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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。
基因表达的定义
基因表达是指基因通过转录和翻译的过程，将DNA序列中的信息转化为蛋白质或RNA分子的过程。
基因是生物体内遗传信息的基本单位，而基因表达则是生命活动中最为重要的过程之一。
在细胞内，DNA编码了所有生物所需的遗传信息。
然而，这些信息需要被转录成RNA分子才能被翻译成蛋白质。
这个过程称为基因表达。
从某种意义上说，基因表达是细胞功能和特征的决定性过程。
在真核生物中，基因表达包括两个主要步骤：转录和翻译。
转录是指DNA模板上的信息被复制到RNA分子上的过程。
这个过程由酶RNA 聚合酶完成。
RNA分子可以直接参与细胞代谢或作为模板用于翻译成蛋白质。
翻译是指RNA分子上携带的信息被翻译成蛋白质序列的过程。
这个过程由核糖体完成，它们将氨基酸连接起来形成多肽链。
多肽链随后会折叠成三维结构并变成功能蛋白质。
在原核生物中，基因表达过程比真核生物简单得多。
这是因为它们没有真核生物那样的细胞器和分子机器，而是将DNA、RNA和蛋白质都放在同一个区域内。
这种结构被称为核区。
在原核生物中，转录和
翻译可以同时进行。
基因表达的调控对于细胞发育、组织特化和适应环境等方面都至关重要。
许多机制可以影响基因表达水平，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、转录因子结合和RNA降解等。
这些机制可以通过外部信号或内部信号来调节。
总之，基因表达是遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的重要过程。
它是生命活动中最为重要的过程之一，并且对于细胞发育、组织特化
和适应环境等方面都具有至关重要的作用。
分子生物学研究的内容狭义分子生物学的概念中心法则的概念分子生物学与其他学科的关系DNA作为遗传物质的证据染色体与DNA1、染色体作为遗传物质的特征；2、真核细胞染色体的组成；3、DNA的二级结构及特点；4、原核与真核染色体DNA比较；5、原核与真核DNA复制的比较；6、DNA的双螺旋结构模式要点和特点；7、半保留复制的概念；8、DNA复制的一般过程。
C值反常现象（C值谬论）真核生物基因组的结构特点染色体的结构模型参与原核生物DNA聚合反应有关的酶类真核生物与原核生物DNA合成的区别DNA的修复的类型DNA的转录(从DNA到RNA)生物信息的传递（上）1、基因与基因表达的概念；2、转录的步骤和主要内容；3、转录与复制的异同点；4、真核生物的RNA聚合酶的产物与特性；5、启动子和增强子概念及其对转录的影响；6、原核生物和真核生物mRNA的特征比较。
RNA转录后加工的内容及生理功能（P94）生物信息的传递（下）遗传密码——三联子的概念遗传密码的性质摆动假说遗传密码的简并性概念及其对保持物种遗传稳定性的意义信使RNA (mRNA)、转移RNA (tRNA)、核糖体RNA (rRNA)的概念和功能真核细胞及原核细胞蛋白质合成的步骤和主要内容蛋白质合成后的加工修饰几类主要蛋白质的运转机制信号肽的概念及其特点DNA重组技术1、中心法则；2、半保留复制；3、基因表达；4、信使RNA (mRNA)；5、真核生物与原核生物DNA合成的区别；6、真核细胞蛋白质合成的步骤；7、DNA重组技术的基本过程。
DNA重组技术的概念与基本过程理想的基因工程载体所要具备的特点质粒的概念及其基本的生物学特性基因组DNA文库和cDNA文库的概念SD序列的概念PCR技术的原理与应用原核生物基因表达调控模式中心法则：限制性内切酶：外显子：冈崎片段：半保留复制：转录：反转录：翻译：有意义链：反意义链：内含子：外显子：冈崎片段：突变：遗传密码：密码子：多核糖体：简并性：问答题：1、比较DNA复制与RNA转录的异同。
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。
基因组与基因表达基因组与基因表达是现代生物学领域中的重要研究方向。
基因组是指一个生物体内所有基因的集合，而基因表达则指基因中的信息通过转录和翻译等过程转化为蛋白质的过程。
基因组与基因表达的研究对于理解生物体的发育、进化、功能以及疾病等具有重要意义。
本文将分析基因组与基因表达的关系以及对生物学研究的重要性。
一、基因组的概念和结构基因组是一个生物体内的全部遗传信息的总和，包括DNA序列、RNA序列以及蛋白质编码序列等。
基因组的结构主要由DNA分子组成，DNA分子是由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）构成的长链，并以双螺旋的形式存在。
基因组的大小在不同物种之间存在差异，人类基因组的长度约为3亿个碱基对。
二、基因表达的过程基因表达是基因中的信息转化为蛋白质的过程，它包括转录和翻译两个主要步骤。
转录是指DNA序列通过RNA聚合酶的作用转化为RNA分子的过程，这一过程在细胞核中进行。
翻译是指RNA分子通过核糖体的作用合成蛋白质的过程，这一过程主要发生在细胞质中。
基因表达的调控机制非常复杂，包括转录因子的结合、DNA甲基化、组蛋白修饰等多个层面的调控，以确保基因的表达在适当的时间和空间进行。
三、基因组与基因表达的关系基因组是基因表达的基础，基因组中的每个基因都携带着特定的遗传信息。
基因组的研究可以帮助我们鉴定基因的位置、结构和功能，从而深入理解基因表达的机制。
通过对基因组的研究，人们可以揭示基因与表型之间的关系，进而探索生物体的发育、进化以及疾病等方面的问题。
四、基因组与疾病的关系基因组的异常往往与疾病的发生密切相关。
一些疾病是由基因突变引起的，如先天性疾病、某些遗传性肿瘤等。
通过对基因组的研究，可以发现与疾病相关的基因突变，进而提高对疾病的诊断与治疗水平。
此外，基因组的研究还可以揭示疾病的发生机制，为疾病的防治提供理论依据。
五、基因组与进化的关系基因组的研究也有助于我们了解生物的进化过程。
通过比较不同物种的基因组，我们可以探索它们之间的亲缘关系，解析物种起源与演化的历史。
基因表达的名词解释基因表达（Gene Expression）是指细胞或个体中的基因通过转录和翻译过程产生功能性蛋白质的过程。
基因表达是生命活动的核心，控制着生物体内各种生理和生化过程的进行。
本文将从基本概念、机制和调控等角度解释基因表达，并探讨其在生物学领域中的重要性。
一、基因表达的基本概念基因是控制生物体遗传特征和性状的分子单位，位于染色体上。
基因表达指的是将基因的信息转化为具体的功能性产物，主要包括RNA和蛋白质。
基因表达的过程分为两个主要步骤：转录和翻译。
转录是指DNA模板上的信息被转录成为mRNA，而翻译是指mRNA被翻译成为蛋白质。
二、基因表达的机制1. 转录（Transcription）转录是基因表达的第一步，发生在细胞核中。
转录过程中，DNA的片段作为模板被RNA聚合酶酶作用下转录成为mRNA。
转录的结果是形成了一条具有与DNA相同编码信息的mRNA分子。
2. 翻译（Translation）翻译是基因表达的第二步，发生在细胞质中。
翻译是指mRNA分子通过与核糖体结合，在氨基酸的帮助下合成特定序列的蛋白质。
翻译的结果是将具体的基因序列转化为功能性蛋白质。
三、基因表达的调控基因表达的调控是指细胞根据内外环境信号对基因转录和翻译进行调节，从而实现细胞功能的适应性变化。
基因表达调控的主要方式包括转录调控和后转录调控。
1. 转录调控（Transcriptional Regulation）转录调控是指通过一系列转录因子的结合和激活，调控基因转录过程的速度和程度。
转录因子是DNA结合蛋白，能够结合到转录起始位点以及启动子区域，激活或抑制转录过程。
2. 后转录调控（Post-transcriptional Regulation）后转录调控发生在mRNA合成之后，通过影响mRNA的运输、剪接、稳定性和翻译等过程来调控蛋白质的合成。
这些调控可以通过RNA降解、RNA剪接、RNA编辑和表观遗传修饰等方式实现。
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。
基因表达基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子.生物体内的各种功能蛋白质和酶都是同相应的结构基因编码的。
1.转录过程在RNA聚合酶的催化下,以DNA为模板合成mRNA的过程称为转录(transcripti on).在双链DNA中,作为转录模板的链称为模板链(template strand),或反义链(antise nsestrand);而不作为转录模板的链称为编码链(coding strand),或有义链(sense stra nd).在双链DNA中与转录模板互补的一条DNA链即编码链,它与转录产物的差异仅在于DNA中T变为RNA中的U.在含许多基因的DNA双链中,每个基因的模板链并不总是在同一条链上,亦即一条链可作为某些基因的模板链的,也可是另外一些基因的编码链。
转录后要进行加工,转录后的加工包括：（1）剪接：一个基因的外显子和内含子都转录在一条原始转录物RNA分子中，称为前mRNA(pre-mRNA)，又称核内异质RNA（heterogenuous nuclear RNA,huR NA）。
因此前mRNA分子既有外显子顺序又有内含子顺序，另外还包括编码区前面及后面非翻译顺序。
这些内含子顺序必须除支而把外显子顺序连接起来，才能产生成熟的有功能的mRNA分子，这个过程称为RNA剪接（RNa splicing）。
剪切发生在外显子的3’末端的GT和内含子3’末端与下一个外显子交界的AG处。
（2）加帽：几乎全部的真核mRNa 端都具“帽子”结构。
虽然真核生物的mRN A的转录以嘌呤核苷酸三磷酸（pppAG或pppG）领头，但在5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7GpppAGpNp）。
mNRA5’端的这种结构称为帽子（cap）。
不同真核生物的mRNA具有不同的帽子。
mRNA的帽结构功能：①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭RNa 5’末端，以保护mRNA免疫5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定（3）加尾：大多数真核生物的mRNA 3’末端都有由100~200个A组成的Poly （A）尾巴。
