基因表达的概念及特点
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DNA甲基化、组蛋白修饰及RNA分子的作用可在不同层面影响DNA分子的表达,其中任何环节出现错误都会导致不同的表达错误,从而引发人类疾病。
如果我们能控制DNA的表达,将可以使癌症、病毒引发的疾病(如肝炎、艾滋病)、血液疾病等得到治愈。
首先,简单谈下基因表达。
基因表达指的是基因转录及翻译的过程。
基因表达有两种方式:一种是组成性表达,指不大受环境变动而变化的一类基因表达。
另外一种是适应性表达,指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。
那么基因的表达有何规律呢?时间和空间的特异性是基因表达规律两大特点。
时间特异性指的是按功能需要,某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生。
空间特异性指的是在个体生长全过程,某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现。
基因的表达调控无论是对真核生物还是原核生物都有着重要的作用,它能维持个体发育和分化,让个体更好的适应环境。
在基因表达里有个在存在于DNA分子中,RNA聚合酶能够识别、结合并导致转录起始的序列称为启动子。
真核生物根据转录的方式可将启动子分三类。
1、RNA聚合酶I的启动子主要由两部分组成。
目前了解较清楚的是人的RNA聚合酶I的启动子。
在转录起始位点的上游有两部分序列。
核心启动子(core promoter)位于-45至+20的区域内,这段序列就足以使转录起始。
在其上游有一序列,从-180至-107,称为上游调控元件(upstream control element,UCE),可以大大的提高核心启动子的转录起始效率。
两个区域内的碱基组成和一般的启动子结构有所差异,均富含G.C对,两者有85%的同源性。
2、RNA聚合酶Ⅱ的启动子位于转录起始点的上游,由多个短序列元件组成。
该类启动子属于通用型启动子,即在各种组织中均可被RNA聚合酶n所识别,没有组织特异性。
经过比较多种启动子,发现RNA聚合酶II的启动子有一些共同的特点,在转录起始点的上游有几个保守序列,又称为元件(elememt)。
第十三章基因表达调控一、基因表达调控基本概念与原理:1.基因表达的概念:基因表达(gene expression)就是指在一定调节因素的作用下,DNA 分子上特定的基因被激活并转录生成特定的RNA,或由此引起特异性蛋白质合成的过程。
2.基因表达的时间性及空间性:⑴时间特异性:基因表达的时间特异性(temporal specificity)是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生,以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。
故又称为阶段特异性。
⑵空间特异性:基因表达的空间特异性(spatial specificity)是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段,同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同,从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。
故又称为细胞特异性或组织特异性。
3.基因表达的方式:⑴组成性表达:组成性基因表达(constitutive gene expression)是指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。
其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的,且较少受环境因素的影响。
这类基因通常被称为管家基因(housekeeping gene)。
⑵诱导和阻遏表达:诱导表达(induction)是指在特定环境因素刺激下,基因被激活,从而使基因的表达产物增加。
这类基因称为可诱导基因。
阻遏表达(repression)是指在特定环境因素刺激下,基因被抑制,从而使基因的表达产物减少。
这类基因称为可阻遏基因。
4.基因表达的生物学意义:①适应环境、维持生长和增殖。
②维持个体发育与分化。
5.基因表达调控的基本原理:⑴基因表达的多级调控:基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物合成的各个阶段,因此基因表达的调控可分为转录水平(基因激活及转录起始),转录后水平(加工及转运),翻译水平及翻译后水平,但以转录水平的基因表达调控最重要。
⑵基因转录激活调节基本要素:①顺式作用元件:顺式作用元件(cis-acting element)又称分子内作用元件,指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。
基因的表达一、基因:1、概念:基因是具有遗传效应的DNA分子片段,是控制生物性状的结构和功能的基本单位。
2、基因与脱氧核甘酸、DNA、染色体关系3、基因的存在场所核基因:染色体上呈线性排列,有性生殖产生配子时基因和染色体真核 具有行为上的一致性。
质基因:线粒体、叶绿体原核:拟核病毒:核酸4、遗传信息:基因中脱氧核苷酸(或碱基对)的排列顺序,代表遗传信息。
每个基因都有特定的遗传信息。
二、基因的功能1、储存遗传信息:通过脱氧核苷酸的排列顺序。
2、传递遗传信息:时间:细胞分裂。
方式:DNA复制3、表达遗传信息:时间:个体发育中。
方式:转录和翻译。
三、基因控制蛋白质的合成:(一)基因的表达:基因(DNA)通过复制将遗传信息传递给后代,在后代的个体发育中,基因中的遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来,使后代表现出与亲代相似的性状,这一过程叫基因的表达。
基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。
(二)DNA和RNA的比较DNA RNA结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构组成基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖(C5H10O4)核糖(C5H10O5)无机酸磷酸磷酸碱基嘌呤腺嘌呤 A腺嘌呤 A鸟嘌呤 G鸟嘌呤 G 嘧啶胞嘧啶 C胞嘧啶 C胸腺嘧啶 T尿嘧啶 U分类通常只有一类分为mRNA、rRNA、tRNA功能主要的遗传物质在无DNA的生物中是遗传物质,在有DNA的生物中,辅助DNA完成其功能。
考虑:下列各种生物体含有的碱基,核苷酸及核酸种类碱基种类核苷酸种类核酸种类五碳糖种类烟草烟草花叶病毒蓝藻噬菌体(三)基因表达过程1、 转录(表示为:DNA→mRNA)(1)概念:以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
示意图为说明:转录是以基因为单位进行的,因为一个DNA分子包含有许多个基因,因此,1个DNA就可转录多种多个RNA,基因在转录时为模板的那条链不是固定的,不同基因模板链不同。