真核生物表达特点
真核生物基因表达的调控
4、DNA甲基化与基因组印迹 （1）基因组印迹：来源于父母本的一对等位基因
表达不同（如X染色体失活） （2）基因组印迹的机制--DNA高度甲基化
5、DNA甲基化与X染色体的失活 X染色体DNA序列高度甲基化，基因被关闭
（1）与X染色体的失活有关的序列：
AP2
??
结合蛋白 (protein binding)
AP2 AP1
? SP1
? TF IID +
RNApol
BLE basal level element MRE metal response element AP activator protein
应答元件的特点：
1. 具有与启动子、增强子同样的一般特性. 2. 与起始点的位置不固定（多在-200以内;单个功能充分,
非洲爪蟾的卵母细胞 rDNA的拷贝数目： 500份 2×106份，可装配1012个核糖体 当胚胎期开始，增加的rDNA便失去功能并逐渐消失
二、基因丢失
有的生物在个体发育的早期在体细胞中要丢 失部分染色体，而在生殖细胞中保持全部的 基因组。
小麦瘿蚊（染色丢失了32条，只保留8条）
马蛔虫
三、基因重排(gene rearrangement)
的下游起作用。 4、与它结合的转录因子是GCN4和GAL4，识别位
点为 ATGACTCAT。
（四）绝缘子(Insulator)
阻止激活或失活效应的元件
举例：
1、当绝缘子位于增强子和启动子间时，能阻止 增强子激活启动子作用。
2、当绝缘子位于一个活化基因和异染色质之间 时，它保护基因免受由异染色质扩展造成的失 活效应影响。
Constant
原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较知识讲解
翻译的起始 起始tRNA是fMet-tRNA，30s小 起始tRNA是 Met-tRNA，40s小亚基首先
亚基首先与mRNA模板相结合， 与Met-tRNA相结合，再与模板mRNA结
再与fMet-tRNA结合，最后与 合，最后与60s大亚基结合生成起始复
50s大亚基结合
合物
肽链的终止
三种释放因子RF1,RF2,RF3
eRF1和eRF3
真核生物和原核生物复制的不同点：
• 真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行，而原核生物则 在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成
• 原核生物DNA的复制是单起点的，而真核生物染色体的复制则 为多起点的。
• 真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的，而是 以半连续的方式，由一个复制起点控制一个复制子的合成，最 后由连接酶将其连接成一条完整的新链。
原核生物
真核生物
场所
细胞核内
拟核区
mRNA
mRNA分子一般只编码一个基因
一个mRNA分子通常含多个基因RNA聚合酶一种
三种
独立转录
可以直接起始转录合成RNA 不能独立转录RNA，三种聚合酶都必须
在蛋白质转录因子的协助下才能进行
翻译
原核生物
RNA的转录
真核生物
氨基酸的活化 起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸
从生成甲硫氨酰-tRNAi开始
原核生物转录过程示意图
真核生物转录 过程示意图
原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较——不同点——转录
真核生物和原核生物翻译的不同点：
• 氨基酸的活化：原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸，真核是从生 成甲硫氨酰-tRNAi开始的。
• 翻译的起始：原核的起始tRNA是fMet-tRNA，30s小亚基首先与 mRNA模板相结合，再与fMet-tRNA结合，最后与50s大亚基结合。 真核中起始tRNA是 Met-tRNA，40s小亚基首先与Met-tRNA相结合， 再与模板mRNA结合，最后与60s大亚基结合生成起始复合物。
原核与真核基因表达比较
目录
• 引言 • 原核生物基因表达特点 • 真核生物基因表达特点 • 原核与真核基因表达差异比较 • 原核与真核基因表达互作关系 • 研究展望与意义
01
引言
目的和背景
揭示原核与真核基因表达的差异
通过比较原核生物和真核生物在基因表达调控机制、转录和翻译过程等方面的 异同，深入理解生物进化的本质和复杂性。
宿主环境
真核生物作为宿主，其内部环境可能 对原核生物的基因表达产生影响，如 pH值、温度、营养条件等。
免疫应答
真核生物的免疫系统可以识别并应答 原核生物的感染，从而影响原核生物 的基因表达。生物与真核生物之间可以建 立共生关系，彼此之间的基因表 达会相互影响，以达到共同生存 的目的。
转录延伸
在原核生物中，RNA聚合 酶在DNA模板上持续合成 RNA链，直到遇到终止信 号。
转录终止
原核生物的转录终止通常 涉及rho因子等蛋白质， 帮助RNA聚合酶从DNA模 板上脱离。
翻译过程
01
翻译起始
延伸过程
02
03
翻译终止
原核生物的翻译起始需要特定的 起始因子和核糖体小亚基的结合。
在原核生物中，延伸因子帮助氨 酰-tRNA进入核糖体的A位，并 促进肽键的形成。
表观遗传调控
真核生物具有复杂的表观遗传调控机制，如DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等，这些调控机制可以影响基因 的表达和细胞的命运。而原核生物则缺乏类似的表观遗传调控机制。
信号传导与基因表达调控
真核生物的信号传导途径与基因表达调控密切相关，可以通过信号分子和受体的相互作用来调节基因的 表达。而原核生物的信号传导途径相对简单，通常不涉及复杂的信号分子和受体的相互作用。
真核生物中蛋白质表达的异质性
真核生物中蛋白质表达的异质性真核生物是一大类生物中的一种类型，其特点是其细胞内含有真核细胞核。
在真核生物中，蛋白质的表达具有显著的异质性。
这种异质性在不同的细胞类型、发育阶段以及环境条件下都表现出多样性。
本文将探讨真核生物中蛋白质表达的异质性，并介绍其中的一些重要机制。
1. 转录调控的异质性转录是蛋白质表达的第一步，在真核生物中，转录的调控是蛋白质表达异质性的重要原因之一。
真核生物基因组中存在大量的转录因子，它们能够结合到启动子序列上，激活或抑制基因的转录。
不同细胞类型中的转录因子组合具有明显差异，导致了蛋白质表达的差异。
2. 剪接的异质性剪接是真核生物中常见的转录后调控过程，通过在剪接位点上选择性剪接出多个外显子形成不同的mRNA转录本。
这种多样性的剪接方式可以使一个基因编码不同功能的蛋白质。
在真核生物中，剪接的异质性在不同组织和不同发育阶段起着重要作用。
3. 翻译调控的异质性除了转录调控外，翻译调控也是真核生物中蛋白质表达异质性的重要机制之一。
在蛋白质翻译的过程中，多种调控元件可以影响翻译的起始、终止以及速率等方面，从而导致蛋白质表达的差异。
例如，5'非翻译区域中的启动子和上游开放阅读框架可以影响翻译的起始；核糖体结合位点和调控蛋白可以影响翻译的速率等。
4. 翻译后修饰的异质性蛋白质翻译后还会发生多种修饰，如磷酸化、甲基化、截断等，这些修饰可以改变蛋白质的结构和功能。
在不同细胞类型和环境条件下，蛋白质的修饰方式也会发生变化，从而导致蛋白质表达的异质性。
5. 蛋白质相互作用网络的异质性真核生物中蛋白质之间存在着复杂的相互作用网络，这些相互作用包括蛋白质与蛋白质之间的直接相互作用以及蛋白质与DNA、RNA等分子之间的相互作用。
这些相互作用网络的不同组成和调控可以导致蛋白质表达的异质性。
总结：真核生物中蛋白质表达的异质性是由多种因素共同决定的，包括转录调控、剪接、翻译调控、翻译后修饰以及蛋白质相互作用网络等。
论述真核生物基因表达调控的方式及特点考研真题答案
论述真核生物基因表达调控的方式及特点考研
真题答案
一、真核生物基因表达调控的方式
1.山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。
3.RNA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。
二、真核生物基因表达调控的特点
1.真核基因的转录是以染色体结构的一系列重要变化为前提的，即真核生物基因转录前在染色体水平上具有独特的调控机制。
转录活化的染色质对核酸酶极为敏感，其组蛋白的乙酰化、甲基化或磷酸化修饰改变，DNA碱基的甲基化程度下降。
2.转录起始的调控仍是真核基因表达调控的最关键环节，但比原核基因表达调控要复杂得多。
3.真核生物的基因表达调控在转录后层次不同于原核生物。
4.真核基因表达在翻译及翻译后仍可受到调控。
真核生物基因表达调控的特点
真核生物基因表达调控的特点一、真核生物基因表达调控的特征•基因组和染色体结构复杂：更多的调控信息，更复杂的转录起始机制；•细胞结构复杂：转录和翻译在时空上分开；•多细胞，多组织生物：细胞内外环境，细胞发育的不同阶段、细胞分化•真核基因表达的多层次调控:染色质水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平。
二、真核生物染色质结构与基因活性1.真核生物染色质结构•组蛋白：富含Arg、Lys的碱性蛋白质；在中性pH条件下带正电荷、高度保守的蛋白质；重复基因、连续基因、不加polyA；可以被修饰（乙酰化，甲基化）•核小体：有组蛋白和DNA组成，直径11nm。
•真核生物染色质经过不同层次的折叠形成高度压缩的规则结构；真核生物RNApol与启动子的结合收染色质结构的限制；真核生物基因转录的活化依赖于染色质重塑（remodeling）2.组蛋白对基因转录活性的影响•组蛋白和转录因子竞争基因的转录调控区。
•非乙酰化组蛋白可以抑制转录，乙酰化组蛋白可以抑制转录。
形成新的组蛋白共价键修饰(去甲基化)可以抑制基因转录活性。
3.DNA甲基化对基因转录活性的影响4.常染色质和异染色质•异染色质比常染色质压缩得更紧，因此异染色质区域的基因转录受到抑制。
二、转录激活因子对转录的影响1.转录激活因子的结构•真核生物的基因转录不仅需要激活染色质，还需要激活基因。
•顺式作用元件：启动子和增强子。
反式作用因子：基础转录因子（basal transcription factors),通用转录因子（general transcription factors）转录激活因子（transactivators）辅激活因子（coactivators）•转录激活因子的结构：DNA结合构域；转录激活结构域；二聚化结构域；效应分子结合位点。
每一个DNA结合结构域都含有一个DNA结合模体（motif）•增强器没有位置限制(从近到远都能看到)；无方向性(反转后依然有效)。
真核基因表达调控的特点
真核基因表达调控的特点
真核基因表达调控有以下几个特点：
1. 基因组的复杂性：真核生物的基因组通常比原核生物更大且更复杂。
真核基因组包含多个非编码区域和大量的调控元件，这些元件可以影响基因的表达水平和模式。
2. 转录的调控：真核生物中的基因表达主要通过转录调控来实现。
转录调控包括转录因子的结合和调节，以及染色质状态的改变。
转录因子是一类能够结合到特定DNA序列上并调控相关基因转录的蛋白质。
它们可以增强或抑制基因的转录，从而影响基因表达。
3. 多级调控网络：真核生物中的基因表达调控是一个多级的网络系统。
这个网络包括许多调控元件、转录因子和其他调控蛋白质之间的相互作用。
这些元件和因子可以形成复杂的调控回路和信号传递路径，从而调控基因的表达。
4. 组蛋白修饰：染色质状态的改变在真核基因表达调控中起着重要作用。
染色质是DNA与蛋白质的复合物，通过不同的化学修饰可以改变染色质的结构和可及性，从而影响基因的转录。
常见的染色质修饰包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化等。
5. RNA后转录调控：除了转录调控外，真核生物中还存在着RNA 后转录调控机制。
这些调控机制包括RNA剪接、RNA编辑和非编码RNA 的功能等。
它们可以影响基因的转录后处理和调控基因表达的多样性。
综上所述，真核基因表达调控具有基因组的复杂性、转录的调控、多级调控网络、组蛋白修饰和RNA后转录调控等特点，这些特点共同
作用来调控基因的表达水平和模式。
原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较
原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较1.相同点：转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列；②表达过程都具有复杂性，表现为多环节；③表达的时空性，表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性；2.不同点:①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。
②原核基因表达调控主要为负调控，真核主要为正调控。
③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。
④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。
⑤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TA TA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。
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（二）活性染色体结构变化
1. 对核酸酶敏感
活化基因常有超 敏位点，位于调节蛋 白结合位点附近。
2. DNA拓扑结构变化
天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在； 基因活化后
转录方向
负超螺旋
RNA-pol
正超螺旋
3. DNA碱基修饰变化
真核DNA约有5%的胞嘧啶被甲基化， CpG岛——甲基化常发生在某些基因的5’ 侧翼区的CpG序列 甲基化范围与基因表达程度呈反比。
常结合CAAT盒
3. 亮氨酸拉链
（三）mRNA 转录激活及其调节
TBP相关因子
TFⅡF TAF TAF TFⅡA polⅡ
TAF TFⅡH TFⅡB
TBP
TATA
DNA
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
真核基因转录调节是复杂的、多样的 *不同的DNA元件组合可产生多种类型的转 录调节方式；
4. 组蛋白变化
富含Lys组蛋白水平降低
H2A, H2B二聚体不稳定性增加
组蛋白修饰
H3组蛋白巯基暴露
（三）正性调节占主导
真核基因基因组大，通过利用各种转录因子
正性激活RNA聚合酶是真核基因调控的主要机制。
—— 更精确，更经济
（四）转录与翻译分隔进行
转录与翻译过程分别存在于不同的亚细胞部 位，可分别进行调控。
*多种转录因子又可结合相同或不同的DNA 元件。 *转录因子与DNA元件结合后，对转录激活
过程所产生的效果各异，有正性调节或 负性调节之分。
Thank you!
2. 转录调节因子结构
TF DNA结合域
酸性激活域
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）
最常见的DNA结合域
1. 锌指(zinc finger)
常结合GC盒 一个单位以指部 伸入DNA双螺旋的 深沟，接触5 个 核苷酸。
Cys
Zn
His
2. 碱性螺旋－环－螺旋
（五）转录后修饰、加工
三、真核基因转录起始调节
（一）顺式作用元件
1. 启动子
真核基因启动子是RNA聚合酶结合 位点周围的一组转录控制组件，至少
包括一个转录起始点以及一个以上的
功能组件。 TATA盒 GC盒 CAAT盒
TATA盒
—— 转录因子TF-ⅡD结合位点
典型的启动子： CAAT盒和（或）GC盒 ＋ TATA盒 ＋ 转录起始点 最简单的启动子：TATA盒 ＋ 转录起始点
特异转录因子 (special transcription factors)
能够选择性调控某种或某些基因转录表
达的蛋白质因子称为特异性转录因子.为个别
基因转录所必需，决定该基因表达的时间、 空间特异性。 转录激活因子（如增强子的结合蛋白) 转录抑制因子(如沉默子的结合蛋白，或是
与其他因子结合，抑制转录的蛋白质）
反式作用因子在自身生物合成过程中，有相当 大的可变性和可塑性。
1. 转录调节因子分类（按功能特性）
基本转录因子 (general transcription factors) 是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋 白因子，决定三种RNA(mRNA、tRNA及rRNA)转 录的类别。 个别因子，如TFⅡD为通用的，大部分转 录调节因子为不同RNA聚合酶特有，决定转录 的类别
（三）重复序列（正向重复、反向重复）
多拷贝序列 高度重复序列（106 次） 中度重复序列（103～104次）
单拷贝序列（一次或数次）
（四）基因不连续性——断裂基因
二、真核基因表达调控特点
（一）RNA聚合酶
真核生物中存在RNA polⅠ、Ⅱ、Ⅲ三 种不同的RNA聚合酶，分别负责转录不同的 RNA。
这些RNA聚合酶与相应的转录因子形成
但是，不是所有的启动子都有TATA盒
2. 增强子(enhancer)
指远离转录起始点、决定基因的时间、空 间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列，
其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。
特点
①增强效应十分明显， ②大多数为重复序列 ③增强效应有严格的组织和细胞特异性,没有 基因专一性 ④增强子的活性与其在DNA双螺旋结构中的空 间方向性有关 ⑤许多增强子还受外部信号的调控
Regulation of Gene Expression 真核基因转录调节
一、真核基因组结构特点
（一）真核基因组结构庞大
哺乳类动 物基因组 DNA约 3×10
9
碱基对
编码基因约有 40000 个，占总长的6% rDNA等重复基因约占5%～10%
（二）单顺反子
单顺反子(monocistron)
即一个编码基因转录生成一个mRቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA分 子，经翻译生成一条多肽链。
3. 沉默子(silencer)
某些基因的负性调节元件，当其结合特 异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。
（二）反式作用因子
同一DNA序列可被不同蛋白质识别 同一蛋白质因子可与多种不同DNA序列发生联系， 少数是直接结合，多数是蛋白质-蛋白质相互作 用后再影响DNA。 蛋白质-蛋白质或DNA-蛋白质的结合，均导致构 象上的微细变化，构象变化常是实现调控功能 的分子基础。