《分子生物学许晓东》PPT课件

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1、8基因的表达与调控（下）——真核基因表达调控一般规律真核基因的表达调控的特点：原核细胞——环境因素对调控起决定性的作用。群体中每一个细胞对环境变化的反应是直接的和一致的。真核细胞——基因表达调控最明显的特征是在特定时间，特定的细胞中特定的基因被激活，实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育，并使生物的组织和器官保持正常功能。这是生命活动规律决定的，环境因素在其中作用不大。真核生物基因调控可分为两大类：第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水平升降，或细胞周期不同阶段酶活性的调节；第二类是

2、发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，决定了真核细胞生长、分化、发育的进程。根据基因调控发生的先后次序，又可分为：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）。研究基因调控的三个主要内容：诱发基因转录的信号？基因调控在哪一步（模板DNA的转录、mRNA的成熟或蛋白质合成）实现的？不同水平基因调控的分子机制什么？本章内容：真核生物的基因结构与转录活性真核基因转录机器的主要组成蛋白质磷酸化对基因转录的调控蛋白质乙酰化对基因表达的影响激素与热激蛋白对基因表达的影响其他水平上的表达调控8.1真核

3、生物的基因结构与转录活性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差异:在真核细胞中，成熟mRNA为单顺反子mRNA，很少存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。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。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存在不被翻译的内含子。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，能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。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上可直接促进或抑制RNA聚

4、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达几百个甚至上千个碱基对。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。许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过程，才能被顺利地翻译成蛋白质。8.1.1基因家族在原核细胞中，密切相关的基因往往组成操纵子，并以多顺反子的方式进行转录。而真核细胞中的DNA是单顺贩子结构，很少置于同一启动子之下的操纵子。真核细胞中许多相关的基因常按功能成套组合，被称为基因家族。同一家族的成员有时紧密排列在一起，成

5、为一个基因簇；更多时候，分散在同一染色体不同部位，甚至位于不同染色体上，具有各自不同的表达调控模式。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。细菌中所有rRNA和部分tRNA都来自这个分子量为30S（约6500个核苷酸）的前rRNA在真核生物中，前rRNA转录产物的分子量为45S，（约有14000个核苷酸），包括18S，28S和5.8S三个主要rRNA分子。复杂多基因家族复杂多基因家族一般由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。海胆组蛋白基因家族：编码不同组蛋白的基因处于一个约为6000bp的片

6、段中，分别被间隔序列所隔开。这5个基因组成的串联单位在整个海胆基因组中可能重复多达1000次。发育调控的复杂多基因家族血红蛋白是所有动物体内输送分子氧的主要载体，由2α2β组成的四聚体加上一个血红素辅基（结合铁原子）后形成功能性血红蛋白。在生物个体发育的不同阶段出现几种不同形式的α和β亚基。延伸-假基因（Pseudogene）是指脱氧核糖核酸（DNA）的碱基序列中，一段与其他生物体内已知的基因序列非常相似的片段。但是这个片段无法发挥原有的基因功能，也就是无法制造出蛋白质。这种基因片段是来自演化过程中的突变累积，有些无法转录，有些则是转录不完全。有

7、些虽然能够转录完成，但是也会在转译阶段途中终止作用。8.1.2真核基因的断裂结构1.外显子与内含子内含子是指存在于原始转录物或基因组DNA中，但不存在于成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。大多数真核基因都是由蛋白质编码序列和非蛋白质编码序列两部分组成的。基因中的内含子数量和大小都不同。胶原蛋白基因长约40kb，至少有40个内含子，其中短的只有50bp，长的可达到2000bp。少数基因，如组蛋白及α型、β型干扰素基因，根本不带内含子。哺乳动物二氢叶酸还原酶基因，全长25-31kb左右，但其6个外显子总长只有2kb内含子的生理功能还

8、不清楚。有些基因除去内含子后可以产生有活性的mRNA。有些基因一旦出去内含子，mRNA运入细胞质的过程就被阻断。内含子的存在可能有利于生