基因表达的概念及特点 ppt课件
合集下载
基因表达的概念和特点
基因表达的概念和特点
•基因组(genome) 一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整 套基因。
•基因表达(gene expression) 基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功 能的蛋白质分子或RNA分子的过程。
•基因表达调控(gene regulation, or regulation of gene expression)
A
四种母源影响基因的 mRNA和蛋白沿果蝇 胚胎前-后轴分布的
浓度变化图
BICOID
NANOS P
HUNCHBACK
CAUDAL
（3）选择性
• 普遍性
特殊性
外界环境的影响下，原癌基因由抑制变成激活，正常表达导致癌症， 而正常生物体内的原癌基因就不能表达。
基因表达是受严格调控的。
Regulation of Gene Expression
Chromatin
epigenetic control
Protein degradation RNA silencing
一般而言的基因表达调控范畴
特点 （1）时间特异性
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，称之为基因表达的时间 特异性(temporal specificity)。
多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶 段特异性(stage specificity)。
人体发育过空间特异性
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，称之为基因表达的 空间特异性(spatial specificity)。
基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分 布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的， 所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell or tissue specificity)。
•基因组(genome) 一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整 套基因。
•基因表达(gene expression) 基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功 能的蛋白质分子或RNA分子的过程。
•基因表达调控(gene regulation, or regulation of gene expression)
A
四种母源影响基因的 mRNA和蛋白沿果蝇 胚胎前-后轴分布的
浓度变化图
BICOID
NANOS P
HUNCHBACK
CAUDAL
（3）选择性
• 普遍性
特殊性
外界环境的影响下，原癌基因由抑制变成激活，正常表达导致癌症， 而正常生物体内的原癌基因就不能表达。
基因表达是受严格调控的。
Regulation of Gene Expression
Chromatin
epigenetic control
Protein degradation RNA silencing
一般而言的基因表达调控范畴
特点 （1）时间特异性
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，称之为基因表达的时间 特异性(temporal specificity)。
多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶 段特异性(stage specificity)。
人体发育过空间特异性
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，称之为基因表达的 空间特异性(spatial specificity)。
基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分 布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的， 所以空间特异性又称细胞或组织特异性(cell or tissue specificity)。
第一篇 分子生物学基本原理(共57张PPT)
3. 窄宿主型质粒和广宿主型质粒
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。
第4章基因的表达(复习课件)-高一生物下学期期中期末考点大串讲(人教版2019必修2)
2）1种氨基酸可能由__1__种__或__几__种___密码子决定 ——简并性
3）所有生物共用上述密码 ——通用性
3.所有的密码子都能决定氨基酸？ 1）正常情况下，能编码氨基酸的遗传密码子：61种
说明当今生物可能有着 共同的起源。或说明生 命在本质上是统一的。
2）正常情况下，3种终止密码子：UAA、UAG、UGA（不编码氨基酸）
单链构成的。 （√ ）
4.翻译过程
第1步 mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的 tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
第2步 携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
第3步 甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2 的tRNA上。
4.翻译过程
第4步 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1 的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携 带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成
1.翻译的概念(默写），翻译的场所？ 2.密码子共有多少种？密码子与氨基酸有什么关系（3 条） 3.所有密码子都能决定氨基酸吗？正常情况下，能编码氨基酸的密
码子有多少种？特殊情况下能够决定氨基酸的密码子最多有多少种？ 4.信使RNA结构（3条），特点（3 条） ？ 5.翻译的过程（重点掌握）？ 6.翻译的条件（5条），翻译的特点（3 条），翻译的意义？ 7.翻译能精确进行的原因？翻译能高效进行的原因？ 8.翻译过程中要求会判断核糖体移动方向？ 9.遗传信息、密码子、反密码子的比较？
3.翻译的意义 使mRNA上的遗传信息反映到蛋白质结构上
4.翻译能精确进行的原因
1）mRNA为翻译提供了精确的模板。 2）通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。
生物化学》ppt课件14.第十四章-基因表达调控
操纵子(operon)是原核生物中几个功能相关的 结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协 同单位。操纵子的本质是DNA序列。
1.操纵子的结构与功能
一个操纵子=调节序列+启动序列+操纵序列+编码序列
⑴调节序列(inhibitor,I):编码一种阻遏蛋白(repressor) 。 ⑵启动序列(promoter,P):结合RNA聚合酶，启动转录。 ⑶操纵序列(operator,O):阻遏蛋白的结合位点。 ⑷编码序列(coding sequence):编码功能性蛋白，2~6个。
第一节 基因表达调控的 概念和原理
(Concept and principle： Regulation of Gene Expression)
一、基因表达调控的概念
(一)基因表达(gene expression) 是指基因经过
转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白 质分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
转录激活域
谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 (二聚化结构域)
1.同源结构域
2.锌指
3.碱C
H
C
Cys
H
His
其他氨基酸
(四)真核生物基因表达调控模式
1.真核生物基因表达调控较复杂，除转录起始阶段 受到调节外，在转录后水平、翻译水平及翻译后水平 等均受调控。
2.真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的 转录起始复合物。
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。
2.特异转录因子(special transcription factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时
1.操纵子的结构与功能
一个操纵子=调节序列+启动序列+操纵序列+编码序列
⑴调节序列(inhibitor,I):编码一种阻遏蛋白(repressor) 。 ⑵启动序列(promoter,P):结合RNA聚合酶，启动转录。 ⑶操纵序列(operator,O):阻遏蛋白的结合位点。 ⑷编码序列(coding sequence):编码功能性蛋白，2~6个。
第一节 基因表达调控的 概念和原理
(Concept and principle： Regulation of Gene Expression)
一、基因表达调控的概念
(一)基因表达(gene expression) 是指基因经过
转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白 质分子的过程。
(二)基因表达的时间性及空间性
转录激活域
谷氨酰胺富含域 脯氨酸富含域
蛋白质-蛋白质结合域 (二聚化结构域)
1.同源结构域
2.锌指
3.碱C
H
C
Cys
H
His
其他氨基酸
(四)真核生物基因表达调控模式
1.真核生物基因表达调控较复杂，除转录起始阶段 受到调节外，在转录后水平、翻译水平及翻译后水平 等均受调控。
2.真核RNA聚合酶Ⅱ在转录因子帮助下，形成的 转录起始复合物。
白 因 子 ， 决 定 三 种 RNA(mRNA 、 tRNA 及 rRNA)转录的类别。
2.特异转录因子(special transcription factors) 为个别基因转录所必需，决定该基因的时
二、基因表达学说ppt课件
辅激活子
RR SRE
A DB
TATA
E FH
POL II
mRNA
SRE RR
辅激活子
E
A DBFH
TATA
POL II
A
转录
mRNA
核受体相关疾病------由于受体本身的异常或核受体共同作用 的相关蛋白的异常导致的疾病
1. 核受体病：
功能减退性疾病----激素抵抗综合征，以相应的激素水平增高或正常，但出现激 素减少或缺乏的症状为特点。 功能亢进性疾病----正常激素水平但出现激素增高的症状为特点。 （1）甲状腺素抵抗综合征：甲状腺素受体(TRb)亚单位基因突变。目前报道至少有
雌二醇 Estrodiol
雌激素受体的结构和功能域
MAPK 酪蛋白激酶II
（丝氨酸残基118）（丝氨酸残基167）
HSP 90
Src 激酶
（酪氨酸残基53位
沉默作用
E/F
AF-2a
AF-2 二聚体化
激素结合
雄激素抵抗综合征
共同特点是： （1）染色体均为46，XY； （2）血清LH水平升高（单纯
不育症患者可以正常）； （3）血清睾酮水平和产生率
增高或正常，而雌激素水 平多高于男性水平； （4）无MÜllerian管分化器官， 但多有乳房发育。外生殖 器和第二性征从完全女性 型（完全性睾丸女性化） 到正常男性外表（男性不 育症）者均有。
雄激素抵抗综合征
Transcription of Target Gene Controlled by Nuclear Receptors
外生殖器和第二性征从完全女性型（完全性睾丸女性化）到正常男性外表（男 性不育症）者均有。
二、基因表达 学说
第三章--基因与基因组的结构PPT课件
-
4
③近20年来，由于重组DNA技术的完善和应 用，人们已经改变了从表型到基因型的传统 研究基因的途径，而能够直接从克隆目的基 因出发，研究基因的功能及其与表型之间的 关系，使基因的研究进入了反向生物学阶段。
-
5
• 反向生物学：指利用重组DNA技术和离体 定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的 功能，在体外使基因突变，再导入体内，检 测突变的遗传效应即表型的过程。
• 例如，对于大肠杆菌和其他细菌，用三个小写
字母表示一个操纵子，接着的大写字母表示不
同基因座，lac 操纵子的基因座：lacZ，lacY， lacA；其表达产物蛋白质则是lacZ，lacY，
lacA。
-
37
• 3．质粒和其他染色体外成分的命名 • 自然产生的质粒，用三个正体字母表示，第—
个字母大写，例如：ColEⅠ；
血破裂而使血红蛋白计数减少，造成贫血。
• 其本质是其血红蛋白的β-链与正常野生型
β-链之间的第6位氨基酸，由Val取代了 Glu所致。
-
32
• 这种贫血病是由基因突变造成的一种分子病，
除溶血后发生贫血外，还会堵塞血管形成栓塞， 从而伤及多种器官。
• 它的纯合子(通过单倍体形成的纯系双倍体)患
者在童年就夭折。
-
40
• 6．线虫基因的命名
• 用三个小写斜体字母表示突变表型，如存
在不止一个基因座，则在连字符后用数字
表示，如基因unc-86，ced-9；蛋白UNC-
86；CED-9。
-
41
• 7．植物基因的命名
• 多数用1～3个小写英文斜体字母表示。
-
42
• 8．脊椎动物基因的命名
基因表达的概念及特点
基因表达受到多种调控机制的影响，包括转录因子、表观遗传调控、RNA剪接、 mRNA稳定性等。这些机制共同调控基因的在生物体的发育、生长、功能维持等方面起着重要的作用。它决定了细胞的特性和功能， 也与疾病的发生和发展密切相关。
基因表达的特点
1 多样性
2 时空特异性
基因表达的应用
疾病诊断
基因表达模式可以作为一种生物标志物，用于疾病的早期诊断和疗效评估。
药物开发
基于基因表达的研究可以帮助发现新的药物靶点并设计更精准的治疗方案。
农业改良
基因表达研究可以帮助改良农作物的产量、抗病性和适应性。
不同细胞和组织中的基因表达模式具有 差异。
基因表达在时间和空间上都有特定的模 式和调控。
3 动态性
4 稳定性
基因表达会随着外部环境和内部信号的 变化而调整。
某些基因表达模式可以维持较长时间。
表观遗传学与基因表达的关系
表观遗传学是研究基因表达调控的一门学科。它研究基因组上的化学修饰对基因表达的影响，如 DNA甲基化和组蛋白修饰等。
基因表达的概念及特点
基因表达是指基因产生功能蛋白质的过程。它包括转录和翻译过程，并受到 严格的调控。基因表达在维持生命过程中具有重要的作用。
基因表达的定义和过程
基因表达是指基因通过转录和翻译过程产生功能蛋白质的过程。转录是将DNA转录为mRNA的过程， 而翻译则是将mRNA翻译为蛋白质的过程。
基因表达的调控机制
基因表达的特点
1 多样性
2 时空特异性
基因表达的应用
疾病诊断
基因表达模式可以作为一种生物标志物，用于疾病的早期诊断和疗效评估。
药物开发
基于基因表达的研究可以帮助发现新的药物靶点并设计更精准的治疗方案。
农业改良
基因表达研究可以帮助改良农作物的产量、抗病性和适应性。
不同细胞和组织中的基因表达模式具有 差异。
基因表达在时间和空间上都有特定的模 式和调控。
3 动态性
4 稳定性
基因表达会随着外部环境和内部信号的 变化而调整。
某些基因表达模式可以维持较长时间。
表观遗传学与基因表达的关系
表观遗传学是研究基因表达调控的一门学科。它研究基因组上的化学修饰对基因表达的影响，如 DNA甲基化和组蛋白修饰等。
基因表达的概念及特点
基因表达是指基因产生功能蛋白质的过程。它包括转录和翻译过程，并受到 严格的调控。基因表达在维持生命过程中具有重要的作用。
基因表达的定义和过程
基因表达是指基因通过转录和翻译过程产生功能蛋白质的过程。转录是将DNA转录为mRNA的过程， 而翻译则是将mRNA翻译为蛋白质的过程。
基因表达的调控机制
基因的表达一轮复习课ppt课件
B．传递和表达
C．贮存和传递
D．转录和翻译
5、某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成
的DNA中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸
A．1200 B．600
C．400
D．200
6、DNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是
A．DNA，RNA，蛋白质 B．DNA，RNA和氨基
酸
C．RNA，DNA和核糖
2、基因通过控制蛋白质分子的结构来直 接影响性状。
例如：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病等
表现型=基因型+环境因素
所有的性状都是由一个基因来 决定的嘛？
染色体
呈主 线要 性载 排体 列
组成成 分
DNA + 蛋白质
拟核、线
含有
具有遗传效应的
粒体和叶 绿体中也
基因
DNA片段，是遗 传的功能和结构单
(6)每种氨基酸仅由一种密码子编码。( × ) 提示：一种氨基酸由一种或多种密码子编码。 (7)mRNA 上所含有的密码子均能在 tRNA 上找到相对应的反密码
子。( × ) 提示：终止密码子无对应的反密码子。 (8)细胞中的 mRNA 在核糖体上移动，指导蛋白质的合成。( × ) 提示：应是核糖体在 mRNA 上移动。 (9)存在于叶绿体和线粒体中的 DNA 都能进行复制、转录，进而翻
基因表达（基因控制蛋白质合成）的 过程，可分为两个步骤 ：
第一步是基因的遗传信息传递给mRNA ，此步可称为“转录”；
第二步mRNA移入细胞质通过指导蛋白质 合成来表达信息，此步可称为“翻译”。
基因 转录 mRNA 翻译 蛋白质
一、RNA的结构与种类
1、RNA的基本组成元____________ 2、基本单位：_____________。 3、 组成成分：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
异染色质中的CpG被高度甲基化，基 因不转录。
16
二 DNA水平上的调控
DNA甲基化（DNA Methylation)
哺乳动物基因中的5‘--CG--3’序列中C—5的甲基化称为CpG 甲基化。 5‘--CG--3’序列是使处于表达状态的基因位点处的染色 体保持适当包装水平的重要化学修饰序列。当基因序列中的CpG 密度达到10/100bp时称为CpG 岛。
• 典例：马蛔虫
生殖细胞 染色体不断裂
受精卵 2
体细胞 染色体断裂
ppt课件
不带着 丝粒的 片段在 子代中 将丢失13
基因扩增
基因扩增：是指某些基因的拷贝数特异性增加的现象， 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。
典例：非洲爪蟾蜍
时期
rDNA
核仁数
卵母细胞
约500拷贝 单个
减数分裂前期I 数量猛增
ppt课件
1
真核生物基因表达调控的特点
基因表达的时、空特异 性
时间特异性（temporal specificity，
阶段特异性stage specificity）：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。多细胞生物基因表达的时
间特异性又称阶段特异性
空间特异性（special specificity，细
ppt课件
5
ppt课件
6
组蛋白对基因活性的影响
(1)占先模型（pre-emptive model）: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。转录因子先结合在DNA的特定位点 上，基因正常转录；反之，组蛋白先与DNA的特 定位点结合，则形成核小体，转录停止。
(2) 动态模型（dynamic model）：认为转录因子与组
能在核内接受外来信号，构成核内
信息转导系统，形成一条调节基因
表达的重要途径。
ppt课件
10
核基质(nuclea matrix)
◆定义：核基质是由3-30nm的微纤丝构成的网络状骨架蛋白，主 要成分包括DNA拓扑异构酶、核基质蛋白以及多种DNA结合蛋白， 并含有少量RNA。
◆特点：
（1）限定DNA环状结构域的大小；
组蛋白的8个亚基上有32个潜在的乙酰化位点。
ppt课件
8
组蛋白乙酰化-去乙酰化的生物功能
（1）组蛋白乙酰化导致组蛋白表面正电荷减少，组蛋白与DNA结
合能力下降，引起核小体解聚并阻止核小体装配，使得染色体处于
松弛状态，从而使转录因子和RNA聚合酶顺利结合在DNA上，促
进基因转录；
（2）组蛋白乙酰化是许多转录调控蛋白相互作用的一种“识别信
（2）各种核基质蛋白之间相互作用， 控制染色体组装的程度，调节DNA的 复制与转录；
（3）可能存在着基因的某种增强元件；
（4）可能有DNA复制的起始位点
ppt课件
11
其他染色体水平上的基因表 达调控方式
染色质丢失 基因扩增 基因重排
ppt课件
12
染色质丢失
染色质丢失：是细胞分化过程中，消除某个基因活性的方式 之一,就是从细胞中除去这个基因。某些原生动物、昆虫及 甲壳纲动物细胞分化过程中就会有部分染色体丢失。
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，即染色质重塑。在染色质重塑过
程中，某些转录因子可以在结合DNA的同时使核小
体解体。
ppt课件
7
组蛋白的乙酰化-去乙酰化
蛋白的乙酰化和去乙酰化是蛋白活性调节的一种 重要的形式，通过乙酰化或去乙酰化，改变了染色 质结构或是转录因子的活性，可以调节基因转录的 活性。组蛋白的乙酰化和去乙酰化能打开或关闭某 些基因，增强或抑制某些基因的表达。
基因表达的概念及特点
• 概念：基因表达就是基因转录及翻译的过程。
• 真核生物表达调控与原核生物的不同：
（1）染色体结构不同；
（2）原核生物具有正调控和负调控并重的特点， 真核生物目前已知的主要是正调控；
（3）原核生物的转录和翻译是相偶联的，真核 生物的转录和翻译在时空上是分开的；
（4）多细胞的真核生物，在其个体发育过程中它 们的基因表达在时间和空间上具有特异性，即细 胞特异性或组织特异性表达。
数百
减数分裂双线期 约200万拷贝 很多
ppt课件
14
基因重排
基因重排：基因组中不同位置的DNA可以通过剪接重组而连接在 一起，产生具有新功能的基因。
• 典例：哺乳动物免疫球蛋白
ppt课件
15
免疫球蛋白基因定位
基因重排
ppt课件
人Ig基因结构 注：（1）L：先导 序列基因片段 V： 可变区基因片段 D：多样性区基因 片段J：连接区基 因片段 C：恒定 区基因片 *：假 基因 （2）内含子区域 所标数字表示DNA 长度（kb) （3）每个CH基因 用一个方框表示， 实际上包括几个外 显子
3
真核生物基因表达调控
• 染色体水平的调控 • DNA水平的调控 • 转录水平的调控 • 转录后加工的调控 • 翻译水平的调控 • 翻译后水平的调控
ppt课件
4
一 染色体水平的调控
染色质的结构：
基本结构是核小体。 在细胞中的状态： （1）紧密压缩 （2）被阻遏状态 （3）有活性状态 （4）被激活状态 异染色质化
号”，如H4组蛋白的乙酰化作用参与了指示和吸引TFIID到相应
的启动子上，促进转录前起始复合物的装配；
（3）细胞分裂期，组蛋白乙酰化参与细胞周期和细胞分裂的调控；
（4）组蛋白去乙酰化引起或维持基因沉默。
ppt课件
9
非组蛋白（NHP)
非组蛋白大多数是磷蛋白，以磷
酸化/去磷酸化修饰的方式调节细胞
的代谢、生长、增殖和变异等，并
图：持家基因的CpG岛及其启动子
ppt课件
17
DNA甲基化与转录抑制
甲基化(methylated)程度高，对基因转录抑制的 调控能力越强。 去甲基化(undermethylated)：基因转录激活
ppt课件
18
DNA甲基化与X染色体失活
雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体 之一在发育早期随机失活（异染色质 化）；
胞或组织特异性tissue specificity）：在
个体生长全过程，某种基因产物按不同组
织空间顺序出现。 ppt课件
2
DNA
① 转录调控
多hΒιβλιοθήκη RNA层② 加工调控
次
mRNA
细胞核
调
③ 转运调控
细胞质
控 mRNA
翻译调控 ④
⑤ mRNA降解调控
蛋白质 失活mRNA
⑥ 蛋白质活性调控
活性蛋白p质pt课件
16
二 DNA水平上的调控
DNA甲基化（DNA Methylation)
哺乳动物基因中的5‘--CG--3’序列中C—5的甲基化称为CpG 甲基化。 5‘--CG--3’序列是使处于表达状态的基因位点处的染色 体保持适当包装水平的重要化学修饰序列。当基因序列中的CpG 密度达到10/100bp时称为CpG 岛。
• 典例：马蛔虫
生殖细胞 染色体不断裂
受精卵 2
体细胞 染色体断裂
ppt课件
不带着 丝粒的 片段在 子代中 将丢失13
基因扩增
基因扩增：是指某些基因的拷贝数特异性增加的现象， 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。
典例：非洲爪蟾蜍
时期
rDNA
核仁数
卵母细胞
约500拷贝 单个
减数分裂前期I 数量猛增
ppt课件
1
真核生物基因表达调控的特点
基因表达的时、空特异 性
时间特异性（temporal specificity，
阶段特异性stage specificity）：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。多细胞生物基因表达的时
间特异性又称阶段特异性
空间特异性（special specificity，细
ppt课件
5
ppt课件
6
组蛋白对基因活性的影响
(1)占先模型（pre-emptive model）: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。转录因子先结合在DNA的特定位点 上，基因正常转录；反之，组蛋白先与DNA的特 定位点结合，则形成核小体，转录停止。
(2) 动态模型（dynamic model）：认为转录因子与组
能在核内接受外来信号，构成核内
信息转导系统，形成一条调节基因
表达的重要途径。
ppt课件
10
核基质(nuclea matrix)
◆定义：核基质是由3-30nm的微纤丝构成的网络状骨架蛋白，主 要成分包括DNA拓扑异构酶、核基质蛋白以及多种DNA结合蛋白， 并含有少量RNA。
◆特点：
（1）限定DNA环状结构域的大小；
组蛋白的8个亚基上有32个潜在的乙酰化位点。
ppt课件
8
组蛋白乙酰化-去乙酰化的生物功能
（1）组蛋白乙酰化导致组蛋白表面正电荷减少，组蛋白与DNA结
合能力下降，引起核小体解聚并阻止核小体装配，使得染色体处于
松弛状态，从而使转录因子和RNA聚合酶顺利结合在DNA上，促
进基因转录；
（2）组蛋白乙酰化是许多转录调控蛋白相互作用的一种“识别信
（2）各种核基质蛋白之间相互作用， 控制染色体组装的程度，调节DNA的 复制与转录；
（3）可能存在着基因的某种增强元件；
（4）可能有DNA复制的起始位点
ppt课件
11
其他染色体水平上的基因表 达调控方式
染色质丢失 基因扩增 基因重排
ppt课件
12
染色质丢失
染色质丢失：是细胞分化过程中，消除某个基因活性的方式 之一,就是从细胞中除去这个基因。某些原生动物、昆虫及 甲壳纲动物细胞分化过程中就会有部分染色体丢失。
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，即染色质重塑。在染色质重塑过
程中，某些转录因子可以在结合DNA的同时使核小
体解体。
ppt课件
7
组蛋白的乙酰化-去乙酰化
蛋白的乙酰化和去乙酰化是蛋白活性调节的一种 重要的形式，通过乙酰化或去乙酰化，改变了染色 质结构或是转录因子的活性，可以调节基因转录的 活性。组蛋白的乙酰化和去乙酰化能打开或关闭某 些基因，增强或抑制某些基因的表达。
基因表达的概念及特点
• 概念：基因表达就是基因转录及翻译的过程。
• 真核生物表达调控与原核生物的不同：
（1）染色体结构不同；
（2）原核生物具有正调控和负调控并重的特点， 真核生物目前已知的主要是正调控；
（3）原核生物的转录和翻译是相偶联的，真核 生物的转录和翻译在时空上是分开的；
（4）多细胞的真核生物，在其个体发育过程中它 们的基因表达在时间和空间上具有特异性，即细 胞特异性或组织特异性表达。
数百
减数分裂双线期 约200万拷贝 很多
ppt课件
14
基因重排
基因重排：基因组中不同位置的DNA可以通过剪接重组而连接在 一起，产生具有新功能的基因。
• 典例：哺乳动物免疫球蛋白
ppt课件
15
免疫球蛋白基因定位
基因重排
ppt课件
人Ig基因结构 注：（1）L：先导 序列基因片段 V： 可变区基因片段 D：多样性区基因 片段J：连接区基 因片段 C：恒定 区基因片 *：假 基因 （2）内含子区域 所标数字表示DNA 长度（kb) （3）每个CH基因 用一个方框表示， 实际上包括几个外 显子
3
真核生物基因表达调控
• 染色体水平的调控 • DNA水平的调控 • 转录水平的调控 • 转录后加工的调控 • 翻译水平的调控 • 翻译后水平的调控
ppt课件
4
一 染色体水平的调控
染色质的结构：
基本结构是核小体。 在细胞中的状态： （1）紧密压缩 （2）被阻遏状态 （3）有活性状态 （4）被激活状态 异染色质化
号”，如H4组蛋白的乙酰化作用参与了指示和吸引TFIID到相应
的启动子上，促进转录前起始复合物的装配；
（3）细胞分裂期，组蛋白乙酰化参与细胞周期和细胞分裂的调控；
（4）组蛋白去乙酰化引起或维持基因沉默。
ppt课件
9
非组蛋白（NHP)
非组蛋白大多数是磷蛋白，以磷
酸化/去磷酸化修饰的方式调节细胞
的代谢、生长、增殖和变异等，并
图：持家基因的CpG岛及其启动子
ppt课件
17
DNA甲基化与转录抑制
甲基化(methylated)程度高，对基因转录抑制的 调控能力越强。 去甲基化(undermethylated)：基因转录激活
ppt课件
18
DNA甲基化与X染色体失活
雌性胎生哺乳动物细胞中两条X染色体 之一在发育早期随机失活（异染色质 化）；
胞或组织特异性tissue specificity）：在
个体生长全过程，某种基因产物按不同组
织空间顺序出现。 ppt课件
2
DNA
① 转录调控
多hΒιβλιοθήκη RNA层② 加工调控
次
mRNA
细胞核
调
③ 转运调控
细胞质
控 mRNA
翻译调控 ④
⑤ mRNA降解调控
蛋白质 失活mRNA
⑥ 蛋白质活性调控
活性蛋白p质pt课件