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第十五章物质代谢的相互联系和调节控制第十五章物质代谢的相互联系和调节控制一：填空题1.生物体内的代谢调节在三种不同的水平上进行，即________________、________________和________________。
2.代谢途径的终产物浓度可以控制自身形成的速度，这种现象被称为________________。
3.连锁代谢反应中的一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始信使的放大。
这样的连锁代谢反应系统，称为________________系统。
4.酶对细胞代谢的调节是最基本的代谢调节，主要有二种方式：________________和________________。
5.高等生物体内，除了酶对代谢的调节外，还有________________和________________对代谢的调节。
6.生物合成所需的基本要素是________________、________________和小分子前体。
7.不同生物大分子的分解代谢均可大致分为三个阶段：将大分子降解为较小分子的________________；将不同的小分子转化为共同的降解产物________________；经________________完全氧化。
8.构通糖、脂代谢的关键化合物是________________。
9.不同代谢途径可以通过交叉点代谢中间物进行转化，在糖、脂、蛋白质及核酸的相互转化过程中三个最关键的代谢中间物是________________、________________和________________。
10.真核生物DNA的复制受到三个水平的调控：________________、________________和________________的调控。
11.遗传信息的表达受到严格的调控，包括________________即按一定的时间顺序发生变化，和________________即随细胞内外环境的变化而改变。
基因表达与调控基因是生物体内蛋白质合成的基本单位，而基因表达与调控则是指基因在不同细胞类型和生理状态下的活性水平调节。
通过基因表达与调控，细胞能够在不同环境中正确地产生所需的蛋白质，从而维持生命的正常功能。
本文将从基因表达、基因调控以及相关机制等方面进行论述。
一、基因表达基因表达是指基因通过转录和翻译过程转化为蛋白质的过程。
基因表达分为几个步骤，包括转录和翻译。
转录是指DNA分子通过酶的作用，在细胞核内转录成RNA分子的过程。
翻译是指RNA通过核糖体和tRNA的配合作用，在细胞质中合成蛋白质的过程。
基因表达的过程中，遵循了中心法则，即DNA→RNA→蛋白质。
二、基因调控基因调控是指通过调节基因的表达水平来控制细胞功能和生物体发育的过程。
基因调控的作用机制很多，包括转录水平的调控、RNA后转录调控以及转译后调控等。
转录调控是指通过控制转录过程中的启动子、转录因子和蛋白质复合体等因素的结合，来调节基因表达。
RNA后转录调控是指通过不同的RNA分子、非编码RNA以及miRNA 等调控因子，对RNA分子进行修饰和降解的过程。
转译后调控是指通过对已合成的蛋白质进行修饰、分解和定位等方式调节基因表达。
三、基因表达与调控的相关机制1. DNA甲基化DNA甲基化是指DNA分子中的一些Cytosine碱基通过甲基化酶的作用而被甲基基团修饰的过程。
DNA甲基化可以影响基因的表达，通常甲基化的基因会出现表达静默的现象，从而达到对基因的调控效果。
2. 转录因子转录因子是指能够与DNA特定区域结合，调控基因表达的蛋白质。
转录因子可以通过结合启动子区域，影响RNA聚合酶与DNA结合的能力，从而调控基因的转录过程。
转录因子的表达量和活性水平可以受到其他调控因素的影响，从而进一步调节基因的表达。
3. miRNAmiRNA（microRNA）是一种短链非编码RNA分子，具有调节基因表达的功能。
miRNA可以与靶基因的mRNA结合，通过抑制其翻译或降解来影响基因的表达水平。
转录因子与基因表达调控从DNA到蛋白质，基因表达是生命活动的重要环节。
转录因子是基因调控中不可或缺的因子，通过调节基因的转录，控制蛋白质的合成和表达。
在这篇文章中，将讨论转录因子的作用原理、调控方式以及在疾病和发育过程中的重要性。
一、转录因子的基本概念转录因子是一类在调节基因转录过程中发挥重要作用的蛋白质。
它们能够通过与DNA结合，增加或减少RNA聚合酶对基因产生RNA的启动或抑制作用。
其基本作用原理是结合到基因的启动子区域并与RNA聚合酶II共同形成启动复合物，从而促进或抑制基因的转录，影响蛋白质的合成和表达。
转录因子通常被分为两类：1）转录激活因子(ACTF)；2）转录抑制因子(Repressor)。
转录激活因子一般结合在启动子附近或上游区域，能够招募RNA聚合酶并促进基因的转录；转录抑制因子一般结合在启动子区域或下游区域，能够阻止RNA聚合酶对基因进行转录。
二、转录因子对基因的调控方式转录因子可以通过多种方式调控基因的转录，如：1.启动复合物的形成：转录因子能够通过与DNA结合和形成启动复合物来直接影响基因的转录。
例如，CAAT盒和TATA盒等基本结构元件就是在促进启动复合物形成过程中发挥重要作用的。
2. 上调或下调：转录因子能够对某些重要基因进行直接的上调和下调。
例如，在脂肪代谢中，PPARγ等转录因子能够直接激活和抑制与脂肪代谢相关的基因。
3. 扩散性调控：转录因子能够通过扩散性调控对基因进行调控，如GATA-1和GATA-2可调控染色体上的大量基因。
4. 竞争性调控：不同的转录因子可以在一个启动子区域竞争价位，以控制基因的转录和表达。
例如，在调控肌肉发育过程中，MyoD和Myogenin就可以竞争性地结合到同一类启动子区域上。
5. 合作性调控：转录因子可以通过互相激活和促进自身的合成来实现合作性调控。
例如，在免疫反应中，许多转录因子需要互相激活和促进自身的表达才能发挥最大效果。
三、转录因子在疾病中的作用转录因子的变异和表达的异常在多种疾病中都起到了重要作用。
❖基因表达（gene expression）是指将来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程。
基因表达产物通常是蛋白质，但是非蛋白质编码基因如转移RNA（tRNA）或小核RNA（snRNA）基因的表达产物是功能性RNA。
基因表达可以通过对其中的几个步骤，包括转录，RNA剪接，翻译和翻译后修饰，进行调控来实现对基因表达的调控。
基因调控赋予细胞对结构和功能的控制，基因调控是细胞分化、形态发生以及任何生物的多功能性和适应性的基础。
基因调控也可以作为进化改变的底物，因为控制基因表达的时间、位置和量可以对基因在细胞或多细胞生物中的功能（作用）产生深远的影响。
➢转录原核生物的转录是通过单一类型的RNA聚合酶进行的，需要一个称为Pribnow盒的DNA序列以及sigma因子（σ因子）以开始转录。
原核蛋白编码基因的转录产生的是可以翻译成蛋白质的信使RNA（mRNA）真核生物的转录由三种类型的RNA聚合酶进行，每种RNA聚合酶需要一种称为启动子的特殊DNA序列和一组DNA结合蛋白（转录因子）来启动该过程。
RNA聚合酶I负责核糖体RNA（rRNA）基因的转录。
RNA聚合酶II（Pol II）转录所有蛋白质编码基因以及一些非编码RNA加工：RNA（例如snRNA，snoRNA 或长非编码RNA）。
RNA聚合酶III转录5S rRNA，转移RNA（tRNA）基因和一些小的非编码RNA（例如7SK）。
当聚合酶遇到称为终止子的序列时，转录结束。
真核基因的转录会产生RNA的初级转录本（pre-mRNA），必须经过一系列加工才能成为成熟RNA（mRNA）。
RNA的加工包括5端加帽、3端多腺苷酸化和RNA剪接。
RNA加工可能是真核生物细胞核带来的进化优势。
➢RNA的成熟多数生物体中的非编码基因（ncRNA）被转录为需要进一步加工的前体。
核糖体RNA（rRNA）通常被转录为含有一个或多个rRNA的前体rRNA，前体rRNA后来在特定位点被大约150种不同的snoRNA切割和修饰。
