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 ①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。 ②结构基因 结构基因是指一类编码蛋白质（或酶）或RNA的基因。 ③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。 ④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。 ⑤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 ①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。 ②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： ①启动子：决定RNA聚合酶转录起始位点的DNA序列，紧挨着基因。 ②增强子：能增强真核基因转录的一类调节序列，离基因较远。 ③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 ①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。 ②RNA聚合酶。 5．真核细胞的RNA转录后的加工 （1）断裂基因 ①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。 ②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。 ①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）。 ②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。