分子生物学电子教案第十一章

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1、第十一章真核基因表达调控1.课程教学内容(1)真核基因表达调控的特点(2)真核基因表达调控的不同层次(3)染色体水平的调控(4)DNA水平的调控(5)真核基因转录水平的调节调控2.课程重点、难点真核生物基因表调控的特点、组蛋內乙酰化和DNA甲基化对基因表达的影响及机理、真核基因转录水平调控的机理。3.课程教学要求(1)掌握真核生物基因表达调控的特点和方式；(2)掌握真核生物的多层次对基因的表达调控的机理和特点，理解真核生物与运河生物的基因调控的异同；(3)了解真核生物的其他表达调控方式。一、真核基因组的复杂性与原核生物比较，真^生物的基因组更

2、为复杂，可列举如下。▲真核棊因组比原核棊因组大得多，大肠杆菌棊因组约4X106bp，哺乳类棊因组在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。▲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。▲原核生物的棊因组基本上是单倍体，而真核棊因组是二倍体。▲如前所述，细菌多数基因按功能相关成申排列，组成操纵元的基因表达调控的单元，井同开启或关闭，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

3、成一条mRNA,BPmRNA是单顺反子(monocistron),基木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，这就涉及到多个棊因协调表达的问题，真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多。▲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。▲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

4、Aj含子(intron),转荥后

5、需经剪接(splicing)去除内含子，冰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▲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(repetitivesequences)。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(highlyrepetitivesequences)，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。①中度重复序列(moderatelyrepet

6、itivesequences)，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-X105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。②单拷贝序列(singlecopysequences)。这矣序列基本上不重复，占哺乳矣基因组

7、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。从上述可见真核棊因组比原核棊因组复杂得多，至今人类对真核棊因组的认识还很有限，使现在国际上制订的人基因组研宄计划(humangeneproject)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

8、存O(一〉真核基因表达调控的环节更多如前所述，基因表达是基因经过转录、翻译、产生有生物活性的蛋白质的整个过程。同原核生物一样，转录依然是真核生物基因表达调控的主要环节。但真核基因转录发生在细胞核(线粒体基因的转录在线粒体内)，翻译则多在胞浆，两个过程是分开的，因此其调控增加了更多的环节和复杂性，转录后的调控占有了更多的分量。真核细胞在分化过程中会发生基因重排(generearrangement)，即胚原性基因组屮某些基因会再组合变化形成第二级基因。例如编码完整抗体蛋內的基因是在淋巴细胞分化发育过程中，由原来分开的几百个不同的可变区基因经选择、

9、组合、变化，与恒定区基因一起构成稳定的、为特定的完整抗体蛋白编码的可表达的基因。这种基因重排使细胞可能利用几百个抗体基因的片段，组合变化而产生能编码达108种不同抗