真核生物的基因表达调控

真核生物细胞内基因表达的主要调控机制一、真核生物细胞内基因表达调控机制的简单理解真核生物细胞内基因表达的调控机制就像是一场超级复杂又超级有趣的大型表演背后的指挥调度系统。

想象一下，细胞就像一个大舞台，里面的基因就是一个个小演员，每个小演员都有自己独特的角色（功能），但是什么时候上场、怎么表演就得听指挥啦，这个指挥就是基因表达的调控机制。

二、基因表达调控的重要性要是没有这个调控机制呀，细胞里可就乱套啦。

基因会像脱缰的野马一样胡乱表达，可能一些本来不该现在制造的蛋白质就大量产生了，而一些急需的蛋白质却没有生产，这就好比舞台上演员乱入，整个表演就会变得一塌糊涂。

所以说，这个调控机制对于细胞的正常运作、生长发育以及应对外界环境变化都是至关重要的。

三、主要调控机制的分类1. 转录水平的调控这就像是在演员上台之前（基因转录成mRNA之前）就进行把关。

比如启动子的调控，启动子就像是小演员上场的引导员，不同的启动子强度不同，能引导基因在不同的强度下开始转录。

还有转录因子，它们可以和启动子结合，就像导演告诉引导员什么时候让小演员上场，是快点上场还是慢点上场，是多演一会儿还是少演一会儿。

有些转录因子是促进转录的，就像积极的导演，鼓励小演员上场表演；而有些则是抑制转录的，就像比较严格的导演，觉得小演员还没准备好，得再等等。

2. 转录后水平的调控小演员（基因）已经在舞台上表演了（转录成mRNA了），但这还没完呢。

mRNA要经过一系列的加工处理，就像演员要化妆、换衣服一样。

这里面包括加帽、加尾和剪接等过程。

加帽和加尾可以保护mRNA不被快速降解，就像给演员穿上保护服，让他们能在舞台上多待一会儿。

而剪接就更有趣了，一个基因可以通过不同的剪接方式产生不同的mRNA，就像一个演员可以通过不同的装扮和表演方式来扮演不同的角色，这就大大增加了基因表达产物的多样性。

3. 翻译水平的调控mRNA已经准备好了，现在要把它翻译成蛋白质啦（演员要正式开始表演啦）。

真核生物基因表达的调控09中西七年制2班内容摘要：真核生物细胞结构比原核生物复杂，转录和翻译在时空上都被分隔开，分别在细胞核和细胞质中先后进行，并且基因组和染色体结构复杂，蕴藏大量的调控信息，因此真核生物基因表达的调控要比原核生物要复杂的多。

真核生物可以从多个层次调控基因表达。

一、真核生物基因表达调控的种类（一）根据其性质可分为两大类：一是瞬时调控或称为可逆性调控，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。

二是发育调控或称不可逆调控，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。

（二）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－－翻译水平调控——翻译后水平调控二、真核生物基因表达的调控的多层次性真核生物基因表达可以随细胞内外环境条件的改变以及生长发育的不同阶段而在不同表达水平加以精确地调控。

主要体现在以下几个水平上：（一）DNA 水平：主要包括：染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰和异染色质化等，这些变化都是永久性的，会随着细胞分裂传递给子代细胞，使这类细胞具有特定的表型，成为某种特定的分化细胞。

1：基因的丢失、扩增与重排1)基因丢失：只存在于一些低等生物体细胞中。

在细胞分化时，当需要消除某些基因活性时才发生。

采用基因丢失的方式调控是不可逆的。

体现了真核细胞全能性。

例如小麦瘿蚊的染色体丢失，瘿蚊卵跟果蝇相似（始核分裂胞质不分裂），其卵的后端含有特殊的细胞质，极细胞质核→保持了全部40条染色体→生殖细胞→其他细胞质区域核→丢失32条、留8条→体细胞；2)基因扩增：是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。

如非洲爪蟾的基因扩增，是两栖类和昆虫卵母细胞rRNA基因的扩增。

真核生物基因表达调控的特点一、真核生物基因表达调控的特征•基因组和染色体结构复杂：更多的调控信息，更复杂的转录起始机制；•细胞结构复杂：转录和翻译在时空上分开；•多细胞，多组织生物：细胞内外环境，细胞发育的不同阶段、细胞分化•真核基因表达的多层次调控:染色质水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平。

二、真核生物染色质结构与基因活性1.真核生物染色质结构•组蛋白：富含Arg、Lys的碱性蛋白质；在中性pH条件下带正电荷、高度保守的蛋白质；重复基因、连续基因、不加polyA；可以被修饰（乙酰化，甲基化）•核小体：有组蛋白和DNA组成，直径11nm。

•真核生物染色质经过不同层次的折叠形成高度压缩的规则结构；真核生物RNApol与启动子的结合收染色质结构的限制；真核生物基因转录的活化依赖于染色质重塑（remodeling）2.组蛋白对基因转录活性的影响•组蛋白和转录因子竞争基因的转录调控区。

•非乙酰化组蛋白可以抑制转录，乙酰化组蛋白可以抑制转录。

形成新的组蛋白共价键修饰(去甲基化)可以抑制基因转录活性。

3.DNA甲基化对基因转录活性的影响4.常染色质和异染色质•异染色质比常染色质压缩得更紧，因此异染色质区域的基因转录受到抑制。

二、转录激活因子对转录的影响1.转录激活因子的结构•真核生物的基因转录不仅需要激活染色质，还需要激活基因。

•顺式作用元件：启动子和增强子。

反式作用因子：基础转录因子（basal transcription factors),通用转录因子（general transcription factors）转录激活因子（transactivators）辅激活因子（coactivators）•转录激活因子的结构：DNA结合构域；转录激活结构域；二聚化结构域；效应分子结合位点。

每一个DNA结合结构域都含有一个DNA结合模体（motif）•增强器没有位置限制(从近到远都能看到)；无方向性(反转后依然有效)。

之老阳三干创作
::,,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用转录出多顺反子RNA
实现协调调节真核基因转录产品为单顺反子RNA功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。

真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平其次是翻译水平。

原核生物基因以把持子的形式存在。

转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。

翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可呵护不被酶水解mRNA 的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产品及小分子RNA的调控作用。

真核生物基因表达的调控环节较多在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。

在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。

在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。

在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA 的稳定性调节及小分子RNA。

真核基因调控中最重要的环节是基因转录真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。

葡萄糖存在乳糖不存在此时无诱导剂。

真核⽣物基因表达的调控课次：19教案⽬的：使学⽣了解真核基因表达调控的特点、转录前的调控，掌握增强⼦的作⽤特点和反式作⽤因⼦的DNA结合域的结构花式。

重点：增强⼦和反式作⽤因⼦的DNA结合域的结构花式。

难点：反式作⽤因⼦的DNA结合域的结构花式。

复习旧课：提问2⼈，了解教案效果。

导⼊新课：第⼋章真核⽣物基因表达的调控第⼀节概述真核⽣物细胞中由核膜将核和细胞质分隔开，转录和翻译并不偶联；基困组是由多条染⾊体组成。

真核基因的调节分为：真核基因表达调控的特点：第⼆节转录前的调控⼀. DNA的甲基化与去甲基化真核DNA中的胞嘧啶约有5%被甲基化为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytidine,m5C>，⽽活跃转录的DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常较低。

b5E2RGbCAP甲基化可使基因失活，去甲基化⼜可使基因恢复活性。

⼆染⾊质结构对真核基因转录的调控1.染⾊质结构影响基因转录常染⾊质中的基因可以转录，异染⾊质(heterochromatin>，⽆基因转录表达。

2. 组蛋⽩的作⽤组蛋⽩扮演了⾮特异性阻遏蛋⽩的作⽤，⾮组蛋⽩成分起到特异性的去阻遏促转录作⽤。

核⼩体结构影响基因转录。

三基因重排和基因扩增对基因表达的影响基因重排(gene rearrangement>，即原胚性基因组中某些基因会再组合变化形成第⼆级基因。

p1EanqFDPw基因扩增(gene amplification>，即基因组中的特定段落在某些情况下会复制产⽣许多拷贝。

DXDiTa9E3d基因丢失：在细胞分化过程中，丢掉某些基因⽽去除其活性。

例如某些原⽣动物，线⾍、昆⾍、甲壳类动物，体细胞常丢掉部分或整条染⾊体，只保留将来分化产⽣⽣殖细胞的那套染⾊体。

例如在蛔⾍胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。

在⾼等动植物中，尚未发现类似现象。

RTCrpUDGiT第三节真核基因转录⽔平的调控1 顺式作⽤元件(cis-acting elements>顺式作⽤元件：对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其⾃⾝同处在⼀个DNA分⼦上的基因；通常不编码蛋⽩质，多位于基因旁侧或内含⼦中。

真核生物基因表达调控第十章作业1. 简述真核生物基因表达调控的7个层次。

①染色体和染色质水平上的结构变化与基因活化②转录水平上的调控，包括基因的开与关，转录效率的高与低③RNA加工水平的调控，包括对出事转录产物的特异性剪接、修饰、编辑等。

④转录后加工产物在从细胞核向细胞质转运过程中所受到的调控⑤在翻译水平上的控制，即对哪一种mRNA结合核糖体进行翻译的选择以及蛋白质成量的控制⑥对蛋白质合成后选择性地被激活的控制，蛋白质和酶分子水平上的剪接等的控制⑦对mRNA选择性降解的调控2. 真核基因表达调控与原核生物相比有何异同？相同点：①与原核基因的调控一样，真核基因表达调控也有转录水平调控和转录后水平的调控，并且也以转录水平调控为最重要；②在真核结构基因的上游和下游(甚至内部)也存在着许多特异的调控成分，并依靠特异蛋白因子与这些调控成分的结合与否调控基因的转录。

不同点：①原核细胞的染色质是裸露的DNA，而真核细胞染色质则是由DNA与组蛋白紧密结合形成的核小体。

②在原核基因转录的调控中，既有激活物参与的正调控，也有阻遏物参与的负调控，二者同等重要。

③原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的，即在转录尚未完成之前翻译便已开始。

④真核生物大都为多细胞生物，在个体发育过程中发生细胞分化后，不同细胞的功能不同，基因表达的情况也就不一样，某些基因仅特异地在某种细胞中表达，称为细胞特异性或组织特异性表达，因而具有调控这种特异性表达的机制。

3. DNA 甲基化对基因表达的调控机制。

甲基化抑制基因转录的机制：DNA甲基化会导致某些区域DNA 构象改变，包括甲基化后染色质对于核酸酶或限制性内切酶的敏感度下降，更容易与组蛋白H1相结合，DNaseⅠ超敏感位点丢失，使染色质高度螺旋化, 凝缩成团, 直接影响了转录因子与启动区DNA的结合效率的结合活性，不能启始基因转录。

DNA的甲基化不利于模板与RNA聚合酶的结合，降低了转录活性。

真核生物基因表达调控课程思政
随着生物学的不断发展，真核生物基因表达调控成为了生命科学领域的重要研究方向。

作为一门专业课程，我们不仅需要深入理解基因表达调控的机制和原理，更需要思考其中的道德伦理和社会责任。

首先，我们需要思考基因编辑和基因治疗的伦理问题。

基因编辑技术的出现，让我们可以精准地修改基因组中的错误或缺陷，但也带来了对“人类优化”的争议。

基因治疗的实践，更需要考虑到科技的应用对象是否真正需要治疗、治疗后是否会带来更多的问题等方面。

这些问题需要我们对技术的应用进行深度思考。

其次，我们需要关注真核生物基因表达调控在环境保护、食品安全等方面的应用。

生物技术的发展，带来了很多可以应用于环境保护和食品安全的技术手段。

但我们也需要权衡技术应用的风险和利益，避免因为技术发展过快而带来的负面影响。

最后，我们需要思考科学家的社会责任。

科学家在研究和应用生物技术的过程中，需要考虑到对社会的影响和责任。

我们需要强调科学家的责任感和社会使命感，让科学技术更好地为人类服务。

因此，真核生物基因表达调控课程不仅是一门专业课程，更是一门思政课程。

只有通过对科技的深度思考和思想的引导，才能使基因调控技术更好地为人类服务，为人类的未来带来更多的福祉。

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真核基因表达调控的五个水平真核基因表达调控是指在真核生物中，通过一系列的调控机制来控制基因的表达。

这些调控机制可以分为五个水平：染色质水平、转录水平、RNA加工水平、转运水平和翻译水平。

染色质水平是指通过改变染色质的结构和状态来调控基因表达。

在真核生物中，染色质通常会以一种紧密的形式存在，称为紧密染色质。

这种紧密染色质不容易被转录因子识别和结合，从而抑制基因的转录。

而在某些特定的时机，染色质会发生松弛，使得转录因子能够更容易地与基因的启动子结合，从而促进基因的转录。

这种染色质的结构和状态的改变可以通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等机制来实现。

转录水平是指通过调控转录过程来控制基因表达。

转录是指将DNA 中的基因信息转录成RNA的过程。

在转录过程中，转录因子会结合到基因的启动子区域，通过与RNA聚合酶的相互作用来启动和调节转录过程。

转录因子的结合位置和数量可以影响基因的转录水平。

此外，还有一些转录调控因子可以通过与转录因子相互作用，调节其活性和稳定性，从而进一步调控基因的转录。

RNA加工水平是指通过对转录后的RNA分子进行剪接、修饰和降解等加工过程来调控基因表达。

在转录后，RNA分子需要经过剪接来去除其中的内含子序列，形成成熟的mRNA分子。

剪接的方式和位置可以影响基因的表达模式。

此外，还有一些修饰酶可以对RNA 分子进行修饰，如加上甲基或磷酸基团，从而影响其稳定性和功能。

另外，RNA分子还会受到RNA降解酶的作用，从而降解掉一部分RNA分子，进一步调控基因的表达水平。

转运水平是指通过调控RNA分子的运输和定位来调控基因表达。

在真核生物中，RNA分子需要通过核孔复合体来从细胞核转运到细胞质，然后再到达特定的亚细胞位置。

在细胞质中，RNA分子可以与翻译机器相互作用，从而进一步调控基因的翻译。

此外，还有一些RNA分子可以通过与RNA结合蛋白相互作用，形成RNA颗粒体或RNA复合体，从而影响RNA的稳定性和功能。