基因表达调控复习笔记
基因表达调控复习笔记一、基因的选择性表达式细胞特异性的基础1基因表达基因表达是指通过DNA的转录和翻译而产生其蛋白质，或转录后直接产生其RNA产物的过程。2基因调控基因调控是指对基因表达过程的调节，其一般是某一个体系在需要时被打开，不需要时被关闭，包括转录水平的调控和翻译水平的调控。二、原核生物的基因表达调控1酶的类型（1）诱导酶是指只有在某些特定的物质或诱导物存在时，才能产生的酶。（2）组成酶是指与化学环境无关，无论某种特定物质是否存在，它们都可以不断地被合成的酶。2大肠杆菌的乳糖操纵子模型图22-1乳糖操纵子模型示意图（1）操纵子相关概念操纵子操纵子是指由在功能上彼此有关的几个结构基因和控制区所组成DNA片段，控制区包括启动子和操纵基因，只在原核生物中存在。结构基因结构基因是指一类编码蛋白质（或酶）或RNA的基因。调节基因调节基因是指参与其他基因表达调控的RNA和蛋白质的编码基因，其编码的调节物通过与DNA上的特定位点结合来控制转录，是调控的关键。调节基因通常处在受调节基因的上游，其产物是阻遏蛋白。启动子启动子是指标志转录起始位点的一段短DNA核苷酸序列，RNA聚合酶在这一位点与DNA接触，并开始进行转录。操纵基因操纵基因是指DNA上不编码任何蛋白质的一小段序列，是调节基因所编码的阻遏蛋白的结合部位，其决定了RNA聚合酶是否能够与DNA序列上的启动子接触，从而沿着DNA分子移动，启动RNA的转录。（2）乳糖操纵子负控诱导a当无乳糖存在时，调节基因编码的阻遏蛋白与调节基因结合，阻遏了下游结构基因的编码，使得乳糖不能被利用；b当乳糖存在时，调节基因编码的阻遏蛋白与乳糖的异构体形成复合物而失活，不与操纵基因结合，使得下游结构基因可以正常转录，利用乳糖。正控阻遏a当葡萄糖和乳糖同时存在时，葡萄糖的代谢产物能抑制cAMP的合成，使得不能形成cAMP-CAP（代谢激活蛋白）复合物，从而没有cAMP-CAP复合物与启动子区结合而激活下游结构基因转录；b当不存在葡萄糖时，cAMP能顺利与CAP结合成，从而与启动子区结合，激活转录。三、真核生物的基因表达调控1不同的细胞有特异的基因表达方式真核细胞的特异性是由于它们表达特定的基因而造成的，多细胞生物的细胞分化，是选择性基因表达的结果。2.DNA的包装影响基因的表达DNA主要的装配水平：（1）组蛋白与DNA组成复合体核小体核小体是真核生物染色体的基本结构单位，由缠绕在外周的DNA和8个组蛋白分子组成。核小体可能通过阻止与转录相关的酶接近DNA分子的方式起到了调节基因表达的作用。（2）核小体串缠绕成为一个高度螺旋的丝状结构。（3）丝状物进一步缠绕成为超螺旋结构。（4）再折叠和缠绕使DNA更紧密地压缩，形成了染色体。染色体的异染色质区（例如着丝粒区）比常染色质区的螺旋化程度高，因而结构更致密。3异染色质化与基因的表达失活雌性哺乳动物在其胚胎发育早期，体细胞核中的两条X染色体中会有一条随机失活。而且，这种失活会随着以后的细胞分裂而传给子代细胞。4蛋白质组装启动真核细胞的转录真核细胞转录的调控和原核细胞一样，也是用调节蛋白质和DNA的结合来启动或者关闭基因转录的，但比原核细胞要复杂。一个真核细胞基因启动的模式如下。（1）DNA链上有3个调控序列：启动子：决定RNA聚合酶转录起始位点的DNA序列，紧挨着基因。增强子：能增强真核基因转录的一类调节序列，离基因较远。沉默子：与增强子作用相反的、可降低基因启动子的转录活性的一段DNA序列。（2）相关蛋白分子转录因子：开启转录的调节蛋白，它包括能与基因上游的调节性DNA序列相结合从而激活基因转录的一类蛋白质激活剂和其他调节蛋白。RNA聚合酶。5真核细胞的RNA转录后的加工（1）断裂基因非编码区是指不能够转录为相应mRNA，不能指导蛋白质合成（也就是不能编码蛋白质）的区段。编码区是能够转录为相应信使RNA，进而指导蛋白质合成，能编码蛋白质的区段。在真核细胞的基因中，编码区分为外显子与内含子。a外显子是指编码区基因中能够被翻译成为蛋白质的部分。b内含子是指阻断基因线性表达的序列。c断裂基因是由一系列交替存在的外显子和内含子构成的基因。（2）RNA剪接RNA剪接是指从DNA模板链转录出的最初转录产物中除去内含子，并将外显子连接起来形成一个连续的RNA分子的过程；在多种情况下，细胞可以通过不同的剪接方式，从同一个RNA转录物产生不同的成熟mRNA分子，从而翻译出不同的蛋白质。真核生物编码蛋白质的基因，经过转录产生的初始转录物，包括基因的全部DNA序列（外显子和内含子），即不均一核RNA（hnRNA）。初始转录物需要经过复杂的加工后才产生成熟的mRNA，加工包括5加帽、3加polyA尾巴、剪接和编辑等过程。在其3端加“尾”、5端加“帽”可保护新合成的RNA链免受细胞中酶的攻击，并参与蛋白质合成的调控，为核糖体识别mRNA提供信号，但“帽”和“尾”不被翻译。四、发育是在基因的调控下进行的异位表达是指基因在原本不表达的细胞中表达，即基因表达的时间和空间的模式发生变化的现象。
