调控网络，对若干操纵子及若于蛋白质的合成进行协同调控，从而达到整体调控的目的。典型的整体调控模式嘉SOS 反应，这是由一组与 DNA 损伤修复有关的酶和蛋白质基因组成。在正常情况下，这些基因均被 LexA 阻遏蛋白封闭。当有紫外线照射时，细菌体内的 RecA 蛋白水解酶被激活，催化 LexA 阻遏蛋白裂解失活，从而导致与 DNA 损伤修复有关的基因表达。

13. 原核生物的转录后调控

基因表达的转录调控是生物最经济的调控方式一一既然是用不着某

种蛋白质，其 mRNA 由于用不着就不必转录。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。

(1) 翻译起始的调控：主要受到 SD 序列的顺序和位置的影响。

SD 序列位于起始密码子 AUG 上游 8~13 个密码子，是核糖体与

mRNA 直接识别和结合位点，并从其后的 AUG 开始翻译。 SD 序列与 AUG 之间的距离，是影响 mRNA 翻译效率的重要因素之一 ,SD 与 AUG 之间相距一般以 4~10 个核苷酸为佳 ,9 个核苷酸最佳。有些 mRNA 分子的

SD 序列有时会隐蔽在 mRNA 的二级结构中，不能与核糖体结合，只有将茎环结构打开，蛋白质翻译才能起始，这也构成翻译水平上的调控途径之一。

(2) 稀有密码子对翻译的影响：细胞内对应于稀有密码子的 tRNA 较少，高频率使用这些密码子的基因翻译过程容易受阻，影响了蛋白质合成的总量。

(3) 重叠基因 (overlapping gene) 对翻译的影响：重叠基因是指同一段 DNA 的编码顺序由于阅读框架的不同或终止早晚的不同，同时编码两个或两个以上多肽链的基因。由于基因间存在着部分密码子或密码子的部分重叠，保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制，而这种藕联翻译又是保证两个基因产物在数量上相等的重要手段。

(4)poly(A) 对翻译的影响：mRNA3’端 Poly(A) 的长短对翻译效率也有很大影响。在营养丰富的培养基上，粘菌以营养生长为主 ,mRNA 链上的 Poly(A) 较长，蛋白质合成旺盛；当营养不足或细胞密度是过大时，生长停止，有多种多肽的合成速度迅速下降，但编码这几种多肽的 mRNA 的量并不相应地减少，只是其 Poly(A) 明显的缩短。

(5) 翻译的阻遏：组成核糖体的蛋白质共有 50 多种，它们的合成需要严格保持与 rRNA 相适应的水平。当有过量核糖体游离蛋白质存在时即引起它自身以及有关蛋白质合成的阻遏。这种在翻译水平上的阻遏作用称为翻译阻遏。对核糖体蛋白质起翻译阻遏作用的调节蛋白质均为能直接和rRNA 相结合的核糖体蛋白质，它们由于能和自身的 mRNA 起始控制部位相结合，所以可以影响翻译的进行。

(6) 魔斑核苷酸水平对翻译的影响：在氨基酸缺乏时，细菌通过严紧反应来抵御不良条件，保存自己。严紧反应导致两种被称为“魔斑”的特殊核苷酸：鸟苷四磷酸 (ppGpp) 和五磷酸 (pppGpp) 的积聚 (p)ppGpp 的主要作用可能是影响 RNA 聚合酶与启动子结合的专一性，从而成为细胞内严紧控制的关键。当细胞缺乏氨基酸时产生 (p)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，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，活化蛋白水解酶等。

第十三章-基因表达的调控讲课教案

第十三章基因表达的调控一、基因表达调控基本概念与原理： 1．基因表达的概念：基因表达（gene expression）就是指在一定调节因素的作用下，DNA分子上特定的基因被激活并转录生成特定的RNA，或由此引起特异性蛋白质合成的过程。 2．基因表达的时间性及空间性： ⑴时间特异性：基因表达的时间特异性(temporal specificity)是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。故又称为阶段特异性。 ⑵空间特异性：基因表达的空间特异性（spatial specificity）是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性或组织特异性。 3．基因表达的方式： ⑴组成性表达：组成性基因表达（constitutive gene expression）是指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为管家基因（housekeeping gene）。 ⑵诱导和阻遏表达：诱导表达（induction）是指在特定环境因素刺激下，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。阻遏表达（repression）是指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。 4．基因表达的生物学意义：①适应环境、维持生长和增殖。②维持个体发育与分化。 5．基因表达调控的基本原理： ⑴基因表达的多级调控：基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物合成的各个阶段，因此基因表达的调控可分为转录水平（基因激活及转录起始），转录后水平（加工及转运），翻译水平及翻译后水平，但以转录水平的基因表达调控最重要。 ⑵基因转录激活调节基本要素：①顺式作用元件：顺式作用元件（cis-acting element）又称分子内作用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。②反式作用因子：反式作用因子（trans-acting factor）又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。反式作用因子与顺式作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。③顺式作用元件与反式作用因子之间的相互作用：大多数调节蛋白在与DNA结合之前，需先通过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体或多聚体，然后再通过识别特定的顺式作用元件，而与DNA分子结合。这种结合通常是非共价键结合。二、操纵子的结构与功能：在原核生物中，若干结构基因可串联在一起，其表达受到同一调控系统的调控，这种基因的组

基因的表达及调控

基因的表达及调控 1基因(gene)：是核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位，是指贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。一个基因不仅仅包括编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括保证转录所必需的调控序列及位于编码区5’端上游的非编码序列，内含子和位于编码区3’端下游的非编码序列。 2基因组(genome)：泛指一个细胞或病毒的全部遗传信息。在真核生物体中，基因组是指一套完整单倍体DNA和线粒体DNA的全部序列，既包括编码序列，也包括非编码序列。3基因表达(gene expression)：是指原核生物和真核生物基因组中特定的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的各种蛋白质，表现出特定的生物学效应的全过程。 4基因表达的调控：在同一机体的各种细胞中虽然含有相同的遗传信息即相同的结构基因，但并非它们都在所有细胞中同时表达，而必须根据机体的不同发育阶段、不同的组织细胞及不同的功能状态，选择性、程序性地表达特定数量的特定基因，这就是基因表达的调控。5管家基因：有些基因产物对生命全过程都是必不可少的。这类基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常称为管家基因。管家基因的表达水平受环境因素影响很小，而是在个体各个生长阶段的大多数、或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。这类基因表达称为基本（或组成性）基因表达。 6转录：以DNA一条链为模板，以四种NTP为原料，在RNA聚合酶作用下，按照碱基互补原则（A-U,T-A,G-C）合成RNA链的过程。 7不对称转录：转录时因为①DNA分子双链一股链用作模板指引转录，另一股链不转录。 ②模板链并非总是在同一条链上。故称为不对称转录。 8诱导：可诱导基因在一定环境中表达增强的过程称为诱导。阻遏：可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏。 9基因表达的时间特异性：按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称为基因表达的时间特异性(temporal specificity)。又称阶段特异性。 10基因表达的空间特异性：在个体生长全过程，某种基因产物在个体不同组织器官表达存在差异，称为基因表达的空间特异性(spatial specificity)。基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell or tissue specificity)。一、原核生物基因的表达及调控 1顺反子（Cistron）：由结构基因转录生成的RNA序列亦称为顺反子。 2多顺反子(polycistron): 原核生物具有操纵子结构，几个结构基因转录在一条mRNA链上，因而转录物为多顺反子。每个顺反子分别翻译出各自的蛋白质。 3单顺反子（monocistron）：真核生物的一个结构基因与相应的调控区组成一个表达单位，转录物为一个单顺反子。从一条mRNA只能翻译出一条多肽链。 4操纵子（operon）:原核生物的结构基因与调控序列以操纵子的形式存在。数个功能上相关联的结构基因串联在一起，构成信息区，连同其上游的调控区（包括启动子和操纵序列）和下游的转录终止信号所构成的基因表达单位，所转录的RNA为多顺反子。 5 SD序列：又称核蛋白体结合位点（RBS）。在起始密码AUG上游8~13个碱基处有一段富含嘌呤的序列，其一致序列（consensus sequence）为AGGAGG，称为SD序列（Shine-Dalgarno sequence）。此处能与核糖体30S亚基中16S rRNA 3’端富含嘧啶的序列互补配对结合，与蛋白质合成过程中起始复合物生成有关。㈠原核生物基因表达 1 RNA聚合酶全酶结合启动子并起始转录

第十五章基因表达调控

第十五章基因表达调控一、单项选择题 1.基因表达产物是 A.RNA B.DNA C.蛋白质 D.DNA和蛋白质 E.RNA和蛋白质 2. 基因表达调控可在多级水平上进行，但其基本控制点是： A．基因活化， B．转录起始 C．转录后加工D．翻译 E．翻译后加工 3. 关于管家基因叙述错误的是 A. 在生物个体的几乎各生长阶段持续表达 B. 在生物个体的几乎所有细胞中持续表达 C. 在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达 D. 在生物个体的某一生长阶段持续表达 E. 在一个物种的几乎所有个体中持续表达 4. 下列情况不属于基因表达阶段特异性的是，一个基因在 A. 胚胎发育过程不表达，出生后表达 B. 胚胎发育过程表达，在出生后不表达 C.分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达 D. 分化的心肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达 E. 分化的心肌细胞不表达，在未分化的心肌细胞表达 5. 一个操纵子通常含有 A. 数个启动序列和一个编码基因 B. 一个启动序列和数个编码基因 C. 一个启动序列和一个编码基因 D. 两个启动序列和数个编码基因 E. 数个启动序列和数个编码基因 6. 操纵子的基因表达调节系统属于： A. 复制水平调节 B. 转录水平调节 C. 逆转录水平调节 D. 翻译水平调节 E. 翻译后水平调节 7.在乳糖操纵子的基因表达中，乳糖的作用是： A.作为阻遏物结合于操纵基因 B.作为辅阻遏物结合于阻遏物 C.使阻遏物变构而失去结合DNA的能力 D.抑制阻遏基因的转录 E.使RNA聚合酶变构而活性增加

8. Lac操纵子的阻遏蛋白由 A. Z基因编码 B. Y基因编码 C. A基因编码 D. I基因编码 E. 以上都不是 9. 阻遏蛋白识别操纵子的 A 启动基因 B 结构基因 C 操纵基因 D 内含子 E 外显子 10. 分解代谢物基因激活蛋白（CAP）对乳糖操纵子表达的影响是： A 正性调控 B 负性调控 C 正/负调控 D 无控制作用 E 可有可无 11.cAMP与CAP结合、CAP介导正性调节发生在 A 葡萄糖及cAMP浓度极高时 B 没有葡萄糖及cAMP较低时 C 没有葡萄糖及cAMP较高时 D 有葡萄糖及cAMP较低时 E 有葡萄糖及CAMP较高时 12.与DNA结合并阻止转录进行的蛋白质是 A.正调控蛋白 B.反式作用因子 C.诱导物 D.分解代谢基因活化蛋白 E.阻遏物 13. 色氨酸操纵子调节过程涉及 A. 转录水平调节 B. 转录延长调节 C. 转录激活调节 D. 翻译水平调节 E. 阻遏蛋白和“衰减子”调节 14.当培养基中色氨酸浓度较大时，色氨酸操纵子处于： A.诱导表达 B.阻遏表达 C.基本表达 D.组成表达 E.协调表达 15.顺式作用元件是指 A. 非编码序列 B. TATA盒 C. GC盒 D.具有调节功能的特异DNA序列 E. 具有调节功能的蛋白质 16. 反式作用因子是指 A. 对自身基因具有激活功能的调节蛋白 B. 对另一基因具有激活功能的调节蛋白 C. 具有激活功能的调节蛋白 D. 具有抑制功能的调节蛋白 E. 对特异基因转录具有调控作用的一类调节蛋白 17.关于启动子的叙述下列哪一项是正确的？ A.开始被翻译的DNA序列 B.开始转录成mRNA的DNA序列 C.开始结合RNA聚合酶的DNA序列 D.产生阻遏物的基因 E.阻遏蛋白结合的DNA序列

基因的表达与调控

第八章基因的表达与调控基因表达就是将基因携带的生物信息释放出来，供细胞利用的过程，或将生物的遗传信息作为性状或特征表现出来的过程。第一节基因的概念一、基因的概念及其发展（一）经典遗传学中关于基因的概念 1、基因具有染色体的主要特征，能自我复制，有相对的稳定性，在有丝分裂和减数分裂中有规律地进行分配。 2、基因在染色体上占有一定位置（位点），并且是交换的最小单位。 3、基因是以一个整体进行突变的，故它又是一个突变单位。 4、基因是一个功能单位，它控制着正在发育有枘本的某一个或某些性状，如红花、白花等。（二）分子遗传学关于基因的概念认为基因不是不可分割的最小遗传单位。一个基因相当于DNA分子上的一定区域段，是由多少不等的核苷酸对构成的，所以在一个基因内部的不同核苷酸对之间可以发生交换和突变。那么按照现代遗传学的观点，根据重组、突变、功能这三个单位应分别是： 1、突变子（muton）：性状突变时，产生突变的最小单位，一个突变子可以小到只是一个核苷酸对。 2、重组子（recon）：（交换子）发生性状重组时，可交换的最小单位，一个重组子只包含一对核苷酸。 3、顺反子（cistron）：（作用子）表示一个起作用的单位，基本符合通常所指的基因。一个作用子所包括的一段DNA与一个多肽链的合成相对应。所谓起作用，是指这一段DNA可以转录成RNA，进而合成蛋白质。（三）基因概念的进一步发展分子遗传学上基因的概念： ①可转录一条完整的RNA分子，或编码一条多肽链； ②功能上被互补测验或顺反测验所规定。事物是在不断发展和深化的，对基因的认识也在日新月异，基因可分为不同的类型 1、结构基因（structual gene）：是可编码RNA或蛋白质的一段DNA序列 2、调控基因（regulator gene）：指其产物参与调控其他结构基因表达的基因。 3、重叠基因（overlapping gene）：指同一段DNA的编码顺序，同时编码两个或两个以上的多肽链基因。 4、隔裂基因（spit gene）：指一个结构基因内部为一个或更多的不翻译的编码顺序所隔裂的现象。 5、跳跃基因（jumping gene）：（转座因子，又可叫可移动因子）：指可作为插入因子和转座因子移动的DNA序列 6、假基因（pseudogene）：与正常基因在核苷酸顺序的组成上非常相似，但位于不同位点，因缺失或突变而不能转录或翻译，是没有功能的基因。还有根据基因来源将基因分为核基因，线粒体基因，叶绿体基因等。二、基因的微细结构

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。

外源基因的表达

第六章外源基因的表达 1、名词解释融合蛋白：将外源蛋白基因与受体菌自身蛋白基因重组在一起，没有改变两个基因的阅读框，以这种形式表达的蛋白，称为融合蛋白。分泌蛋白：外源基因的表达产物N端连有一信号肽序列，通过运输和分泌的方式穿过细胞的外膜进入培养基中。包涵体：一定条件下，外源基因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，称为包涵体。外源基因表达体系：泛指目的基因与表达载体重组后，导入合适的受体细胞，并能在其中有效表达，产生目的基因产物。 2、大肠杆菌表达载体构成的重要元件有哪些？ ①启动子：Lac和Tac；PL和PR；T7。②核糖体结合位点。③插入位点 ④终止子⑤复制起始区⑥选择标记 3. 试比较大肠杆菌、酵母、植物和动物细胞基因表达载体各自组成的特点。（1）大肠杆菌基因表达载体构成的重要元件（见上题）；（2）酵母表达载体的重要组成原件 ?复制起始区： ?选择标记：营养缺陷型；显性选择标记 ?有丝分裂稳定区 ?表达盒（expression cassette)：启动子、分泌信号序列和终止子。（3）植物基因表达载体的组成特征： ?以Ti质粒为基础构建而成。 ?启动子：组成型、诱导型和组织特异型。 ?终止子：rbs小亚基基因3’端终止子序列。 ?T-DNA：边界序列25bp正向重复序列，为控制外源基因的转移和整合必需的功能元件。?内含子序列：有效提高成熟mRNA的含量，提高外源基因的表达水平。 ?选择标记与报告基因（4）动物细胞基因表达载体组成特征： ①、启动子②、复制子③、mRNA剪接和加尾信号④、筛选标记 4. 真核基因在大肠杆菌中表达存在的问题和高效表达的对策是什么？真核基因在大肠杆菌中表达存在的问题： ?真核基因的结构具有内含子，而大肠杆菌等原核生物没有转录产物剪接加工系统。 ?真核生物mRNA的结构与大肠杆菌中的不同，影响到真核mRNA在原核细胞中的稳定性及与核糖体的结合能力。 ?真核生物的基因对简并密码子的使用偏好与大肠杆菌的不同。 ?大肠杆菌细胞没有真核生物的蛋白质加工修饰系统，使表达产物不能正常折叠。 ?大肠杆菌内源蛋白酶会对真核基因表达产物产生降解，造成表达产物的不稳定性。真核基因在大肠杆菌中高效表达的对策：

第七章 基因的表达与调控(上)