第七章 真核基因表达调控的一般规律

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1、第七章基因的表达与调控(下)—真核基因表达调控的一般规律真核生物的基因结构与转录活性真核生物基因表达调控的种类真核生物DNA水平上的基因表达调控真核生物转录水平上的基因表达调控真核基因转录后水平上的调控Contents一、真核基因组结构特点真核基因组结构庞大3×109bp、染色质、核膜单顺反子基因不连续性断裂基因、内含子(intron)、外显子(exon)非编码区较多多于编码序列(9:1)含有大量重复序列第一节真核生物的基因结构与转录活性●基因组很小，大多只有一条染色体●结构简炼●存在转录单元多顺反子●有重叠基因原核生物基

2、因组结构特点二、真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及DNA的空间结构方面存在以下几个方面的差异试说明真核细胞与原核细胞在基因转录，翻译及DNA的空间结构方面存在的主要差异，表现在哪些方面？武汉大学2003年分子生物学硕士入学试题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。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。③高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。④真核生物能够有序地根据生长发育阶段的

3、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。⑤在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因5’上游区DNA构型来影响RNA聚合酶与它的结合。在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑制RNA聚合酶与它的结合。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，原核生物中不存在这样严格的空间间隔。⑦许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过

4、程，才能顺利地翻译成蛋白质。三、基本概念（一）基因家族（genefamily)真核生物的基因组中有很多来源相同、结构相似、功能相关的基因，将这些基因称为基因家族。同一家族中的成员有时紧密地排列在一起，成为一个基因簇(genecluster)。如：编码组蛋白、免疫球蛋白和血红蛋白的基因都属于基因家族1.简单多基因家族简单多基因家族中的基因一般以串联方式前后相连。TheeukaryoticribosomalDNArepeatingunit2.复杂多基因家族复杂多基因家族一般由几个相关基因构成，基因之间由间隔序列隔开，并作为独立的

5、转录单位。现已发现存在不同形式的复杂多基因家族。Organizationofhistonegenesintheanimalgenome（二）真核基因的断裂结构基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，为非编码序列所隔开，其中编码的序列称为外显子，非编码序列称内含子。外显子(Exon)：真核细胞基因DNA中的编码序列，这些序列被转录成RNA并进而翻译为蛋白质。内含子(Intron)：真核细胞基因DNA中的间插序列，这些序列被转录成RNA，但随即被剪除而不翻译。1.外显子与内含子的连接区指外显子和内含子的交界或称边界序列，它有两个

6、重要特征：1）内含子的两端序列之间没有广泛的同源性2）连接区序列很短，高度保守，是RNA剪接的信号序列（GT-AG法则）5'GT……AG3'2.外显子与内含子的可变调控组成型剪接：一个基因的转录产物通过剪接只能产生一种成熟的mRNA。选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。(三)假基因是基因组中因突变而失活的基因，无蛋白质产物。一般是启动子出现问题。第二节真核生物基因表达调控的种类根据其性质可分为两大类：1)瞬时调控(可逆性调控)，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

7、素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。2)发育调控(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。根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：DNA水平调控－－转录水平调控－－转录后水平调控（RNA加工成熟过程的调控、翻译水平的调控、蛋白质加工水平的调控）第三节真核生物DNA水平上的基因表达调控●基因丢失基因扩增基因重排DNA的甲基化与基因表达调控染色质的结构与基因表达调控●●●●抗体分子的形成Ti质粒转座子一、基因丢失在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这

8、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。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。二、基因扩增基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象