核辐射对生物基因的影响
核辐射对生物基因的影响
当生物受到核辐射后，DNA遭到破坏而产生外形的变化，这一过程要花很长时间。如果辐射影响到了生物的遗传基因，那么这种变异的过程则更长。这种情况下，生物本身不会有太大的变化，变异可能会出现在下一代身上。
外形上发生的变化不可预测，这要看生物的哪一部分基因遭到了破坏。比如毛发的颜色、皮肤的结构、骨骼的形状、腺体的功能等，都有可能。
细胞分裂时，存在于细胞核内的DNA首先复制，新生的细胞要根据DNA 的指令生产蛋白质，才能完成细胞该承担的任务。但是DNA受到射线影响发生变化后，生产的蛋白质就会发生变化，其功能也不同。这就是生物个体在受到辐射后发生变异的表现形式。比如控制人体肤色的DNA片段被破坏，那么身体再生产皮肤细胞时，新的细胞也许就会变成其他颜色。
通常来讲，发生变异的生物看起来都是“不正常”的，比如身体比例不匀称，或者身体颜色不适合本来的生存环境。
地球上的生命都是经过很长时间才在大自然的选择中生存下来的，发生变异的生物由于和生存环境之间的关系发生了变化，或者因为个体的机能出现异常，都比较难生存下来。当然，变异对生物不一定全是坏的，如果放射性物质正好改变了生物的某种缺陷，对于生物来说也是“因祸得福”。
生物在放射性物质面前都是“平等”的，所有生物都没有“防辐射”的特殊能力。但是发生变异的情况却不尽相同。生理结构比较单一，基因也相对简单的生物，被强制“改造”的可能性也就越大。相反，像哺乳类动物这种高级动物，某段DNA被破坏后，产生的变异也许从外观上不易被察觉。
真核细胞的基因结构
真核细胞的基因结构 在遗传学上通常将能编码蛋白质的基因称为结构基因。真核生物的结构基因是断裂的基因。一个断裂基因能够含有若干段编码序列，这些可以编码的序列称为外显子。在两个外显子之间被一段不编码的间隔序列隔开，这些间隔序列称为内含子。每个断裂基因在第一个和最后一个外显子的外侧各有一段非编码区，有人称其为侧翼序列。在侧翼序列上有一系列调控序列(图1)。 调控序列主要有以下几种：①在5′端转录起始点上游约20～30个核苷酸的地方，有TA TA框(TATA box)。TA TA框是一个短的核苷酸序列，其碱基顺序为TATAATAAT。TA TA 框是启动子中的一个顺序，它是RNA聚合酶的重要的接触点，它能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录。当TATA框中的碱基顺序有所改变时，mRNA的转录就会从不正常的位置开始。②在5′端转录起始点上游约70～80个核苷酸的地方，有CAAT框(CAAT box)。CAAT框是启动子中另一个短的核苷酸序列，其碱基顺序为GGCTCAATCT。CAAT框是RNA 聚合酶的另一个结合点，它的作用还不很肯定，但一般认为它控制着转录的起始频率，而不影响转录的起始点。当这段顺序被改变后，mRNA的形成量会明显减少。③在5′端转录起始点上游约100个核苷酸以远的位置，有些顺序可以起到增强转录活性的作用，它能使转录活性增强上百倍，因此被称为增强子。当这些顺序不存在时，可大大降低转录水平。研究表明，增强子通常有组织特异性，这是因为不同细胞核有不同的特异因子与增强子结合，从而对不同组织、器官的基因表达有不同的调控作用。例如，人类胰岛素基因5′末端上游约250个核苷酸处有一组织特异性增强子，在胰岛素β细胞中有一种特异性蛋白因子，可以作用于这个区域以增强胰岛素基因的转录。在其他组织细胞中没有这种蛋白因子，所以也就没有此作用。这就是为什么胰岛素基因只有在胰岛素β细胞中才能很好表达的重要原因。④在3′端终止密码的下游有一个核苷酸顺序为AA TAAA，这一顺序可能对mRNA的加尾(mRNA尾部添加多聚A)有重要作用。这个顺序的下游是一个反向重复顺序。这个顺序经转录后可形成一个发卡结构(图2)。发卡结构阻碍了RNA聚合酶的移动。发卡结构末尾的一串U与转录模板DNA中的一串A之间，因形成的氢键结合力较弱，使mRNA与DNA杂交部分的结合不稳定，mRNA就会从模板上脱落下来，同时，RNA聚合酶也从DNA上解离下来，转录终止。AA TAAA顺序和它下游的反向重复顺序合称为终止子，是转录终止的信号。
原核生物基因组和真核生物基因组比较区别
原核生物基因组和真核生物基因组的区别： 1、真核生物基因组指一个物种的单倍体染色体组(1n)所含有的一整套基因。还包括叶绿体、线粒体的基因组。 原核生物一般只有一个环状的DNA分子，其上所含有的基因为一个基因组。 2、原核生物的染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序 （unique-sequences），DNA仅有少量的重复顺序和基因。 真核生物基因组存在大量的非编码序列。包括： .内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复DNA序列。真核生物的基因组的重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系。 3、原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。质粒常为双链环状DNA，可独立复制，有的既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上。转座因子一般都是整合在基因组中。 真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器DNA，如线粒体和叶绿体的DNA，为双链环状，可自主复制。有的真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物。 4、原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核（nucleoid）。 真核生物有细胞核，DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。 5、真核基因组都是由DNA序列组成，原核基因组还有可能由RNA组成，如RNA病毒。 原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别 由真核细胞构成的生物。包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。真核细胞与原核细胞的主要区别是：
【从细胞结构】 1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核 2.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。 真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。 3.真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。 真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。 4.原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和由质膜内褶形成的结构，但后者既没有自己特有的基因组，也没有自己特有的合成系统。真核生物的植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有的基因组和合成系统。与光合磷 酸化相关的电子传递系统位于由叶绿体的内膜内褶形成的片层上。原核生物中的蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用的膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体。 【从基因组结构】 1.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。 2.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。 3.真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链
真核生物基因表达的调控
真核生物基因表达的调控 一、生物基因表达的调控的共性 首先，我们来看看在生物基因表达调控这一过程中体现的共性和一些基本模式。 1、作用范围。生物体内的基因分为管家基因和奢侈基因。管家基因始终表达，奢侈基因只在需要的时候表达，但二者的表达都受到调控。可见，调控是普遍存在的现象。 2、调控方式。基因表达有两种调控方式，即正调控与负调控，原核生物和真核生物都离不开这两种模式。 3、调控水平。一种基因表达的调控可以在多种层面上展开，包括DNA水平、转录水平、转录后加工水平、翻译后加工水平等。然为节省能量起见，转录的起始阶段往往作为最佳调控位点。 二、真核生物基因表达调控的特点 真核生物与原核细胞在结构上就有着诸多不同，这决定了二者在运行方面的迥异途径。真核生物比原核生物复杂，转录与翻译不同时也不同地，基因组与染色体结构复杂，因而有着更为复杂的调控机制。 1、 2、 3、 4、多层次。真核生物的基因表达可发生在染色质水平、转录起始水平、无操纵子和衰减子。 大多数原核生物以负调控为主，而真核生物启动子以正调控为主。 个体发育复杂，而受环境影响较小。真核生物多为多细胞生物，在转录后水平、翻译水平以及翻译后水平。
生长发育过程中，不仅要随细胞内外环境的变化调节基因表达，还要随发育的不同阶段表达不同基因。前者为短期调控，后者属长期调控。 从整体上看，不可逆的长期调控影响更深远。 三、真核生物基因表达调控的机制 介于真核生物表达以多层次性为最主要特点，我们可以分别从它的几个水平着眼，剖析它的调控机制。 1、染色质水平。真核生物基因组DNA以致密的染色质形式存在，发生在染色质水平的调控也称作转录前水平的调控，产生永久性DNA序列和染色质结构的变化，往往伴随细胞分化。染色质水平的调控包括染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰，等等。a.基因丢失：丢失一段DNA或整条染色体的现象。在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。如马蛔虫2n＝2，但染色体上有多个着丝粒。第一次卵裂是横裂，产生上下2个子细胞。第二次卵裂时，一个子细胞仍进行横裂，保持完整的基因组，而另一个子细胞却进行纵向分裂，丢失部分染色体。目前，在高等真核生物（包括动物、植物）中尚未发现类似的基因丢失现象。 b.基因扩增：基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。如非洲爪蟾卵母细胞中rDNA的基因扩增是因发育需要而出现的基因扩增现象；基因组拷贝数增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的现象。基因组拷贝数增加使可供遗传重组的物质增多，这可能构成了加速基因进化、基因组重组和最终物种形成的一种方式。 c.基因重排：将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球蛋白结构基因的表达。在人类基因组中，所有抗体的重链和轻链都不是由固定的完整基因编码的，而是由不同基因片段经重排后形成的完整基因编码的。
辐射生物效应复习题 (1)
《辐射生物效应》复习题 一、名词解释（每题3分） 生活史：植物在一生中所经历的发育和繁殖阶段，前后相继，有规律地循环的全部过程。 组织：在个体发育中，具有相同来源的同一类型，或不同类型的细胞组成的结构和功能单位 硝化作用：氨基酸脱下来的氨，在有氧的条件下，经过亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为硝酸的过程。 灭菌：通过超高温或其他物理、化学手段将所有微生物的营养细胞和所有芽孢和孢子全部杀死。 新陈代谢——微生物从外界环境中不断摄取营养物质，经过一系列生物化学反应，转变成细胞组分，同时产生废物并排泄到体外的过程。 菌株(strain)：从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株。 生物固氮：常温常压下，固氮生物在体内固氮酶的催化作用下将大气中的分子态N2还原成为NH4＋的过程。生活史：植物在一生中所经历的发育和繁殖阶段，前后相继，有规律地循环的全部过程。 原始生殖细胞: 产生雄性和雌性生殖细胞的早期细胞。 辐射诱变育种：生物的种类、形态、性状，均受其自身的遗传信息所控制。辐射育种（radioactive breeding techniques）是利用射线处理动植物及微生物，使生物体的主要遗传物质—脱氧核糖核酸（DNA）产生基因突变或染色体畸变，导致生物体有关性状的变异，然后通过人工选择和培育使有利的变异遗传下去，使作物（或其它生物）品种得到改良并培育出新品种。这种利用射线诱发生物遗传性的改变，经人工选择培育新的优良品种的技术就称为辐射育种。 相对生物效应RBE：由于各种辐射的品质不同，在相同吸收剂量下，不同辐射的生物效应是不同的，反映这种差异的量称为相对生物效应（relative biological
真核生物的基因表达调控机制
一、真核基因组的复杂性 与原核生物比较，真核生物的基因组更为复杂，可列举如下。 1. 真核基因组比原核基因组大得多，大肠杆菌基因组约4×106bp，哺乳类基因组在 109bp数量级，比细菌大千倍；大肠杆菌约有4000个基因，人则约有10万个基因。 2. 真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内，核外还有遗传 成分(如线粒体DNA等)，这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。 3. 原核生物的基因组基本上是单倍体，而真核基因组是二倍体。 4. 如前所述，细菌多数基因按功能相关成串排列，组成操纵元的基因表达调控的单元， 共同开启或关闭，转录出多顺反子(polycistron)的mRNA；真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA，即mRNA是单顺反子(monocistron)，基本上没有操纵元的结构，而真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的多肽形成的亚基构成的，这就涉及到多个基因协调表达的问题，真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多。 5. 原核基因组的大部分序列都为基因编码，而核酸杂交等实验表明：哺乳类基因组中 仅约10%的序列为蛋白质、rRNA、tRNA等编码，其余约90%的序列功能至今还不清楚。 6. 原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续的，而真核生物为蛋白质编码 的基因绝大多数是不连续的，即有外显子(exon)和内含子(intron)，转录后需经剪接(splicing)去除内含子，才能翻译获得完整的蛋白质，这就增加了基因表达调控的环节。 7. 原核基因组中除rRNA、tRNA基因有多个拷贝外，重复序列不多。哺乳动物基因组 中则存在大量重复序列(repetitive sequences)。用复性动力学等实验表明有三类重复序列：1）高度重复序列(highly repetitive sequences)，这类序列一般较短，长10－300bp，在哺乳类基因组中重复106次左右，占基因组DNA序列总量的10－60%，人的基因组中这类序列约占20%，功能还不明了。2）中度重复序列(moderately repetitive sequences)，这类序列多数长100－500bp，重复101－105次，占基因组10-40%。例如哺乳类中含量最多的一种称为Alu的序列，长约300bp，在哺乳类不同种属间相似，在基因组中重复3×105次，在人的基因组中约占7%，功能也还不很清楚。在人的基因组中18S/28SrRNA基因重复280次，5SrRNA基因重复2000次，tRNA基因重复1300次，5种组蛋白的基因串连成簇重复30-40次，这些基因都可归入中度重复序列范围。3）单拷贝序列(single copy sequences)。这类序列基本上不重复，占哺乳类基因组的50-80%，在人基因组中约占65%。绝大多数真核生物为蛋白质编码的基因在单倍体基因组中都不重复，是单拷贝的基因。 从上述可见真核基因组比原核基因组复杂得多，至今人类对真核基因组的认识还很有限，使现在国际上制订的人基因组研究计划(human gene project)完成，绘出人全部基因的染色体定位图，测出人基因组109bp全部DNA序列后，要搞清楚人全部基因的功能及其相互关系，特别是要明了基因表达调控的全部规律，还需要经历很长期艰巨的研究过程。 二、真核基因表达调控的特点 尽管我们现在对真核基因表达调控知道还不多，但与原核生物比较它具有一些明显的特点。
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。 4. 转录因子结合DNA的结构基序（结构域）有哪几类？ ①螺旋-转折-螺旋 ②锌指结构 ③碱性-亮氨酸拉链 ④碱性-螺旋-环-螺旋 5. 真核基因转调控中有几种方式能够置换核小体？ ①占先模式：可以解释转录时染色质结构的变化。该模型认为基因能否转录取决于特定位置上组蛋白和转录因子之间的不可逆竞争性结合。 ②动态模式该模型认为转录因子与组蛋白处于动态竞争之中，基因转录前染色质必须经历结构上的改变，即转换核小体中的全部或部分成分并重新组装，这个耗能的基因活化过程称为染色质重构 6. 简述真核生物转录水平调控过程。 真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的，主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程：①转录起始复合物的形成：真核生物RNA聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA形成的
辐射生物学效应分类和影响因素
第四节辐射生物学效应分类和影响因素 、辐射生物学效应分类 机体受辐射作用时，根据照射剂量、照射方式以及效应表现的情况，在实际工作中常将生物效应分类表述 （一）按照射方式分 1．外照射与内照射（external and internal irradiation）：辐射源由体外照射人体称外照射。γ线、中子、X线等穿透力强的射线，外照射的生物学效应强。放射性物质通过各 途径进入机体，以其辐射能产生生物学效应者称内照射。内照射的作用主要发生在放射性物质通过途径和沉积部位的组织器官，但其效应可波及全身。内照射的效应以射程短、电离强的α、β射线作用主。 2．局部照射和全身照射（local and total body irradiation） 当外照射的射线照射身体某一部位，引起局部细胞的反应者称局部照射。局部照射时身体各部位的辐射敏感性依次为腹部＞胸部＞头部＞四肢。 当全身均匀地或非均匀地受到照射而产生全身效应时称全身照射。如照射剂量较小者为小剂量效应，如照射剂量较者（＞1Gy）则发展为急性放射病。大面积的胸腹部局部照射也可发生全身效应，甚至急性放射病。根据照射剂量大小和不同敏感组织的反应程度，辐射所致全身损伤分为骨髓型（bone marrow type）、肠型(gastro- intestinal type)和脑型(central nervous system type)三种类型。 （二）按照射剂量率分 1．急性效应（acute radiation effect）：高剂量率照射，短时间内达到较大剂量，效应迅速表现。 2．慢性效应(chronic radiation effect)：低剂量率长期照射，随着照射剂量增加，效应逐渐积累，经历较长时间表现出来。 （三）按效应出现时间分 1．早期效应(early effect)：照射后立即或小时后出现的变化。
原核生物基因组和真核生物基因组比较区别
、真核生物基因组指一个物种地单倍体染色体组()所含有地一整套基因.还包括叶绿体、线粒体地基因组. 原核生物一般只有一个环状地分子，其上所含有地基因为一个基因组. 、原核生物地染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序（），仅有少量地重复顺序和基因.个人收集整理勿做商业用途 真核生物基因组存在大量地非编码序列.包括：.内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复序列.真核生物地基因组地重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系.个人收集整理勿做商业用途 、原核生物地细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子.质粒常为双链环状，可独立复制，有地既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上.转座因子一般都是整合在基因组中.个人收集整理勿做商业用途 真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器，如线粒体和叶绿体地，为双链环状，可自主复制.有地真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物.个人收集整理勿做商业用途 、原核生物地位于细胞地中央，称为类核（）. 真核生物有细胞核，序列压缩为染色体存在于细胞核中. 、真核基因组都是由序列组成，原核基因组还有可能由组成，如病毒. 原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别 由真核细胞构成地生物.包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界.真核细胞与原核细胞地主要区别是： 【从细胞结构】 .真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成地细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正地细胞核，仅有由核酸集中组成地拟核个人收集整理勿做商业用途 .真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有. 真核细胞有发达地微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否. .真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成地微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用.个人收集整理勿做商业用途 真核细胞地核糖体为型，原核生物地为型，两者在化学组成和形态结构上都有明显地区别. .原核细胞功能上与线粒体相当地结构是质膜和由质膜内褶形成地结构，但后者既没有自己特有地基因组，也没有自己特有地合成系统真核生物地植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有地基因组和合成系统.与光合磷酸化相关地电子传递系统位于由叶绿体地内膜内褶形成地片层上.原核生物中地蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用地膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体.个人收集整理勿做商业用途 【从基因组结构】 .真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）地细胞以外，染色体上都有种或种组蛋白与结合，形成核小体；而在原核生物则无.个人收集整理勿做商业用途 .真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）地细胞以外，染色体上都有种或种组蛋白与结合，形成核小体；而在原核生物则无.个人收集整理勿做商业用途 .真核细胞含有地线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有地基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关地电子传递链个人收集整理勿做商业用途 【从遗传过程】 .真核细胞地转录在细胞核中进行，蛋白质地合成在细胞质中进行，而原核细胞地转录与蛋
真核生物与原核生物基因表达调控的区别
原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节2.不同点:A.原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平 真核基因的表达调 控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次B.原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控C.原核转录不需要转录因子,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 调控转录激活D.原核基因表达调控主要采用操纵子模型 转录出多顺反子RNA 实现协调调节 真核基因转录产物为单顺反子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。原核生物基因以操纵子的形式存在。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’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合 可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子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
真核生物基因表达调控
真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂，可以发生在DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次。但是，最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。 DNA水平的调控 DNA水平上的调控主要指通过染色体DNA的断裂，删除，扩增，重排，修饰（如甲基化与去甲基化，乙酰化与去乙酰化等）和染色质结构变化等改变基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。 转录水平的调控 转录水平的调控包括染色质的活化和基因的活化。通过染色质改型，组蛋白乙酰化，染色质变得疏松化及DNA去甲基化以便被酶和调节蛋白作用，基因的表达受顺式作用元件包括启动子及应答元件，转座元件，增强子，抑制子的调控，同时受反式作用因子包括基本转录因子，上游转录因子和转录调节因子等的调控。 转录后调控 转录后调控包括hnRNA的选择性加工运输和RNA编辑 在真核生物中，蛋白质基因的转录产物统称为hn RNA，必须经过加工才能成为成熟的mRNA分子。加工过程包括三个方面：加帽、加尾和去掉内含子。同一初级转录产物在不同细胞中可以用不同方式剪接加工，形成不同的成熟mRNA分子，使翻译成的蛋白质都可能不同。转录后的RNA在编码区发生碱基插入，缺失或转换的现象。
翻译水平的调控 阻遏蛋白与mRNA结合，可以阻止蛋白质的翻译并使成熟的mRNA变为失活状态贮存起来。一些调控作用的micRNAh和siRNA 还可以与mRNA作用降解mRNA，阻止其翻译 此外，还可以控制mRNA的稳定性和有选择的进行翻译。 翻译后调控 直接来自核糖体的线状多肽链是没有功能的，必须经过加工才具有活性。在蛋白质翻译后的加工过程中，还有一系列的调控机制。 1．蛋白质折叠 线性多肽链必须折叠成一定的空间结构，才具有生物学功能。在细胞中，蛋白质的折叠必须有分子伴侣的作用下才能完成折叠。 2．蛋白酶切割 末端切割 有些膜蛋白、分泌蛋白，在氨基端具有一段疏水性强的氨基酸序列，称为信号肽，用于前体蛋白质在细胞中的定位。信号肽必须切除多肽链才具有功能。 多聚蛋白质的切割 有些新合成的多肽链含有几个蛋白质分子的序列，切割以后产生具有不同功能的蛋白质分子。
第二节 太阳辐射的生物学效应
第二节 太阳辐射的生物学效应 太阳辐射是来自太阳的电磁波辐射。太阳辐射通过大气层时，约有43％被云层所反射，14％为大气中的尘埃、水蒸气、二氧化碳、臭氧吸收。仅有43％以直射日光和散射日光形式到达地面。 太阳辐射包括红外线、可视线、紫外线、无线电波、X射线、γ射线、宇宙线等。到达地球表面的主要为前三种，波长在760毫微米以上为红外线， 760～390毫微米为可视线，小于390毫微米为紫外线。 太阳辐射强度还受到各种因素的影响，例如太阳的高度角、海拔的高度、大气污染的程度等。太阳的高度角越大，海拔越高，大气污染越轻，太阳的辐射强度越大。在大气层的外界，与太阳光线相垂直的平面一分钟内照射在一平方厘米面积上的太阳辐射热量为1.97卡/厘米2·分，此值称为太阳常数。到达地面的太阳辐射，一部分被土壤吸收变为热能，一部分被反射回大气。各种不同的地表面反射率亦不同，雪的反射率最大可达80～90％，而且对太阳辐射中短波部分反射能力较强。 一、红外线(infrared ray) 红外线占太阳辐射一半以上，而且大部分集中在760～2,000毫微米部分。红外线按波长可分为近红外700～3,000毫微米，中红外3,000～20,000毫微米，远红外20,000～1,000,000毫微米。凡温度高于绝对温度的零度(0°K＝－273.2℃)的物体都是红外线的辐射源。物体的温度越高，其辐射的波长越短。军事上也使用有多种人工红外线辐射源如钨灯、红外线探照灯、弧光灯、红外激光器、电焊等。 红外线对机体的作用与波长有关。红外线照射皮肤时，大部分被吸收。长波红外线被皮肤表层吸收，而短波红外线则被较深层皮肤吸收，使血液及深部组织加热。较强的红外线作用于皮肤，能使皮肤温度升高到40～49℃，而引起一度烧伤。波长600～1,000毫微米的红外线可穿过颅骨，使颅骨和脑髓间的温度达到40～42℃，因而引起日射病。红外线照射于眼睛，可以引起多种损害，如角膜吸收大剂量红外线可致热损伤，破坏角膜表皮细胞，影响视力；长期接触短波红外线还可引起白内障。人对红外线辐射比较敏感,0.02卡/厘米2·分即有热感，1.5卡/厘米2·分有不可耐受的烧灼感， 皮温可升高到40℃以上。南方地区夏季中午前后，太阳辐射可达1.3～1.5卡/厘米2·分，加上气温升高，在军事训练时，应多加注意，防止过热。 人体暴露于太阳辐射下的面积，站立时比坐着时大。站立的人接受太阳辐射可达34千卡/1米2·时，戴草帽则可大大减少曝晒的面积。 干热地区穿着衣服对于防止太阳辐射是很重要的。
原核生物基因表达调控概述
原核生物基因表达调控概述 基因表达调控是生物体内基因表达调节控制机制，使细胞中基因表达的过程在时间，空间上处于有序状态，并对环境条件的变化做出适当的反应复杂过程。 1.基因表达调控意义 在生命活动中并不是所有的基因都同时表达，代谢过程中所需各种酶和蛋白质基因以及构成细胞化学成分的各种编码基因，正常情况下是经常表达的，而与生物发育过程有关的基因则需在特定的时空才表达，还有许多基因被暂时的或永久的关闭而不来表达。 2.原核基因表达调控特点 原核生物基因表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步骤中。这种调控多以操纵子为单位进行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达即经济又有效，保证其生命活动的需要。调控主要发生在转录水平，有正、负调控两种机制在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构，RNA 聚合酶的功能、蛋白质因子及其他小分子配基的相互作用。细菌的转录和翻译过程几乎在同一时间内相互偶联。 细胞要控制各种蛋白质在不同时期的表达水平，有两条途径：（1）细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度，这是一条经济的途径，可减少从mRNA合成蛋白质的小分子物质消耗，这是生物长期进化过程中自然选择的结果，这种控制称为转录水平调控。（2）在mRNA合成后，控制从mRNA翻译肽链速度，包括一些与翻译有关的酶及其复合体分子缔合的装配速度等过程。这种蛋白质合成及其基因表达的控制称为翻译水平的调控。 二.原核生物表达调控的概念 （1）细菌细胞对营养的适应
细菌必须能够广泛适应变化的环境条件。这些条件包括营养、水分、溶液浓度、温度，pH等。而这些条件须通过细胞内的各种生化反应途径，为细胞生长 的繁荣提供能量和构建细胞组分所需的小分子化合物。 （2）顺式作用元件和反式作用元件 基因活性的调节主要通过反式作用因子与顺式作用元件的相互作用而实现。反式作用因子的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列在同一个DNA分子上。RNA聚合酶是典型的反式作用因子。 顺式作用元件是指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其 自身同处于一个DNA分子上的基因；这种基因DNA序列通常不编码蛋白质， 多位于基因旁侧或内含子中。位于转录单位开始和结束位置上启动子和终止子，都是典型的顺式作用元件。 （3）结构基因和调节基因 结构基因是编码蛋白或RNA基因。细菌的结构基因一般成簇排列，多个结 构基因受单一启动子共同控制，使整套基因或者都不表达。结构基因编码大量功能各异的蛋白质，其中有组成细胞核组织器官基本成分的结构蛋白，有催化活性的酶和各种调节蛋白等。调节基因是编码合成那些参与基因表达调控的RNA和蛋白质的特异性DNA序列。调节基因编码的调节物通过与DNA上的特定位点 结合控制转录是调控关键。 （4）操纵基因和阻遏蛋白 操纵基因是操纵子中的控制基因，在操纵子上一般与启动子相邻，通常处于开放状态，使RNA聚合酶能够通过并作用于启动子启动转录，阻遏蛋白是负调控系统中由调节基因编码的调节蛋白，它本身或与辅阻遏蛋白物一起合成于操纵基因，阻遏蛋白操纵因子结构基因的转变，阻遏蛋白可被诱导物变构失活，从而导致不可阻遏或去阻遏。
真核生物基因表达调控
真核生物基因表达的调控 河南大学民生学院王磊生物技术 一、生物基因表达的调控的共性 首先，我们来看看在生物基因表达调控这一过程中体现的共性和一些基本模式。 1、作用范围。生物体内的基因分为管家基因和奢侈基因。管家基因始终表达，奢侈基因只在需要的时候表达，但二者的表达都受到调控。可见，调控是普遍存在的现象。 2、调控方式。基因表达有两种调控方式，即正调控与负调控，原核生物和真核生物都离不开这两种模式。 3、调控水平。一种基因表达的调控可以在多种层面上展开，包括DNA水平、转录水平、转录后加工水平、翻译后加工水平等。然为节省能量起见，转录的起始阶段往往作为最佳调控位点。 二、真核生物基因表达调控的特点 真核生物与原核细胞在结构上就有着诸多不同，这决定了二者在运行方面的迥异途径。真核生物比原核生物复杂，转录与翻译不同时也不同地，基因组与染色体结构复杂，因而有着更为复杂的调控机制。 1、多层次。真核生物的基因表达可发生在染色质水平、转录起始水平、转录后水平、翻译水平以及翻译后水平。 2、无操纵子和衰减子。 3、大多数原核生物以负调控为主，而真核生物启动子以正调控为主。 4、个体发育复杂，而受环境影响较小。真核生物多为多细胞生物，在生长发育过程中，不仅要随细胞内外环境的变化调节基因表达，还要随发育的不同阶段表达不同基因。前者为短期调控，后者属长期调控。从整体上看，不可逆的长期调控影响更深远。 三、真核生物基因表达调控的机制 介于真核生物表达以多层次性为最主要特点，我们可以分别从它的几个水平着眼，剖析它的调控机制。 1、染色质水平。真核生物基因组DNA以致密的染色质形式存在，发生在染色质水平的调控也称作转录前水平的调控，产生永久性DNA序列和染色质结构的变化，往往伴随细胞分化。染色质水平的调控包括染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰，等等。 a.基因丢失：丢失一段DNA或整条染色体的现象。在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。如马蛔虫2n＝2，但染色体上有多个着丝粒。第一次卵裂是横裂，产生上下2个子细胞。第二次卵裂时，一个子细胞仍进行横裂，保持完整的基因组，而另一个子细胞却进行纵向分裂，丢失部分染色体。目前，在高等真核生物（包括动物、植物）中尚未发现类似的基因丢失现象。 b.基因扩增：基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。如非洲爪蟾卵母细胞中rDNA的基因扩增是因发育需要而出现的基因扩增现象；基因组拷贝数增加，即多
电磁辐射生物学效应
电磁辐射生物学效应 射频微波电磁辐射生物学效应 引言 电子科学技术的迅速发展，射频微波等电子产品应用日趋广泛，职业和公众受环境电磁辐射污染危害越来越严重。射频微波辐射，特别是高强度的辐射，引起机体致热效应，造成健康危害，是显而易见的。但也有资料表明，人体在反复接触低强度微波照射后，体温虽无上升，但也能造成机体的健康危害，关于这一点目前国际上争论较多。我国的电磁辐射健康影响研究工作开始于六、七十年代，在七十年代即开展射频微波电磁辐射的健康影响调查工作，探讨了相关的安全卫生标准及防护技术，并取得了很大进展。流行病学调查认为，电磁辐射对人体的健康影响比较广泛，能引起神经、生殖、心血管、免疫功能及眼睛等方面的改变。有实验室研究发现，长期低强度射频电磁辐射非致热效应，对动物神经内分泌，膜通透性、离子水平等都有影响，也有报告认为射频微波能引起DNA损伤、染色体畸变等。 中枢神经系统影响 中枢神经系统对射频微波电磁辐射比较敏感，因此受到研究者的重视，尤其是职业人群接触射频微波电磁辐射对神经系统影响的流行病学调查，在我国有很多报道。射频微波电磁辐射的健康危害主要表现为神经衰弱症候群，其症状主要有头痛、头晕、记忆力减退、注意力不集中、抑郁、烦躁等[1-4] 。王少光等[2] 报道对293名脉冲微波职业接触人群进行调查，其接触微波频率为400-9400MHz，功率密度为0.07-0.18mW/cm2，神经衰弱症候群的发生率达40.3%；348名连续微波职业接触者，工作环境微波暴露频率为3400-8600MHz，功率密度为0.06-0.15mW/cm2，其神经衰弱症候群的发生率为37.1%，而对照组仅为5.1%，说明微波电磁辐射能使接触人群神经衰弱症候群症状患者明显增加，进一步的分析结果表明，神经衰弱症候群的发生率与工龄呈正相关。丁朝阳等[1，4]也有类似报道，并认为接触微波使睡眠质量降低。赵清波等[3]报道职业接触微波频率为3500-4200MHz，其场强小于0.050 mW/cm2（通常为0.010-0.030 mW/cm2）时，神经衰弱症候群的发生率为71.8%，即明显高于对照组的13.6%，且与工龄呈正相关。冯养正等[5]报道的一组暴露于0.30 mW/cm2的职业人群，其头痛、脱发的发生率显著高于对照组人群。而头晕、乏力、失眠、记忆力减退等其他症状却无显著性差异。郭保科[6]等认为在脉冲微波场强1.75mW/cm2和连续波场强为0.05mW/cm2的职业接触者，主诉症状全身无力、头痛、头晕、失 眠、多梦等神经衰弱综合症发生率与对照组比较差异无显著性，而对视力、眼晶状体损伤、眼部症状（如：干燥、易疲劳）有显著性影响。
真核基因表达
（二）真核基因表达调控 细胞中一种蛋白质含量的变化至少可在7个水平上调控： 真核基因多水平表达调控 ①DNA和染色体水平的调控: 基因扩增、基因丢失、基因 重排、基因修饰、基因封闭等。 ②转录水平的调控: 转录的起始、延伸和终止等。 ③转录后RNA前体加工: 基因在核中转录而在胞浆中翻译， 转录后需经剪切、拼接、编辑和修饰 转运等过程。 ④RNA转运的调控 ⑤翻译水平的调控。 ⑥mRNA降解的调控:细胞内有控制mRNA寿命的机制。 ⑦翻译后水平的调控:翻译产物剪切、修饰、构象形成、 转运和装配等。 真核基因表达调控特点 （1）RNA聚合酶 真核生物RNA聚合酶有三种，即RNA Pol I、II和III，分别负责三种RNA转录。真核生物RNA聚合酶识别的不单是DNA顺序，而是转录因子蛋白质复合物。细菌RNA聚合酶只有一种。 （2）活性染色体结构变化 （3）正性调节占主导（DNA形成染色质结构） （4）转录与翻译分隔进行 （5）转录后修饰、加工 根据其性质可分为两大类： 一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。 二是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。 真核生物基因的表达调控A 1. 转录前水平的调控 通过改变： (1)DNA序列: 通常低等生物的细胞决定和分化是通过基因组水平加工和改造实现。 （2）染色质结构：高等生物多采取异染色质化关闭基因的表达，虽然也会有类似低等生物的加工方式。上述影响基因表达的过程均属于转录前水平的调节。 （3）染色质丢失：在细胞分化过程中，丢掉某些基因而去除其活性。例如马蛔虫，一部分细胞总是保留完整的基因组，将来发育为生殖细胞；丢失了部分染色体的细胞分化为体细胞。（4）基因扩增：即基因组中的特定段落在某些情况会复制产生许多拷贝。(两栖动物蟾蜍的卵母细胞rDNA) （5）基因重排：如免疫球蛋白基因重排，多样性 （6）染色质DNA的修饰和异染色质化：如甲基化（位点多在胞嘧啶和腺嘌呤）。雌性胎生
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点
病毒、真核和原核生物的基因组结构特点 病毒基因组结构特点： 1.病毒基因组所含核酸类型不同 2.不同病毒基因组大小相差较大 3.病毒基因组可以是连续的也可以是不连续的 4.病毒基因组的编码序列大 5.基因可以是连续的也可以是间断的 6.病毒基因组都是单倍体和单拷贝 7.基因重叠 8.病毒基因组功能单位或转录单位 9.病毒基因组含有不规则结构基因 （1）几个结构基因的编码区无间隔 （2）结构基因本身没有翻译起始序列 （3） mRNA没有 5’端的帽结构 原核生物基因组结构特点： 1.细菌等原核生物的基因组是一条双链闭环的DNA分子 2.具有操纵子结构 3.原核基因组中只有1个复制起点 4.结构基因无重叠现象 5.基因序列是连续的，无内含子，因此转录后不需要剪切 6.编码区在基因组中所占的比例远远大于真核基因组，但又远远小于病毒基 因组。非编码区主要是一些调控序列
7.基因组中重复序列很少 8.具有编码同工酶的基因 9.细菌基因组中存在着可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子 10.在DNA分子中具有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、转 录启动区和终止区等。这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列 真核生物基因组结构特点： 1）真核基因组远远大于原核生物的基因组。 2）真核基因具有许多复制起点，每个复制子大小不一。每一种真核生物都有一定的染色体数目，除了配子为单倍体外，体细胞一般为双倍体， 即含两份同源的基因组。 3）真核基因都出一个结构基因与相关的调控区组成，转录产物的单顺反子，即一分子mRNA只能翻译成一种蛋白质。 4）真核生物基因组中含有大量重复顺序。 5）真核生物基因组内非编码的顺序（NCS）占90%以上。编码序列占5%。 6）真核基因产断列基因，即编码序列被非编码序列分隔开来，基因与基因内非编码序列为间隔DNA，基因内非编码序列为内含子，被内含子隔 开的编码序列则为外显子。 7）真核生物基因组功能相关的基因构成各种基因家族，它们可串联在一起，亦可相距很远，但即使串联在一起成族的基因也是分别转录的。 8）真核生物基因组中也存在一些可移动的遗传因素，这些DNA顺序并无明显生物学功能，似科为自己的目的而级织，故有自私DNA之称，其移 动多被RNA介导，也有被DNA介导的。
真核生物转录特点
真核生物RNA的转录与原核生物RNA的转录过程在总体上基本相同，但是，其过程要复杂得多，主要有以下几点不同（图3-27）。 ⒈真核生物RNA的转录是在细胞核内进行的，而蛋白质的合成则是在细胞质内进行的。所以，RNA转录后首先必须从核内运输到细胞质内，才能指导蛋白质的合成。 ⒉真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因，而除少数较低等真核生物外，一个mRNA分子一般只含有一个基因，编码一条多态链。 ⒊真核生物RNA聚合酶较多在原核生物中只有一种RNA聚合酶，催化所有RNA的合成，而在真核生物中则有RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ三种不同酶，分别催化不同种类型RNA的合成。三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。RNA聚合酶Ⅰ存在于细胞核内，催化合成除5SrRNA 以外的所有rRNA的合成；RNA聚合酶Ⅱ催化合成mRNA前体，即不均一核RNA(hnRNA)的合成；RNA 聚合酶Ⅲ催化tRNA和小核RNA的合成。 ⒋真核生物RNA聚合酶不能独立转录RNA 。原核生物中RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA ，真核生物则不能。在真核生物中，三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。另外，RNA聚合酶对转录启动子的识别，也比原核生物更加复杂，如对RNA聚合酶Ⅱ来说，至少有三个DNA的保守序列与其转录的起始有关，第一个称为TATA框(TATA box)，具有共有序列TATAAAA，其位置在转录起始点的上游约为25个核苷酸处，它的作用可能与原核生物中的－10共有序列相似，与转录起始位置的确定有关。第二个共有序列称为CCAAT框（CCAAT box），具有共有序列GGAACCTCT，位于转录起始位置上游约为50-500个核苷酸处。如果该序列缺失会极大地降低生物的活体转录水平。第三个区域一般称为增强子（enhancer），其位置可以在转录起始位置的上游，也可以在下游或者在基因之内。它虽不直接与转录复合体结合，但可以显著提高转录效率。