第12章 真核生物基因表达的调控
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真核生物转录水平的调控机制一、转录因子转录因子是真核生物转录水平调控的重要环节。
它们可以识别和结合DNA上的特异序列,从而调控基因的表达。
根据结合位点的不同,转录因子可以分为上游启动子元件和增强子元件两类。
上游启动子元件主要包括TATA box和CAAT box等,而增强子元件则是一种具有增强基因转录功能的DNA序列。
二、染色质重塑染色质重塑是真核生物基因表达调控的重要机制之一。
染色质重塑可以改变染色质的结构,从而影响基因的表达。
染色质重塑过程中,染色质重塑复合物可以将核小体从DNA上移除或重新排列,从而改变染色质的可及性。
此外,染色质重塑还可以影响DNA的甲基化水平,进一步调控基因的表达。
三、miRNA和siRNAmiRNA和siRNA是真核生物中的非编码RNA,它们可以通过与mRNA的特异性结合来调控基因的表达。
miRNA和siRNA可以与mRNA 的3'UTR结合,导致mRNA的降解或翻译抑制,从而调控基因的表达。
此外,miRNA和siRNA还可以通过与转录因子或染色质重塑复合物等相互作用,影响基因的转录和表达。
四、转录起始和延伸转录起始和延伸是真核生物转录水平调控的重要环节。
转录起始和延伸过程中,RNA聚合酶可以识别启动子元件并开始转录,然后沿着DNA序列向下游移动并合成RNA。
在这个过程中,转录起始和延伸复合物可以与RNA聚合酶相互作用,从而影响转录的效率和方向。
此外,一些转录因子也可以与RNA聚合酶相互作用,进一步影响基因的表达。
五、转录后修饰真核生物中的RNA聚合酶可以使用各种转录后修饰来修饰其转录产物。
这些修饰可以包括mRNA的加尾、编辑、剪接和稳定性等。
这些过程可以影响mRNA的翻译效率和稳定性,从而影响基因的表达。
此外,一些蛋白质也可以通过磷酸化、乙酰化或甲基化等修饰来影响基因的表达。
六、细胞周期与细胞分化细胞周期和细胞分化是真核生物细胞生命活动中的重要过程,也是转录水平调控的重要方面。
简述真核生物基因的转录过程和调控方式生物基因是组成生物体的基本结构,可以被视为生物的基本构成单位。
它们的转录和调控是生物体的发育、进化和功能的主要驱动力。
真核生物基因的转录过程是指,含有信息的DNA分子由转录因子催化其转录成另一种碱基序列的核酸分子,如mRNA,而调控方式是指DNA 转录产生的mRNA是否以及如何有效地被表达,从而影响有效基因表达。
因此,真核生物基因的转录过程和调控方式对研究生物体的发育、进化和功能具有重要意义。
首先,真核生物基因的转录是由转录因子酶催化完成的。
发现DNA序列中的转录因子酶结合位点后,可以触发转录过程。
一般情况下,转录因子可以分为强相关转录因子和弱相关转录因子。
强相关转录因子可以直接结合基因起始子,而弱相关转录因子是可以互相协同作用的,只有多个弱相关转录因子聚集起来,才能结合基因起始子,激活转录过程。
其后,RNA聚合酶结合到基因起始子,并开始从DNA 模板复制RNA产物,并在新复制体上完成除去框架。
一旦翻译完成,mRNA可以被分泌到细胞外或运输到另一个细胞,在那里充当蛋白质模板结构。
其次,真核生物基因的调控方式是指DNA转录产生的mRNA是否以及如何有效地被表达。
重要的是要将mRNA表达调节到正确的水平,以确保细胞以有效的方式表达指定的基因。
真核生物基因的调控方式包括转录和转录后调控,分别由转录因子和调控因子来实现。
转录有两种形式,一种是基因质量调控,它控制基因的转录速率;另一种是基因转录路径调控,它控制基因表达特定蛋白质的转录路径,并可能与遗传学相关。
此外,转录后调控可以分为翻译调控和信使RNA修饰调控,它们可以识别和处理mRNA的表达,改变mRNA的稳定性以及调节蛋白质表达水平。
最后,真核生物基因的转录过程和调控方式是研究生物体发育、进化和功能中重要的因素之一。
转录过程和调控方式可以控制基因的表达水平,从而影响有效基因的表达,对细胞的发育和功能有重要的作用。
例如,基因的转录和调控可以影响基因组的结构变化,这可以帮助研究生物体的发育和进化过程。
之老阳三干创作
::,,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用转录出多顺反子RNA
实现协调调节真核基因转录产品为单顺反子RNA功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。
真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平其次是翻译水平。
原核生物基因以把持子的形式存在。
转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。
翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可呵护不被酶水解mRNA 的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产品及小分子RNA的调控作用。
真核生物基因表达的调控环节较多在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。
在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。
在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。
在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA 的稳定性调节及小分子RNA。
真核基因调控中最重要的环节是基因转录真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。
葡萄糖存在乳糖不存在此时无诱导剂。
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。
真核生物基因表达调控第十章作业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。