第十三章 真核生物基因表达调控
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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。
4. 转录因子结合DNA的结构基序(结构域)有哪几类?①螺旋-转折-螺旋②锌指结构③碱性-亮氨酸拉链④碱性-螺旋-环-螺旋5. 真核基因转调控中有几种方式能够置换核小体?①占先模式:可以解释转录时染色质结构的变化。
真核生物基因表达的调控09中西七2班 032009225 丁雪菲真核生物的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上加以精确的调节,这是真核生物基因表达调控的多层次性。
真核生物基因表达的调控可以发生在以下各个水平:1、染色质水平真核生物基因组DNA以致密的染色质形式存在,在DNA和染色质水平上发生的改变包括:染色质丢失(某些序列的删除)、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰和异染色质化等。
发生在染色质水平的基因表达调控,也称转录前水平的调控。
真核生物中的基因组DNA与组蛋白形成复合物,组蛋白在细胞内含量丰富,几乎与DNA的含量相当。
真核生物中大多数编码蛋白质的基因为简单重复序列,但是组蛋白基因是中度重复序列,其中多数拷贝是完全相同的,有一些则差异较大。
导致组蛋白不均一性的另一个原因是组蛋白的修饰,最常见的组蛋白修饰是乙酰化,一般发生在N端氨基或者赖氨酸的ε-氨基上。
这种修饰可以影响染色质的结构和功能,调控基因活性。
2、转录起始水平组蛋白对基因转录活性的影响例子:爪蟾卵母细胞5SrRNA基因只在卵母细胞中转录实验证明:转录因子和组蛋白可以竞争基因的转录调控区,去过转录因子与调控区亲和力低,则基因的调控区与组蛋白形成核小体,并由H1将核小体交联成有序的紧密结构,抑制基因的转录活性;反之如果转录因子先与基因控制区结合,则不能与组蛋白形成核小体,基因具有转录活性。
3、转录后水平真核生物可以通过选择不同的5’-起始点或者3’-加尾位点产生不同的成熟mRNA,最终合成不同的蛋白;也可以进行组织特异性的选择性拼接,表达具有不同生物活性的蛋白。
3.1可变拼接mRNA前体可以选择不同的拼接途径产生不同的成熟mRNA,称为可变拼接。
例子:大鼠的免疫球蛋白μ重链基因大鼠的免疫球蛋白μ重链有两种存在形式:分泌型和膜结合型。
两种蛋白的区别在于羧基末端,膜结合型的羧基末端为疏水区,可以锚定在膜上;分泌型羧基端为亲水区,不能锚定在膜上而称为分泌型蛋白。
真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂,可以发生在DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次。
但是,最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。
DNA水平的调控DNA水平上的调控主要指通过染色体DNA的断裂,删除,扩增,重排,修饰(如甲基化与去甲基化,乙酰化与去乙酰化等)和染色质结构变化等改变基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。
转录水平的调控转录水平的调控包括染色质的活化和基因的活化。
通过染色质改型,组蛋白乙酰化,染色质变得疏松化及DNA去甲基化以便被酶和调节蛋白作用,基因的表达受顺式作用元件包括启动子及应答元件,转座元件,增强子,抑制子的调控,同时受反式作用因子包括基本转录因子,上游转录因子和转录调节因子等的调控。
转录后调控转录后调控包括hnRNA的选择性加工运输和RNA编辑在真核生物中,蛋白质基因的转录产物统称为hn RNA,必须经过加工才能成为成熟的mRNA分子。
加工过程包括三个方面:加帽、加尾和去掉内含子。
同一初级转录产物在不同细胞中可以用不同方式剪接加工,形成不同的成熟mRNA分子,使翻译成的蛋白质都可能不同。
转录后的RNA在编码区发生碱基插入,缺失或转换的现象。
翻译水平的调控阻遏蛋白与mRNA结合,可以阻止蛋白质的翻译并使成熟的mRNA变为失活状态贮存起来。
一些调控作用的micRNAh和siRNA 还可以与mRNA作用降解mRNA,阻止其翻译此外,还可以控制mRNA的稳定性和有选择的进行翻译。
翻译后调控直接来自核糖体的线状多肽链是没有功能的,必须经过加工才具有活性。
在蛋白质翻译后的加工过程中,还有一系列的调控机制。
1.蛋白质折叠线性多肽链必须折叠成一定的空间结构,才具有生物学功能。
在细胞中,蛋白质的折叠必须有分子伴侣的作用下才能完成折叠。
2.蛋白酶切割末端切割有些膜蛋白、分泌蛋白,在氨基端具有一段疏水性强的氨基酸序列,称为信号肽,用于前体蛋白质在细胞中的定位。
简述真核生物基因表达调控过程真核生物基因表达调控过程是指在真核生物细胞中,如何通过一系列的调控机制,将基因中的遗传信息转化为蛋白质,以实现细胞功能的正常发挥。
基因表达调控过程可以分为转录调控和转录后调控两个阶段。
在转录调控阶段,首先是在细胞核中进行转录。
细胞核中的DNA被RNA聚合酶酶识别并解链,形成单链mRNA。
但并不是所有基因都会被转录,细胞会根据需要选择性地进行转录。
这是通过转录因子的作用来实现的。
转录因子是一类能够与DNA特定序列结合的蛋白质,它们能够促进或抑制转录的进行。
转录因子的结合位点位于启动子区域,当转录因子结合到启动子区域时,会引发一系列的反应,包括启动RNA聚合酶的活性和引导其结合到合适位置上,从而促使转录的进行。
转录因子的表达受到多种因素的调控,如细胞内的信号分子、细胞周期等。
转录后调控是指在mRNA合成后,通过一系列的调控机制来决定其在细胞中的命运。
mRNA在合成后需要经过剪接、修饰和运输等过程。
剪接是指将mRNA中的内含子去除,将外显子进行连接的过程。
通过剪接的不同方式,可以生成不同的mRNA亚型,从而在翻译过程中产生不同的蛋白质。
修饰是指在mRNA上加上帽子和尾巴等化学修饰,这些修饰可以保护mRNA不被降解,并帮助mRNA与翻译机器结合。
运输是指mRNA离开细胞核,进入到细胞质中,进一步参与翻译过程。
这个过程受到RNA结合蛋白的调控。
在翻译过程中,mRNA被核糖体识别并翻译成蛋白质。
这个过程也受到多种调控机制的影响。
一方面,mRNA上的启动子序列会影响翻译的起始位置,从而决定蛋白质的翻译起始位点。
另一方面,mRNA的稳定性也会影响翻译的效率和蛋白质的表达水平。
mRNA 的稳定性受到RNA结合蛋白和非编码RNA的调控。
总的来说,真核生物基因表达调控过程是一个复杂而精细的调控网络。
通过转录调控和转录后调控的相互作用,细胞可以根据内外环境的需要,在不同的时空位置上产生不同类型的蛋白质,以实现细胞功能的正常发挥。
真核生物基因表达调控步骤
小伙伴们!今天咱们来一起了解下真核生物基因表达调控的步骤。
这事儿听起来有点复杂,不过只要跟着我一步一步来,你会发现也没那么难啦。
然后呢,就是转录后调控啦。
这个时候刚刚转录出来的mRNA可就开始它的奇妙之旅了。
它会进行一些加工处理,像加帽和加尾这种操作。
这就好比给mRNA穿上了漂亮的衣服,让它在细胞里能更好地发挥作用。
这一步相对来说比较常规,不过你也得注意着点,有时候一些小细节没处理好,可能就会影响mRNA的稳定性呢。
我就曾经有一次差点在这出问题,还好及时发现了,所以大家可别掉以轻心哦!
再之后呢,就是翻译后调控啦。
新合成的蛋白质刚诞生,还不能马上就开始工作呢,就像刚出生的小婴儿还需要成长和学习一样。
它们可能会经过一些修饰,像磷酸化、糖基化之类的。
这一步我感觉像是给蛋白质赋予超能力的过程,真的很神奇!不过这一步也要小心谨慎,要是修饰错了地方,蛋白质的功能可能就会受到影响。
最后还有基因表达的表观遗传调控。
这个概念可能有点抽象,简单来说呢,就是在不改变DNA序列的基础上,通过对染色体结构的改变来调控基因表达。
比如说DNA 甲基化组蛋白修饰之类的。
这一步我觉得就像给基因表达设定了一些隐藏的规则一样。
这一点真的很重要,我通常会再检查一次,真的,确认无误是关键!。
第十三章基因表达调控第十三章基因表达调控第一节基因表达调控基本概念与原理一、基因表达的概念(掌握)1、基因:负载特定遗传信息的DNA片段,包括由编码序列、非编码序列和内含子组成的DNA区域。
2、基因组:指来自一个遗传体系的一整套遗传信息。
在真核生物体,基因组是指一套完整的单倍体的染色体DNA和线粒体DNA的全部序列。
3、基因表达:基因所携带的遗传信息,经过转录、翻译等,产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。
但对于rRNA、tRNA编码基因,表达仅是转录成RNA的过程。
4、基因表达调控:基因表达是在一定调节机制控制下进行的,生物体随时调整不同基因的表达状态,以适应环境、维持生长和发育的需要。
人类基因组含3~4万个基因。
在某一特定时期,基因组中只有一部分基因处于表达状态。
在一定调节机制控制下,大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程,产生具有特定生物学功能的蛋白质分子,赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。
但并非所有基因表达过程都产生蛋白质。
rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达。
二、基因表达的特异性(了解)无论是病毒、细菌,还是多细胞生物,乃至高等哺乳类动物及人,基因表达表现为严格的规律性,即时间、空间特异性。
生物物种愈高级,基因表达规律愈复杂、愈精细,这是生物进化的需要及适应。
基因表达的时间、空间特异性由特异基因的启动子(序列)和(或)增强子与调节蛋白相互作用决定。
(一)时间特异性概念:指按功能需要,某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生。
又称阶段特异性。
在多细胞生物从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育阶段,相应基因严格按一定时间顺序开启或关闭,表现为与分化、发育阶段一致的时间性。
(二)空间特异性概念:在个体生长全过程,某种基因产物在个体按不同组织空间或顺序出现。
基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异,实际上是由细胞在器官的分布决定的,又称细胞特异性或组织特异性。