分子生物学转录与其调控

分子生物学：从广义来讲，分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。

它主要对蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。

DNA重组技术:DNA重组技术（又称基因工程）是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后，按照人们的设计与克隆用载体定向连接起来，转入特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。

信号转导:是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其它细胞功能方面的应答过程。

转录因子:是指一群能与基因5′端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定强度在特定时间和空间表达的蛋白质分子。

功能基因组：又称后基因组，是在基因组计划的基础上建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构和功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。

结构分子生物学:就是研究生物大分子特定空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。

生物信息学：是生物科学和信息科学重大交叉的前沿学科，它依靠计算机对所获得数据进行快速高效计算、统计分类以及生物大分子结构功能的预测。

染色体：是指存在于细胞核中的棒状可染色结构，由染色质构成。

染色质是由DNA、RNA和蛋白质形成的复合体。

染色体是一种动态结构，在细胞周期的不同阶段明显不同。

C-值（C-value）:一种生物单位体基因组DNA的总量。

C-值矛盾（C-value paradox）：基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性。

核心DNA（core DNA）：结合在核心颗粒而不被降解的DNA。

连接DNA（linker DNA）：重复单位中除核心DNA以外的其它DNA。

DNA多态性：指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异，主要包括单核苷酸多态性和串联重复序列多态性两类。

DNA的一级结构：是指4种核苷酸的排列顺序，表示了该DNA分子的化学组成。

又由于4种核苷酸的差异仅仅是碱基的不同，因此又是指碱基的排列顺序。

转录因子的控制和功能转录因子是一类非常重要的蛋白质，它们可以连接到DNA上，激活或抑制基因的转录，从而对细胞的功能和特性进行调控。

转录因子的控制和功能在生物学研究中扮演着重要的角色，因此本文将介绍转录因子的控制和功能，并且探讨一些现有的研究成果。

转录因子的控制可以分为多个方面，包括基因表达和修饰、信号转导、蛋白质相互作用等。

其中，转录因子的基因表达和修饰是很重要的调控因素。

在细胞分化和发育过程中，一些转录因子的表达量和活性会发生变化，从而影响基因表达的水平。

此外，一些表观遗传因素，比如DNA甲基化和组蛋白修饰也可以影响转录因子的调控效力。

有些转录因子也可以通过互作，形成蛋白质复合体，在转录方面产生协同作用。

另一个影响转录因子控制的重要因素是信号转导。

在细胞内存在许多复杂的信号通路，当某些信号引起转录因子的活性变化时，就会影响细胞的基因表达。

比如，激素可以影响转录因子的活性，从而导致基因表达的变化。

一些外部因素，比如环境因素和化学物质也可以通过激活或抑制转录因子而对生物体的生理功能产生影响。

转录因子的功能也十分广泛，并且很多功能还需要进一步的研究。

其中一个重要的功能是影响细胞生命的决策，比如分化和增殖。

这些过程都需要转录因子的参与，在细胞内分化的过程中，一些皮肤细胞转录因子的表达会减少，而一些神经细胞的转录因子则会增加，从而导致细胞结构和功能上的差异。

此外，转录因子也在细胞周期中发挥着重要的作用，它可以在不同的细胞阶段影响细胞增殖和细胞周期的调控。

除了影响细胞本身之外，转录因子对整个有机体也有很大的影响。

比如转录因子可以影响生物体的免疫系统，促进或抑制抗体的产生，并且影响炎症反应的强度和时长等。

它们还可以促进或抑制细胞凋亡，从而影响组织和器官的发育和维持。

综上所述，转录因子在细胞生物学和分子生物学中的作用是十分重要的。

虽然我们已经深入了解了许多关于转录因子的控制和功能的信息，但它们的研究仍然有很多待解决的问题，比如差异性基因表达的机制以及转录因子如何与其靶基因相互作用的机制等等。

分子生物学知识：RNA在植物和动物中的生物活性和调控机制RNA在生物体内发挥着重要的生物活性，包括了mRNA、tRNA、rRNA和一些调控性质的miRNA、siRNA等，而在植物和动物中，这些RNA的生物活性和调控机制是与生俱来的，包含了基因转录、翻译、mRNA的稳定性保持、RNA交互和信号转导等等。

在植物和动物中，mRNA是进行基因转录和翻译的主要载体。

在基因转录过程中，RNA聚合酶从DNA的一个链中合成RNA分子，然后将这些RNA分子导入到细胞质中。

在转录后，mRNA需要经过剪切、修饰等多个步骤，才能保证它们的生物活性。

特别是在动物的胚胎发育中，在不同的发育阶段，mRNA的稳定性保持和控制是必要的。

此时，调控性的miRNA和siRNA通过对mRNA的降解和剪切来控制mRNA的表达量和翻译，从而影响细胞发育的过程。

在植物中，mRNA的交互和信号转导也具有重要的作用。

植物中一些特定的RNA分子被称为小RNA，它们能够参与植物体内不同细胞器的调控和信息传递。

比如，miRNA和siRNA能够结合到特异的基因位点，从而调控其表达和翻译；另外，tRNA也能够通过与mRNA的结合组成siRNA，从而发挥重要的调控功能。

此外，小RNA还能够介导植物对环境的应答反应，如在水稻干旱环境下，tRNAs能够参与活性氧的调控，从而保证水稻在干旱条件下的存活。

值得注意的是，RNA是动态的、具有时序的分子，其生物活性和调控机制也可能与不同细胞、不同组织有着不同的异质性差别。

比如，在动物胚胎发育中，不同细胞的miRNA和siRNA表达水平和模式是不同的。

另外，在动物的细胞凋亡过程中，一些特定的miRNA和siRNA 的表达也会发生变化，从而保证细胞凋亡时的顺利进行。

综上所述，在植物和动物中，RNA的生物活性和调控机制是非常复杂、分布广泛的。

随着人类对RNA分子的研究深入，RNA可能也将成为人类动植物健康和疾病发展诊治的重要标志物和治疗手段。

分子生物学中的转录调控机理转录是指将DNA从线性双链结构转录为单链RNA分子的过程。

它是生物体内基本的遗传过程之一，直接决定了生物体内基因表达的情况。

为了保证生物体正常生长发育和应对外界环境的变化，生物体内需要对基因表达进行调控。

其中，转录调控是一种重要的机制。

转录调控是指生物体通过各种方法来调节基因转录的过程，从而控制基因的表达量和时机。

转录调控机理具有多样性、复杂性、时空特异性等特点，其深层次的了解对于深入理解生物体生长发育和疾病发生机理具有重要意义。

转录调控的影响因素在生物体内，转录调控的影响因素主要有DNA序列、RNA聚合酶、转录因子、上游、下游基因或信号分子和环境因素等。

在这些调控因素中，转录因子是最为重要的一种。

转录因子是指一类可与DNA结合的蛋白质，它能够直接或间接地影响基因转录和表达的过程。

细胞内转录因子总数可能超过2000个，每一类转录因子又可能具有多个亚型。

DNA序列也是影响转录调控的重要因素之一。

DNA序列的不同，会直接影响RNA聚合酶与DNA之间的配对效率，从而影响基因的转录速率和转录因子的结合。

此外，上游、下游基因或信号分子和环境因素等也会影响转录调控。

上游基因指转录因子靠近基因的基因；下游基因是指在转录因子反向作用下相对远离基因的基因。

转录因子的调控可以对上游或下游基因产生影响，这种影响可能与疾病发生或者发展有着密切的联系。

环境因素，如温度、日照时间、营养成分等，可以影响基因的表达和转录水平，从而影响生物体的生长和发育。

转录调控机制基因表达的过程非常复杂，它包含了转录和翻译两个阶段。

其中，转录调控是基因表达调控的重要环节。

转录调控机制可以分为顺式调控和反式调控两种类型。

其中，顺式调控是指转录因子直接结合到基因上游的启动子区域，通过改变RNA聚合酶的结构或相互作用，调控基因的转录速率或沿着RNA链的方向模板使用；反式调控则是指存在于基因内部的调控区域，如启动子区域、转录抑制区域等，在转录因子调控下对基因转录产生影响。

分子生物学中的启动子和转录因子在分子生物学学科中，启动子和转录因子是两个非常重要且常被提到的概念。

在基因的表达过程中，它们在调控基因的转录上扮演着非常重要的角色。

本文将从启动子和转录因子的定义、结构和功能等方面对这两个概念进行深入的探讨。

一、启动子启动子是DNA序列上的一个区域，位于基因的5'端。

它涉及到基因在转录时的起始，当RNA聚合酶II（RNAP II）到达启动子时，它会结合一个转录因子，并开始将DNA转录成RNA。

因此，启动子是基因表达过程的一个关键部分，它的作用是通过吸引RNAP II和其他与其配合的蛋白质来启动基因转录。

启动子含有一系列特定的序列段，包括甲基化CpG岛、TATA 盒、CAAT盒、GC盒和增强子等等。

其中，TATA盒常被认为是RNAP II结合到启动子的关键序列，而增强子则被认为是可以加强某些启动子的转录活性的序列。

不同的启动子含有不同的序列段，因其结构和序列差异将导致它们在调节基因表达方面的不同效率。

二、转录因子转录因子是一类可以调节基因转录激活和阻滞的蛋白质。

在启动子的存在下，转录因子可以结合启动子上的特定序列段，改变启动子的构象，并把其与RNAP II和其他蛋白质结合起来，以便启动转录。

转录因子主要分为两类：一类是感应型转录因子，也就是存在于细胞中的一些蛋白质，它们的转录激活或阻碍是对细胞外界因素等的光化学作用机制，如压力、氧化、溶解等原理。

另一类是结构型转录因子，这是一些具有序列特异性的蛋白质，它们通过特异性的DNA结合区域能够结合到基因启动子上，直接调节基因转录的激活或抑制。

正如它们的名字所示，这类转录因子可以通过改变基因组中某种结构及其所处的区域，以控制基因活性，而基因活性正是分子生物学中的关键问题之一。

转录因子的结构也非常复杂，大多数转录因子包括DNA结合域和处于其他用途的蛋白质交互作用域。

DNA结合域可以结合到基因启动子上的特定序列上，而交互作用域则通常可以与其他蛋白质结合。

分子生物学中的蛋白质表达调控蛋白质是生命体内最为重要的基础分子之一，其表达调控对维持生命的正常运转至关重要。

分子生物学中的研究表明，蛋白质表达调控涉及复杂的信号传导、转录调控、翻译后调控等多个层次。

本文将从这些方面详细探讨蛋白质表达调控的机制和意义。

一、信号传导的作用对于细胞而言，表达适量的特定蛋白质可以满足细胞自身代谢的需要，但是在细胞生长、发育及应激应答等过程中蛋白质表达级别的快速改变是必要的。

这种调控依赖于信号传导网络的发挥作用，并可以通过调控转录因子的活性和稳定性来实现。

例如，细胞在受到刺激时，信号被传递至转录因子，从而激活特定基因的转录，产生符合需要的蛋白质。

二、转录调控的重要性转录调控是表达调控中最为核心的环节，也是最为广泛研究的方向。

转录调控可以通过多种方式实现，例如组蛋白修饰、转录因子结合和RNA聚合酶II的结构特性等等。

组蛋白修饰是一种转录激活的方式，通过组蛋白修饰酶作用将DNA包裹在染色质上，改变染色质的结构，从而影响基因的可访问性和稳定性。

与此同时，转录因子也可以通过与启动子相互作用，诱导RNA聚合酶II 的结合，并介导基因的转录。

此外，转录因子还可以作为适应环境变化的传感器，识别特定的信号，进而介导基因的表达调控过程。

三、翻译后调控的作用翻译后调控是指在蛋白翻译过程中， mRNA或蛋白质本身的调控作用。

这一调控方式可以通过微小RNA、RNA稳定性、蛋白翻译后修饰等多种方式实现。

例如，微小RNA可以结合到特定的mRNA上，针对其3'端进行递减降解。

此外，蛋白翻译后修饰也可以通过磷酸化或甲基化等方式来影响蛋白质的功能和稳定性。

这些翻译后调控因素可以对蛋白质表达产生重要的调控作用，从而完成细胞代谢、生长、分裂、凋亡和应激等生命过程。

四、表达调控的意义蛋白质表达调控在研究生命现象、发现疾病机理及挖掘药物靶点等领域都具有重要的意义。

例如，通过对差异表达基因的筛选和研究，可以发现相应的生物过程及其调控机制。

SECTION 5转录和转录水平的调控重点：转录的反应体系，原核生物RNA聚合酶和真核生物中的RNA聚合酶的特点，RNA的转录过程大体可分为起始、延长、终止三个阶段。

真核RNA的转录后加工，包括各种RNA前体的加工过程。

基因表达调控的基本概念、特点、基本原理.乳糖操纵子的结构、负性调控、正性调控、协调调节、转录衰减、SOS反应。

难点:转录模板的不对称性极其命名，原核生物及真核生物的转录起始，真核生物的转录终止，mRNA前体的剪接机制（套索的形成及剪接），第Ⅰ、Ⅱ类和第Ⅳ类内含子的剪接过程,四膜虫rRNA前体的加工,核酶的作用机理。

真核基因及基因表达调控的特点、顺式作用元件和反式作用因子的概念、种类和特点. 以及它们在转录激活中的作用。

一．模板和酶：要点1．模板RNA的转录合成需要DNA做模板，DNA双链中只有一股链起模板作用，指导RNA合成的一股DNA链称为模板链（template strand），与之相对的另一股链为编码链（coding strand），不对称转录有两方面含义：一是DNA链上只有部分的区段作为转录模板(有意义链或模板链),二是模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上.2．RNA聚合酶转录需要RNA聚合酶。

原核生物的RNA聚合酶由多个亚基组成:α2ββ’称为核心酶,转录延长只需核心酶即可。

α2ββ'σ称为全酶，转录起始前需要σ亚基辨认起始点,所以全酶是转录起始必需的。

真核生物RNA聚合酶有RNA-pol Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种,分别转录45s-rRNA; mRNA(其前体是hnRNA);以及5s-rRNA、snRNA 和tRNA。

3.模板与酶的辨认结合转录模板上有被RNA聚合酶辨认和结合的位点。

在转录起始之前被RNA聚合酶结合的DNA部位称为启动子.典型的原核生物启动子序列是-35区的TTGACA序列和-10区的Pribnow盒即TATAAT序列。

真核生物的转录上游调控序列统称为顺式作用元件,主要有TATA盒、、CG盒、上游活化序列（酵母细胞）、增强子等等。

分子生物学中的转录调控网络分析转录调控是指基因转录过程中，通过不同的调节机制，调控特定基因的表达水平。

转录调控网络则是由一系列转录因子、共调节因子和其他调控分子所构成的复杂网络。

研究转录调控网络可以揭示基因表达调控的机制以及与疾病相关的异常调控现象，在药物研发和治疗疾病方面有着重要的意义。

转录调控网络分析可以从不同的角度进行，例如从基因和转录因子的角度，或者从整个网络的角度。

在基因和转录因子的角度，一种常用的方法是开展差异表达基因分析。

通过对不同条件下基因表达的比较，可以发现与特定生物学过程或疾病相关的基因，并推测其可能的转录调控网络。

这种方法可以通过RNA测序技术或DNA芯片技术来实现。

另一种角度是研究转录因子在转录调控网络中的作用。

转录因子是调控基因转录的关键因素，研究其调控网络可以揭示不同转录因子之间的协作以及它们与特定生物学过程相关的调控机制。

在分子生物学中，常用的研究方法是转录因子结合位点预测和转录因子互作分析。

通过计算基因启动子上的转录因子结合位点，并分析不同转录因子之间的互作关系，可以重建转录调控网络，并验证关键调控因子的功能。

除了针对特定基因和转录因子的研究，还可以从整个转录调控网络的角度进行分析。

这种研究方法是一种综合的、系统化的分析，旨在揭示转录调控网络中的模式和功能。

其中一个常用的方法是构建转录调控网络模型，可以通过整合已有的转录因子结合位点和基因表达数据，从网络的角度来理解转录调控网络的结构和特征，并预测新的转录因子和潜在的调控机制。

在转录调控网络分析中，数据的收集和整合非常重要。

例如，基因表达数据可以从公共数据库中获取，如Gene Expression Omnibus (GEO)和The Cancer Genome Atlas (TCGA)。

而转录因子结合位点的数据可以通过实验室测量或基于计算模型进行预测。

不同数据源的整合可以提高分析的准确性和可靠性。

基于转录调控网络的分析结果，可以进一步开展转录因子功能和调控网络的实验验证。

转录调控和基因表达的调节随着基因技术的不断发展，转录调控和基因表达的调节成为了分子生物学研究中的重要课题之一。

转录调控是指调控基因DNA转录成RNA的过程，是基因表达调节的关键环节之一。

基因表达调节是生物体内基因表达的动态调整，是维持生命正常运转的基础。

那么，转录调控和基因表达的调节是如何进行的呢？1. 转录调控的基本机制在基因表达过程中，存在着DNA、RNA和蛋白质三种生物大分子的相互作用。

其中RNA是承担转录、翻译功能的重要角色。

因此，在转录调控中起关键作用的分子之一就是RNA聚合酶，它是在DNA模板上合成mRNA的酶。

RNA聚合酶必须在DNA上准确识别启动子区域，同时在正确的条件下与一系列调节因子相互配合才能正常进行转录调控。

对DNA进行修饰（例如去甲基化、甲基化）或者是染色质结构的变化都会影响调控因子与启动子的相互作用，从而影响转录调控。

其次，一些转录因子可以直接与DNA结合来识别并绑定到启动子区域并调节RNA聚合酶的活性。

2. 基因表达调节的方式基因表达调节是通过启动子的活性、转录因子的稳定性、转录前体RNA的加工和稳定度以及MIRNA等多种方式进行的。

启动子是在基因调节过程中起关键作用的区域，它集中了一系列调控元件，包括各种转录因子结合位点和组蛋白修饰位点等。

因此，在基因表达调节中通过修饰启动子的状态来控制基因表达的活性是十分关键的。

其中转录因子是一类可以识别和结合到DNA上的调控分子，转录因子的数量和稳定性决定了要将某个基因表达到何种程度。

过程涉及到转录因子家族的扩张和缩小等复杂的调节机制。

此外，核糖体转录后的加工、修饰和分泌等形成的多种RNA分子也可以作为基因表达调控的重要手段。

其中MIRNA是一类短小的RNA分子，不仅可以直接与靶基因mRNA结合，而且还可以与转录因子相互作用，从而调节基因表达。

在不同的细胞环境中，不同的基因会表达不同的MIRNA，从而发挥不同的调控作用。

3. 化学品调控基因表达的策略现代分子生物学技术和生物化学技术的不断发展，许多新的手段也被用于探究转录调控和基因表达的调节。