基因表达的时空调控和组织特异性
植物生长发育调控中的基因表达与调控网络
植物生长发育调控中的基因表达与调控网络植物生长发育是一个复杂的过程，涉及到许多基因的表达和调控。
基因表达与调控网络在植物生长发育中起着至关重要的作用。
本文将深入探讨植物生长发育调控中的基因表达与调控网络。
一、基因表达调控的基本机制基因表达调控是指对基因信息的传递和实现进行调控的一系列过程。
在植物生长发育中，基因表达调控具有高度的时空特异性。
主要包括转录因子、信号传递、染色质重塑等多种机制。
1. 转录因子调控转录因子是基因表达调控的核心。
它们能够与DNA结合，并调控RNA聚合酶的结合和启动转录过程。
转录因子的家族在植物中很多，如MYB、WRKY等。
调控植物生长发育的过程中，转录因子对目标基因的转录起到重要作用。
2. 信号传递调控植物生长发育过程中，许多内外环境信号会通过信号传递途径参与基因表达调控。
这些信号可以是激素信号、光信号、温度信号等。
信号传递的调节可以改变目标基因的表达水平，进而调控植物生长发育。
3. 染色质重塑调控染色质重塑是指通过改变染色质的构象来调节基因的表达。
在植物生长发育中，染色质重塑通过改变DNA甲基化、组蛋白修饰等方式来调节基因的表达状态。
这种调控机制在植物生长发育中起到了重要的作用。
二、基因表达与调控网络的建立植物生长发育的基因表达与调控网络是一个复杂、分层次的系统。
该系统通过多个层次的调控使基因表达达到精确、协调的状态。
1. 蛋白质交互作用网络蛋白质之间的相互作用是基因表达调控的重要方式之一。
通过蛋白质间的相互作用，不同的调控因子能够在细胞内形成复杂的调控网络。
这些网络可以调控特定基因的表达，从而参与植物生长发育过程。
2. 信号网络信号网络是指通过信号传递途径组成的网络。
植物生长发育中的各种内外环境信号能够通过信号网络传递，影响基因的表达调控。
信号网络可以将外部信号与内部基因表达调控相结合，实现基因表达的调控与组织发育。
3. 转录调控网络转录调控网络是基因表达调控的最重要的层次之一。
真核生物的基因表达调控
转录因子得结构
绝大多数转录因子至少具有以下三种不同得结构域得 一种: (1)DNA结合结构域,直接与顺式作用元件结合得转录因子 都具有此结构域。转录因子通常使用此结构域之中得 特殊α-螺旋与顺式作用元件内得大沟接触,通过螺旋上 得特殊氨基酸残基得侧链基团与大沟中得特殊碱基对 之间得次级健(主要就是氢键)相互识别而产生特异性。 许多转录因子在此结构域上富含碱性氨基酸,这可能有 利于她和DNA骨架上带负电荷得磷酸根发生作用; (2)效应器结构域,这就是转录因子调节转录效率(激活或阻 遏)、产生效应得结构域; (3)多聚化结构域,此结构域得存在使得转录因子之间能够 组装成二聚体或多聚体(同源或异源)。下面将集中介绍 前两种结构域,特别就是DNA结合结构域。
在转录水平上得基因表达调控
真核生物得蛋白质基因得转录除了启动子、RNA聚合酶II和基础 转录因子以外,还需要其她顺式作用元件和反式作用因子得参与。 参与基因表达调控得主要顺式作用元件有:增强子、沉默子、绝缘 子和各种反应元件;参与基因表达调控得反式作用因子也称为转录 因子,她们包括激活蛋白、辅激活蛋白、阻遏蛋白和辅阻遏蛋白。 激活蛋白与增强子结合激活基因得表达,而阻遏蛋白与沉默子结合, 抑制基因得表达,某些转录因子既可以作为激活蛋白也可以作为阻 遏蛋白其作用,究竟就是起何种作用取决于被调节得基因。辅激活 蛋白缺乏DNA结合位点,但她们能够通过蛋白质与蛋白质得相互作 用而行使功能,作用方式包括:招募其她转录因子和携带修饰酶(如 激酶或乙酰基转移酶)到转录复合物而刺激激活蛋白得活性;辅阻 遏蛋白也缺乏DNA结合位点,但同样通过蛋白质与蛋白质得相互作 用而起作用,作用机理包括:掩盖激活蛋白得激活位点、作为负别构 效应物和携带去修饰酶去中和修饰酶(如磷酸酶或组蛋白去乙酰基 酶)得活性。
分子生物学习题集答案
第六章基因表达调控自测题（一）选择题A型题1.关于基因表达调控的说法错误的是・・A.转录起始是调控基因表达的关键B.环境因素影响管家基因的表达C.在发育分化和适应环境上有重要意义D.表现为基因表达的时间特异性和空间特异性E.真核生物的基因表达调控较原核生物复杂的多2.下列哪项属于可调节基因A.组蛋白编码基因8.5S rRNA编码基因C.异柠檬酸脱氢酶编码基因D.肌动蛋白编码基因E.血红蛋白编码基因3.与a-酮戊二酸脱氢酶系协调表达的是A.肉毒碱脂酰转移酶IB.柠檬酸合成酶C.丙酮酸竣化酶D.葡萄糖-6-磷酸酶E. HMG-CoA合成酶4.乳糖操纵子中，能结合别位乳糖（诱导剂）的物质是A.AraCB.cAMPC.阻遏蛋白D.转录因子E. CAP5.乳糖操纵子模型是在哪个环节上调节基因表达A.复制水平B.转录水平C.转录后水平D.翻译水平E.翻译后水平6.乳糖操纵子的调控方式是A. CAP的正调控B.阻遏蛋白的负调控C.正、负调控机制不可能同时发挥作用D. CAP拮抗阻遏蛋白的转录封闭作用E.阻遏作用解除时，仍需CAP加强转录活性7.与分解代谢相关的操纵子模型中，存在分解代谢物阻遏现象，参与这一调控的主要作用因子是A.阻遏蛋白B. AraCC.衰减子D. cAMP-CAP 复合物E.诱导剂8.原核细胞中，识别基因转录起始点的是A.阻遏蛋白B.转录激活蛋白C.基础转录因子D.特异转录因子E.。
因子9.使乳糖操纵子实现高表达的条件是A.乳糖存在，葡萄糖缺乏B.乳糖缺乏，葡萄糖存在C.乳糖和葡萄糖均存在D.乳糖存在E.葡萄糖存在10.大肠杆菌可以采用哪种方式调控转录终止A.阻遏作用B.去阻遏作用C.反义控制D.衰减作用E.降低转录产物的稳定性11.关于色氨酸操纵子错误的描述是・・A.核蛋白体参与转录终止B.衰减子是关键的调控元件C.色氨酸不足时，转录提前终止D.转录与翻译偶联是其转录调控的分子基础E.色氨酸存在与否不影响先导mRNA的转录12.下列哪种因素对原核生物的翻译没有影响• •A. microRNAB.稀有密码子所占的比例C. mRNA的稳定性D.反义RNAE.调节蛋白结合mRNA13.真核生物基因表达调控的关键环节是①染色质活化②转录起始③转录后加工④翻译起始⑤翻译后加工A.①+②+③B.①+②+④C.①+②D.② +③E.②14.下列哪种染色质结构的变化不利于基因表达 .A.组蛋白乙酰化B.核小体解聚C. CpG岛甲基化D.基因扩增E.染色质结构松散，对DNA酶I敏感15.下列哪项不属于真核生物基因的顺式作用元件 .A.激素反应元件B.衰减子C.启动子D.沉默子E.增强子16.与RNA聚合酶相识别和结合的DNA片段是A.增强子B.衰减子C.沉默子D.操纵子E.启动子17.下列哪项不参与调控真核细胞基因的特异性表达 .A.反应元件B.特异转录因子C.增强子D.基础转录因子E.沉默子18.与原核生物相比较，真核生物的基因表达调控包括多个层次，下列哪项不是. 其调控复杂性特有的分子基础A.含有重复序列B.断裂基因C.转录与翻译分离D.细胞内被膜性结构分隔形成多个区域E.染色质结构19.能够与基础转录因子结合的是A.上游启动子元件B. TATA boxC. 增强子D.反应元件E. Pribnow box20.有关基础转录因子的叙述，正确的是A.与非转录核心序列相结合B.决定基因表达的特异性C.其种类和数量在不同组织中差别很大D.辅助RNA聚合酶结合启动子E.在原核生物中的种类比真核生物少21.不属于特异转录因子的是 .A.TF II DB. HSFC. APID.类固醇激素受体E. NF-K B22.关于特异转录因子的说法，正确的是A.调控管家基因的表达B.仅通过蛋白质一蛋白质相互作用进行调控C.仅通过DNA一蛋白质相互作用进行调控D.仅通过RNA一蛋白质相互作用进行调控E.起转录激活或者转录抑制作用23.锌指结构可能存在于下列哪种物质中A.阻遏蛋白B.RNA聚合酶C.转录因子D.端粒酶E.核酶24.下列哪种氨基酸在转录因子的转录激活结构域中含量丰富A. LysB. ArgC. AspD. HisE. Trp25.下列哪种因素不会影响真核细胞中mRNA的稳定性 .A.5'端帽子B.siRNAC.poly A 尾D.去稳定元件E. miRNA26.小干扰RNA调节基因表达的机制是A.封闭mRNA上的核蛋白体结合位点B.特异性降解靶mRNAC.形成局部双链，抑制靶mRNA的模板活性D.使翻译出的蛋白质进入泛素化降解途径E.使翻译提早终止27. eIF-2对翻译起始具有重要的调控作用，下列哪项是它的活性形式A.磷酸化B.脱乙酰化C.乙酰化D.脱磷酸化E. ADP-核糖基化28.不影响真核生物翻译起始的因素是 .A. eIFB.帽子结合蛋白C.RNA编辑D.mRNA非翻译区的二级结构E.miRNA29.原核生物中，某种代谢途径相关的几种酶类往往通过何种机制进行协调表达A.顺反子B.操纵子C.转录因子D.衰减子E. RNAi30.生物体在不同发育阶段，蛋白质的表达谱也相应变化，这主要取决于A.转录调控元件的差异B.翻译调控元件的差异C.基础转录因子的差异D.特异转录因子的差异E.翻译起始因子的差异31.原癌基因通常是A.管家基因B.可调节基因C.突变的基因D.表达增强的基因E.促进凋亡的基因32.管家基因编码的产物不包括 .A.细胞外生长因子B.电子传递链的成员C.细胞的主要结构蛋白D.转录因子E.血红蛋白33.下列哪项不是可调节基因的特点 .A.组织特异性B.阶段特异性C.时间特异性D.空间特异性E.组成性表达34.关于操纵子的说法，正确的是A.几个串联的结构基因由一个启动子控制B.几个串联的结构基因分别由不同的启动子控制C. 一个结构基因由不同的启动子控制D.转录生成单顺反子RNAE.以正性调控为主35.核蛋白体调控转录终止的典型例子是A.乳糖操纵子B.半乳糖操纵子C.阿拉伯糖操纵子D.色氨酸操纵子E.以上都不对36.色氨酸操纵子的显著特点是A.阻遏作用B.诱导作用C.衰减作用D.分解物阻遏作用E.抗终止作用37.关于色氨酸操纵子的调控，正确的说法是A.色氨酸存在时，仅生成前导mRNAB.色氨酸不足时，转录提前终止C.是翻译水平的调控D.具有抗终止作用E.依赖P因子进行转录调控38.细菌优先利用葡萄糖作为碳源，葡萄糖耗尽后才会诱导产生代谢其他糖的酶类，这种现象称为A.衰减作用B.阻遏作用C.诱导作用D.协调调节作用E.分解物阻遏作用39.关于分解物阻遏的作用机制，说法正确的是A.葡萄糖缺乏时，cAMP浓度低B.葡萄糖缺乏时，CAP浓度低C.葡萄糖缺乏时，cAMP不能与CAP形成复合物D.葡萄糖缺乏时，cAMP-CAP复合物浓度高E.葡萄糖缺乏时，cAMP-CAP复合物失去DNA结合能力40.大肠杆菌的乳糖操纵子模型中，与操纵基因结合而调控转录的是A.阻遏蛋白B. RNA聚合酶C.调节基因D. cAMP-CAPE.启动子41.翻译终止阶段，新生多肽链的释放涉及哪种化学键的断裂A.肽键B.磷酸二酯键C.氢键D.疏水键E.酯键42. IPTG诱导乳糖操纵子表达的机制是A.使乳糖一阻遏蛋白复合物解离B.与阻遏蛋白结合，使之丧失DNA结合能力C.与乳糖竞争结合阻遏蛋白D.与RNA聚合酶结合，使之通过操纵序列E.变构修饰RNA聚合酶，提高其活性43.下列哪一项是真核生物可调节基因的表达调控特有的机制A.基础转录因子B.衰减子C. RNA聚合酶D.增强子E.阻遏蛋白44.基础转录因子属于DNA结合蛋白，它们能够A.结合转录核心元件B.结合增强子C.结合5'端非翻译区D.结合3'端非翻译区E.结合内含子45.特异转录因子不能够 .A.结合RNA聚合酶B.结合基础转录因子C.结合其他特异转录因子D.结合转录非核心元件E.结合沉默子 46.基因特异性表达的根本机制是A.顺式作用元件的种类不同B.RNA聚合酶活性的差异C.基础转录因子的质和量的差异D.特异转录因子的质和量的差异E.表达产物后加工过程的差异47.下列哪一类分子常具有亮氨酸拉链的结构特征A.生长因子B.酪氨酸蛋白激酶受体C.G蛋白D.转录因子E.丝/苏氨酸蛋白激酶B型题A.阻遏蛋白B. AraCC.衰减子D. CAPE. P因子48.葡萄糖缺乏时，细菌中cAMP浓度升高，可以结合49.实验室常使用IPTG作为诱导剂，其作用是结合50.阿拉伯糖操纵子的主要调节因子是51.色氨酸操纵子的调节作用依赖于A.转录起始B.转录终止C.翻译起始D.翻译终止E. mRNA稳定性52.原核基因表达调控的最基本环节是53.真核基因表达调控的最基本环节是A. eIF-2B.特异转录因子C. EF-2D.基础转录因子E. eRF54.真核细胞中管家基因的转录需要55.真核细胞中可调节基因的转录主要取决于56.真核细胞中参与翻译起始复合物形成的是57.绿脓杆菌外毒素抑制真核细胞蛋白质合成的靶点是58.真核细胞中识别终止密码子的是A.阻遏蛋白B.转录因子C. cAMP-CAPD.终止因子E.核蛋白体59.色氨酸操纵子的转录调控依赖于60.乳糖缺乏时，乳糖操纵子不转录，这主要取决于61.葡萄糖缺乏时，乳糖操纵子转录，这主要取决于A.基础转录因子B.特异转录因子C.起始因子D.阻遏蛋白E. P因子62.人血红蛋白表达特异性的决定因素是63.小鼠异柠檬酸合成酶的表达需要哪一类蛋白质因子辅助64.大肠杆菌B一半乳糖甘酶表达的关键调控因素是X型题65.管家基因的转录受哪些因素控制A.基础转录因子B.增强子C.特异转录因子D.启动子E.反应元件66.大肠杆菌乳糖操纵子中，属于调控元件的是A.操纵基因B.调节基因C.启动子D.阻遏蛋白E. CAP结合位点67.色氨酸操纵子模型中，哪些因素参与调控作用A.释放因子B.核蛋白体C. CAP复合物D.阻遏蛋白E.衰减子68.原核生物转录终止的调控机制涉及A. RNA干扰B.分解物阻遏C. P因子D.衰减E.抗终止69.真核生物的基因表达调控表现在A.转录水平B.翻译水平C.染色质水平D.转录后加工E.翻译后加工70.真核生物中，影响RNA聚合酶转录活性的因素包括A.启动子B.增强子C.基础转录因子D.衰减子E.特异转录因子71.真核生物基因表达的空间特异性的机制包括A.特异转录因子的种类不同B.同种特异转录因子的浓度不同C.特定组织的基因中存在组织特异性启动子D.特异转录因子的排列组合不同E.增强子等调控元件在不同组织的基因中分布不同72.转录因子的DNA结合结构域包含哪些结构类型A.螺旋一片层一螺旋B.锌指C.螺旋一转角一螺旋D.亮氨酸拉链E.螺旋一环一螺旋73.与siRNA相比较，miRNA的显著特点是A.单链B.在转录后水平发挥作用C.与靶mRNA碱基互补D.不降解靶mRNAE.个别碱基与靶mRNA序列不完全匹配74.转录因子的作用机制包括A.DNA — DNA相互作用B.DNA — RNA相互作用C.DNA 一蛋白质相互作用D.RNA 一蛋白质相互作用E.蛋白质一蛋白质相互作用75.真核生物的基因转录涉及哪些物质的相互作用A. operatorB.cis-acting elementC.polysomeD.trans-acting factorE.RNA polymerase76.在同一个体的不同组织中A.基因的表达谱不同B.基因组结构不同C.特异转录因子的种类不同D.存在的蛋白质的种类不同E.特异性启动子的种类不同77.真核生物独有的转录调控机制涉及A.启动子B.增强子C.转录因子D.组蛋白E. SD序列78.生物对环境的适应性表现在A.基因变异B.合成不同种类的mRNAC.合成不同种类的蛋白质D.产物的反馈抑制E.蛋白质活性的快速调节79.下列哪些情况对于真核生物的基因转录具有调控作用A.反式作用因子的磷酸化B.类固醇激素与胞内受体结合C.特定DNA序列的甲基化D.组蛋白的乙酰化E.蛋白质因子的羟基化80.管家基因的含义是A.在各组织细胞中都表达B.在特定的组织细胞中表达C.在不同发育阶段都表达D.在特定的发育阶段表达E.表达程度在不同时空条件下差异显著81.关于特异转录因子的描述，正确的是A.在所有组织细胞中组成性表达B.在不同组织细胞中存在的种类不同C.在不同组织细胞中的浓度不同D.调控管家基因的转录E.是真核生物基因表达特异性的根源所在(二)名词解释1.管家基因(housekeeping gene)2.可调节基因(regulated gene)3.顺式作用元件(cis-acting element)4. 反式作用因子(trans-acting factors)/转录因子(transcription factor, TF)5. 基础转录因子(basal/general transcription factor)6. 特异转录因子(special transcription factor)7.操纵子(operon)8. 衰减(2廿0口口2宜。
基因表达调控(分组)
RNA聚合酶相互作用的蛋白质因子。其编码基因与作用的靶 DNA序列不在同一DNA分子上
（基因调节蛋白）
RNA聚合酶和 通用转录因子
（基因调节蛋白）
（二）反式作用因子 1. 转录调节因子分类（按功能特性）
* 通用转录因子(general transcription factors)
•
（《自然》（Nature））
发展历史
• 起于上世纪40-50年代,法国巴斯德研究院的Andre Lwoff等人 • 1950年 Monod等发现,在培养基中加入乳糖可启动E.coli的β-半乳 糖苷酶的从头合成,极大提高该酶活性 • 1961年, F.Jacob和J.monod 首先提出原核生物基因表达的操纵子 学说 • 1966年,Walter Gilbert和Benno Muller-Hill证明了阻遏蛋白的存在 • 1970年,Mark Ptashne和Gilbert详尽的阐述了基因阻遏机制 • 1975年，Roy Britten和Eric Davison在操纵子学说的基础上提出 了真核生物基因的表达调控模式 • 1981年，Charles Yanofsky等发现色氨酸操纵子的转录衰减与基 因特异性序列有关 • 很多原核、真核基因的顺式作用元件陆续被鉴定 • DNA-蛋白质相互作用分析成为基因表达调控的热门课题
Structure of the enhancer of SV40
增强子（enhancer)：是使启动子的基因转录效率显着提高(增强转录
活性)的一类顺式作用元件，其本身不具有启动子活性，是由多个独
立的、具有特征性的核苷酸序列所组成。
RNA剪接信号 :内含子序列
基因表达调控的特点与方式
基因转录水平的调控
基因翻译水平的调控
基因表达调控特点 时间特异性 阶段特异性 空间/组织特异性
基因表达调控的一般形式
上游
RNA 聚合酶
调控序列
调控蛋白
基因
mRNA
调控基因 蛋白
正调控
正/负调控方式
正调控
mRNA
正调控
负调控
蛋白质A
负调控
mRNA
正调控
RNA聚合酶滑行；
有乳糖时，阻遏蛋白构象改变，与操纵元件解离，RNA pol启动转录。
拓展 色氨酸操纵子的表达调控方式
PER
探究 从生物钟实例出发，基因表达调控有哪些应用？
Z：-半乳糖苷酶基因 Y：透性酶基因 A：硫代半乳糖苷转乙酰基酶基因
受阻遏蛋白的调节
没有乳糖存在时
调节 基因
I
操纵 启动子 基因
P
O
mRNA
阻遏蛋白 （有活性）
乳糖结构基因
LacZ
LacY
LacA
基因关闭
有乳糖存在时
调节 基因
I
操纵 启动子 基因
P
O
mRNA
乳糖
阻遏蛋白
（无活性）
阻遏蛋白
（有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性）
I
P
O
Lac Z
Lac Y
Lac A
I
no expression transcription R I NAIRR 聚 N PNAA阻 聚 R 聚P遏 NA O 阻 蛋 阻 P聚 遏 遏蛋 O 蛋 阻遏 O蛋Lac LZacLZ ac Z
合 合R 合 合 酶 位 阻 Nm酶 位 合 合 结 点 A 合 合 R遏 N结 点 R 合 合 聚 酶 位 酶 位 A蛋 N酶 位 结 点 白 位 结 点 A R 合 合 合 合 白 阻 白 位 结 点 聚 结 点 N酶 位 酶 位 单 遏 结 点 A 白 位 合 白 位 结 点 结 点 体 聚 蛋 合 阻 白 位 结 点 结 点遏 结 点 合 合 阻 白 位 白 位蛋 合遏 结 点 结 点 阻蛋 合 合 遏蛋白四聚体
基因表达的时空特性与调控机制解读
基因表达的时空特性与调控机制解读基因表达是指基因通过转录和翻译的过程将基因信息转化为蛋白质产物的过程。
它在生物体的发育、生长、适应环境以及维持正常生理功能等方面起着至关重要的作用。
然而，基因表达并不是一个静态的过程，它具有明显的时空特性，且在不同细胞类型、不同发育阶段和不同环境条件下呈现出差异。
本文将对基因表达的时空特性以及调控机制进行解读。
基因表达的时空特性：1. 细胞特异性：不同细胞类型中的基因表达模式具有明显差异。
这种特异性保证了细胞的功能和特性，并为细胞和组织的正常功能提供基础。
2. 发育阶段特异性：在生物体的不同发育阶段，基因表达模式会发生显著变化。
例如，在胚胎发育过程中，特定的基因会在特定的发育时期被激活或抑制，从而实现胚胎器官、组织和器官系统的形成。
3. 生物节律性：一些基因的表达会在24小时内展现出周期性的变化，这称为生物节律性。
生物节律性的基因表达调控受到人体的生物钟以及外部环境的影响，如光照、食物摄入和社交活动等。
4. 空间分布特异性：在组织和器官的不同部位中，基因的表达也会呈现出差异。
这种空间分布特异性的基因表达模式导致了细胞和组织的结构和功能差异。
基因表达的调控机制：1. 转录因子：转录因子是一类能够结合到某些基因的启动子区域上，并调控基因转录的蛋白质。
转录因子可以促进或抑制基因的转录，从而调控基因的表达水平。
2. 组蛋白修饰：组蛋白是染色质的主要组成部分，它通过化学修饰来调控染色质状态和基因的可及性。
组蛋白修饰包括乙酰化、甲基化、泛素化等多种方式，不同的修饰状态会影响基因的表达。
3. 长非编码RNA：长非编码RNA（lncRNA）是一类长度超过200个核苷酸的RNA分子，它们可以通过与DNA、RNA或蛋白质相互作用，参与基因表达的调控。
lncRNA可以作为细胞内的分子“开关”，调节基因转录和翻译的过程。
4. RNA剪接：RNA剪接是在基因转录后的RNA分子上发生的加工过程，通过选择性剪接，可以产生多种不同的mRNA转录本。
生物化学第十三章 基因表达调控
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。
生物化学》ppt课件14.第十四章-基因表达调控
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
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基因表达的时空调控和组织特异性基因表达是指基因转录为RNA，然后该RNA被翻译成蛋白质的过程。
在这个过程中，基因表达的时空调控是至关重要的，它决定了基
因在特定细胞类型、发育阶段和环境条件下是否会被表达，以及在何
种程度上被表达。
同时，基因表达的时空调控也决定了基因在组织中
的特异性表达。
一、基因表达的时空调控
1. 转录调控
转录调控是指调控因子与基因组中的特定DNA序列结合，影响
RNA聚合酶与基因的结合和转录的速率。
转录调控主要包括转录因子、启动子、增强子和转录抑制子等。
转录因子可以促进或抑制转录的发生，启动子是转录起始的地点，而增强子可以增加基因的转录率。
2. RNA后转录调控
RNA后转录调控是指在RNA转录之后，RNA分子经历剪接、切割、修饰和稳定性调控等过程的调控。
剪接是指将RNA前体分子的不同区
域连接到一起，形成成熟的mRNA。
切割和修饰可以影响mRNA的稳
定性和功能。
3. 翻译调控
翻译调控是指在RNA被翻译为蛋白质的过程中，通过调控翻译机
器的结合和蛋白质合成速率来控制基因的表达水平。
翻译调控包括不
同的转化起始因子、RNA结构和转化抑制因子等。
4. 降解调控
降解调控是指特定的RNA分子被降解或稳定的过程，这可以通过miRNA等非编码RNA介导。
二、基因表达的组织特异性
基因在不同组织中的表达水平和模式各不相同，这种组织特异性是
基因功能多样化的结果。
基因表达的组织特异性主要由以下因素决定：
1. 转录因子
转录因子是参与转录调控的关键因素，不同组织中的转录因子表达
模式不同，导致基因在不同组织中的表达差异。
2. 组蛋白修饰
组蛋白修饰可以调控染色质结构和基因的可及性，进而影响基因的
转录。
不同组织中的组蛋白修饰模式不同，导致基因表达的组织特异性。
3. miRNA调控
miRNA是一类小分子RNA，可以与mRNA结合并靶向调控基因的
表达。
不同组织中的miRNA表达差异会影响基因的表达模式。
4. DNA甲基化
DNA甲基化是指DNA分子上的甲基化修饰，可以抑制基因的转录。
不同组织中的DNA甲基化模式不同，导致基因表达的组织特异性。
总结：
基因表达的时空调控和组织特异性是生物体适应环境和发展所必需
的调节机制。
通过转录调控、RNA后转录调控、翻译调控和降解调控
等多个层面的调节机制，基因的表达可在时间和空间上进行精确控制。
同时，通过转录因子、组蛋白修饰、miRNA调控和DNA甲基化等因
素的参与，基因表达的组织特异性得以实现。
这些调控机制相互作用，共同维持了生物个体的正常发育和功能。