第八章 真核基因表达调控

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第八章 基因表达的调控
掌握几个概念：管家基因，组成性表达，诱导表达和阻遏表达，以及协调性表达
理解基因的表达有几个阶段：基因活化、转录、转录后加工、翻译和翻译后加工等。

第一节原核生物基因表达的调控主要在转录和翻译两个水平
原核生物基因的存在形式是操纵子。多种因素通过不同的途径影响着转录：启动子决定
转录的效率和方向；σ因子的种类与浓度调节基因的表达；阻遏蛋白可以负向调控作用；正
调控蛋白（CAP蛋白调节糖代谢、ntrC蛋白调节氮代谢相关基因的表达）促进基因的表达；
倒位蛋白通过DNA重组倒位而调节基因的表达；RNA聚合酶抑制物可与RNA结合并抑制转
录；衰减子是一段可以衰减基因转录的序列。
不同操纵子的转录的复合调控机制不同（lac操纵子、ara操纵子、trp操纵子）。重点掌
握乳糖操纵子的调控机制。
了解翻译水平的调节机制。SD序列，mRNA的稳定性，翻译产物，小分子RNA等都可
以起到调节作用。
第二节真核生物基因表达的调控是多级调控

真核生物基因表达的DNA水平调控：染色质丢失、基因扩增导致的基因拷贝数不同、
基因重排、DNA甲基化以及染色质的结构都分别影响着基因的表达。
反式作用因子的调控机制。mRNA的头尾端的加工、mRNA的选择性剪接以及其进入细
胞质的量。翻译及翻译后水平的调节。

第三节基因表达的“统一理论”
了解

第8章 真核基因表达调控 课程教案 授课题目：真核基因表达调控模式——基本概念

教学时数： 2 授课类型： □√ 理论课 □ 实践课 教学目的、要求： 真核基因表达调控的基本概念（理解） 真核基因调控机制（掌握） 真核与原核的基因结构上的区别，基因组水平的区别

教学重点： 重点阐明：真核转录机器的主要组成 重点指出：真和调控的多层性。 本节重点指明染色体、基因组、DNA水平上的调控 教学难点： 绝对难点：如何激活转录的的机制 相对难点：无

教学方法和手段： 老师讲授为主：讲授 视频演示 PPT演示 讨论。以电脑幻灯片边演示边讲述为主，（白板课件）辅以板书（黑板板书） 学生回答问题为辅：（如时间等条件许可的情况下） 注：以下内容按实际需要进行取舍 要求有多媒体，因为信息量大，许多结构图需要媒体放映，效果才好 教学内容与教学设计： 教学设计 先介绍本章的主要内容，然后通过古人的箴言引出分子生物学上重要的理论，指出道理的相同性，随后给出表达调控相关的一系列概念或者已有的观点，然后介绍与调控直接相关的两大类元件：转录控制区和转录信息区，指明真核基因表达调控是一个非常复杂的过程，其结构也是最复杂的。然后介绍相关的重要概念。 教学导入 DNA的图片、基因开关图片 8.0 基因表达调控相关的概念或观点 人法地 地法天 天法道 道法自然 绳锯材断，水滴石穿，学道者须要力索 水到渠成，瓜熟蒂落，得道者一任天机 把绳索当锯子摩擦久了可锯断木头；水滴落在石头上时间一久就可贯穿坚石，做学问的人也要努力用功才能有所成就；各方细水汇集在一起能形成一道河流，瓜果成熟之后自然会脱落 DNA分子的双股螺旋结构的阐明，基因开关的发现，都是科学家研究自然所得到的重大认识

• 什么是真核基因表达？ 基因通过转录和翻译而产生其蛋白质产物或者只通过转录而产生其RNA产物，如tRNA、rRNA等的过程。 一般整个过程包括 基因结构的活化→转录起始→转录过程→胞浆转运→mRNA翻译→蛋白质加工→蛋白质定位、作用 • 什么是真核基因调控？ 指顺式作用元件和反式作用因子相互作用来控制基因的启动和关闭、活性的增加和减弱、表达过程的进行和终止的作用。 基因调控可以发生在基因表达的连续步骤的任何一个步骤。 • 真核生物与原核生物的基因组结构特点比较 真核基因组结构特点

第八章基因表达的调控（下）真核基因的表达调控本章主要内容一、总论二、真核生物的基因结构三、DNA水平上的调控四、转录水平上的调控---反式作用因子五、真核基因转录调控的主要模式真核基因组结构特点⏹真核基因组结构庞大3×109bp⏹单顺反子⏹基因不连续性断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)⏹非编码区较多多于编码序列(9:1)⏹含有大量重复序列原核生物基因组结构特点⏹基因组很小，大多只有一条染色体⏹结构简炼⏹存在转录单元多顺反子⏹有重叠基因一、总论1、原核与真核生物表达调控的差别（1）原核生物主要是通过转录来调控，开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件的变化（营养水平）。

（2）真核生物表达调控,在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、不可逆的分化、发育过程，并使生物的组织和器官保持正常功能。

2、真核生物基因表达的特点：(1) 真核基因表达以正性调控为主;(2) 真核生物中转录和翻译分别在细胞核与细胞质中进行；(3) 真核基因表达的调控可以在多个水平上进行：DNA水平的调控、转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控、蛋白质加工水平的调控；(4)不同组织和细胞类型合成不同的一套蛋白质，具有细胞特异性或组织特异性；(5)真核基因的转录与染色质的结构变化相关;(6)主要包括瞬时调控或称可逆调控（对某底物或激素水平的反应）和发育调控或称不可逆调控，决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。

3、不同水平上的真核基因表达调控二、真核细胞的基因结构1、真核基因组的一般构造特点①一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，不存在操纵子。

②DNA都与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有小部分裸露。

③高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。

④真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。

真核⽣物基因表达的调控课次：19教案⽬的：使学⽣了解真核基因表达调控的特点、转录前的调控，掌握增强⼦的作⽤特点和反式作⽤因⼦的DNA结合域的结构花式。

重点：增强⼦和反式作⽤因⼦的DNA结合域的结构花式。

难点：反式作⽤因⼦的DNA结合域的结构花式。

复习旧课：提问2⼈，了解教案效果。

导⼊新课：第⼋章真核⽣物基因表达的调控第⼀节概述真核⽣物细胞中由核膜将核和细胞质分隔开，转录和翻译并不偶联；基困组是由多条染⾊体组成。

真核基因的调节分为：真核基因表达调控的特点：第⼆节转录前的调控⼀. DNA的甲基化与去甲基化真核DNA中的胞嘧啶约有5%被甲基化为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytidine,m5C>，⽽活跃转录的DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常较低。

b5E2RGbCAP甲基化可使基因失活，去甲基化⼜可使基因恢复活性。

⼆染⾊质结构对真核基因转录的调控1.染⾊质结构影响基因转录常染⾊质中的基因可以转录，异染⾊质(heterochromatin>，⽆基因转录表达。

2. 组蛋⽩的作⽤组蛋⽩扮演了⾮特异性阻遏蛋⽩的作⽤，⾮组蛋⽩成分起到特异性的去阻遏促转录作⽤。

核⼩体结构影响基因转录。

三基因重排和基因扩增对基因表达的影响基因重排(gene rearrangement>，即原胚性基因组中某些基因会再组合变化形成第⼆级基因。

p1EanqFDPw基因扩增(gene amplification>，即基因组中的特定段落在某些情况下会复制产⽣许多拷贝。

DXDiTa9E3d基因丢失：在细胞分化过程中，丢掉某些基因⽽去除其活性。

例如某些原⽣动物，线⾍、昆⾍、甲壳类动物，体细胞常丢掉部分或整条染⾊体，只保留将来分化产⽣⽣殖细胞的那套染⾊体。

例如在蛔⾍胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。

在⾼等动植物中，尚未发现类似现象。

RTCrpUDGiT第三节真核基因转录⽔平的调控1 顺式作⽤元件(cis-acting elements>顺式作⽤元件：对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其⾃⾝同处在⼀个DNA分⼦上的基因；通常不编码蛋⽩质，多位于基因旁侧或内含⼦中。