真核基因調控

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1、第七章基因表達與調控—真核基因表達調控的一般規(guī)律【教學目的】掌握真核生物的基因結構和轉錄活性總的原則，掌握真核基因的轉錄結構特點，掌握反式作用因子定義和結構特點，掌握真核基因轉錄調控的主要模式，了解其它水平上的基因調控?！局饕獌热荨空婧松锏幕蚪Y構和轉錄活性真核基因的轉錄反式作用因子真核基因轉錄調控的主要模式其它水平上的基因調控【教學重點】真核基因的轉錄結構特點，反式作用因子定義和結構特點，真核基因轉錄調控的主要模式?！窘虒W難點】反式作用因子定義和結構特點，真核基因轉錄調控的主要模式?！臼谡n內容】引言?真核生物（除酵母、藻類和原生動物等單細胞類之外）主要由多細胞組成

2、，每個真核細胞所攜帶的基因數(shù)量及總基因組中蘊藏的遺傳信息量都大大高于原核生9物。人類細胞單倍體基因組就包含有3×10bp總DNA，約為大腸桿菌總DNA的1000倍，是噬菌體總DNA的10萬倍左右！?真核基因表達調控的最顯著特征是能在特定時間和特定的細胞中激活特定的基因，從而實現(xiàn)"預定"的、有序的、不可逆轉的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內保持正常功能。1.真核生物基因調控，根據其性質可分為兩大類：?第一類是瞬時調控或稱可逆性調控，它相當于原核細胞對環(huán)境條件變化所做出的反應，包括某種底物或激素水平升降及細胞周期不同階段中酶活性和濃度的調節(jié)。?第

3、二類是發(fā)育調控或稱不可逆調控，是真核基因調控的精髓部分，它決定了真核細胞生長、分化、發(fā)育的全部進程。2.根據基因調控在同一事件發(fā)生的先后順序?轉錄水平調控（transcriptionalregulation）；?轉錄后水平調控（posttranscriptionalregulation）；?翻譯水平調控（translationalregulation）；?蛋白質加工水平的調控（regulationofproteinmaturation）等。第一節(jié)真核生物基因結構與轉錄活性1一、真核基因組的一般構造特點①一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈。②真核細胞DNA都與組蛋

4、白和大量非組蛋白相結合，只有一小部分DNA是裸露的。③高等真核細胞DNA中很大部分是不轉錄的(9:1)，大部分真核細胞的基因中間還存在不被翻譯的內含子。④真核生物能夠有序地根據生長發(fā)育階段的需要進行DNA片段重排，還能在需要時增加細胞內某些基因的拷貝數(shù)。⑤在真核生物中，基因轉錄的調節(jié)區(qū)相對較大，它們可能遠離啟動子達幾百個甚至上千個堿基對，這些調節(jié)區(qū)一般通過改變整個所控制基因5‘上游區(qū)DNA構型來影響它與RNA聚合酶的結合能力。⑥真核生物的RNA在細胞核中合成，只有經轉運穿過核膜，到達細胞質后，才能被翻譯成蛋白質。⑦許多真核生物的基因只有經過復雜的成熟和剪接過程（mat

5、urationandsplicing），才能順利地翻譯成蛋白質。二基因家族?基因家族（genefamily)：真核細胞中許多相關的基因常按功能成套組合?基因簇（genecluster）:有些功能相同的基因，則緊密排列在一起。?也可以分散排列。1.簡單的多基因家族2.復雜的多基因家族?一般由幾個相關基因家族構成，基因家族間由間隔序列隔開，并作為獨立的轉錄單位。?海膽組蛋白基因家族（圖7-4）：編碼不同組蛋白的基因處于一個約為6000bp的片段中，分別被間隔序列所隔開。這5個基因組成的串聯(lián)單位在整個海膽基因組中可能重復多達1000次。3.發(fā)育調控的復雜多基因家族?血紅蛋白

6、是所有動物體內輸送分子氧的主要載體，由2α2β組成的四聚體加上一個血紅素輔基（結合鐵原子）后形成功能性血紅蛋白。在生物個體發(fā)育的不同階段出現(xiàn)幾種不同形式的α和β亞基。?人α珠蛋白基因簇位于16號染色體短臂上，約占30kb左右，其中ζ為胚胎期基因（表7-1）。β珠蛋白基因簇位于11號染色體短臂上，約占50-60kb，其中ε為胚胎期基因，Gγ和Aγ為胎兒型基因，δ和β為成人期基因.三、真核基因的斷裂結構?1.斷裂基因（interruptedgene)–外顯子（exon)–內含子(intron)?“intron”是指存在于原始轉錄物或基因組DNA中，但不存在于成熟mRNA、

7、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。大多數(shù)真核基因都是由蛋白質編碼序列和非蛋白質編碼序列兩部分組成的。?基因中的內含子數(shù)量和大小都不同。膠原蛋白基因長約40kb，至少有40個內含子，2其中短的只有50bp，長的可達到2000bp。?圖7-8是哺乳動物二氫葉酸還原酶基因，全長25-31kb左右，但其6個外顯子總長只有2kb。少數(shù)基因，如組蛋白及α型、β型干擾素基因，根本不帶內含子。2.外顯子與內含子的連接區(qū)?高度保守?5’GT?3’AG?特異堿基序列3.外顯子與內含子的可變調控?組成型的剪切：只能產生一種成熟mRNA,編碼一種多肽。?選擇型剪切：其