现代分子生物学-复习笔记

1、欢迎下载欢迎下载 基因表达调控的生物学意义适应环境、维持生长和增殖(原核、真核)维持个体发育与分化(真核)原核生物基因调控总论操纵子：是基因表达的协调单位，由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。操纵基因受调节基因产物的控制。操纵子的基本组成：结构基因：ZYA调控基因：I操纵基因：O启动子：P终止子：T调控基启*J+*I熔畛MzY也结构基因(structuralgene)：编码蛋白质或RNA的任何基因。调控基因(regulatorgene)：参与其他基因表达调控的RNA或蛋白质的编码基因。操纵基因(operatorgene，O)：调控蛋白特异性结合的一段DNA序列；启动子

2、(promoter,P)：能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。终止子(terminator,T)：给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。负转录调控：在没有调控蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调控蛋白质后基因表达活性便被关闭。相应的调控蛋白称为阻遏蛋白；正转录调控：如果在没有调控蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调控蛋白质后基因活性就被开启。相应的调控蛋白称为激活蛋白。可诱导调控：在某些物质的诱导下使基因活化。可阻遏调控：基因平时是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。辅阻遏物(corepressor):

3、作用于调控蛋白，引起基因表达阻抑的小分子物质。诱导物(inducer)：作用于调控蛋白，引起诱导发生的小分子物质。效应物(effector)：在操纵子系统中某些特定的物质能与调控蛋白结合，使调控蛋白的空间构像发生变化，从而改变其对基因转录的影响的特定物质。安慰诱导物：如果某种物质能够促使细菌产生酶而本身又不被分解，这种物质被称为安慰诱导物，如IPTG(异丙基-BD-硫代半乳糖苷)。乳糖操纵子(lac)与负控诱导系统代谢激活蛋白(cataboliteactivatorprotein,CAP)由Cap基因编码，能与cAMP形成复合物。结合cAMP后成为有活性的CAP，称为CRPATP腺苷酸环化酶.

4、camPCAP只有与cAMP结合才有活性，而cAMP受葡萄糖水平的控制。葡萄糖含量高cAMP水平低葡萄糖含量低cAMP水平高葡萄糖效应:酵解途径中某些代谢产物是cAMP活性的抑制剂。因此，葡萄糖效应又叫降解物的遏阻效应。色氨酸操纵子与负控阻遏系统色氨酸trp操纵子的结构调节区h结枸基因po1EDCBA前号序列P启动子O操纵子L前导序列trpAE为结构基因t终止子trpR调控基因前导序列trpL:在trpmRNA5端trpE基因的起始密码前一个长162bp的mRNA片段。起着随色氨酸浓度升高降低转录的作用；弱化子(attenuator,a):也称内部终止子，DNA中可导致转录过早终止的一段核甘酸

5、序列。弱化作用要具备三个重要的条件：前导序列中要有相应氨基酸的密码子具备四组配对区转录和翻译必须耦联色氨酸trp操纵子的结构特点？调控基因trpR和trpABCDE不连锁；操纵基因在启动子内启动子和结构基因不直接相连，二者被前导序列(Leader)所隔开有弱化子trp操纵子的调控系统1)无Trp时：阻遏物一不结合操纵基因当缺乏色氨酸时,该操纵子开放表达2)有Trp时：阻遏物+Trp-结合操纵基因当存在色氨酸时，该操纵子关闭转录水平上其它调控:。因子的调节作用组蛋白类似蛋白的调节作用转录调控因子的作用抗终止因子的调节作用转录后调控mRNA自身结构元件对翻译起始的调节起始密码子的调节:AUG最常用

6、的起始密码子SD序列的调控：SD序列与核糖体和mRNA的结合有关。mRNA稳定性对转录水平的影响调节蛋白的调控作用反义RNA的调节作用反义RNA通过互补的碱基与特定的mRNA结合，并改变所配对mRNA分子的构象，导致翻译过程被开启或者关闭，也可能导致目标mRNA分子的快速降解。稀有密码子对翻译的影响：影响蛋白质合成的总量重叠基因对翻译的影响翻译的阻遏：QB噬菌体复制酶可作为翻译阻遏物对基因表达进行调控。魔斑核苷酸水平对翻译的影响当大肠杆菌处于氨基酸饥饿时，在体内出现两种异常的核苷酸，人们称之为魔斑I和魔斑II。后来才知道，魔斑I就是ppGpp，魔斑II就是pppGpp。ppGpp:鸟苷四磷酸p

7、ppGpp:鸟苷五磷酸有时候合写为(p)ppGpp第八章基因的表达与调控(下)真核基因表达调控的一般规律真核生物基因调控可分为两大类:瞬时调控或称可逆性调控;发育调控或称不可逆调控真核生物的基因结构和转录活性真核与原核生物基因结构和转录翻译的差异？单顺反子核小体不转录区域和内含子基因重排和基因扩增转录调节区转录和翻译的时空间隔成熟和剪接基因家族：真核生物的基因组中有很多来源相同、结构相似、功能相关的基因，将这些基因称为基因家族内含子：指存在于原始转录物或基因组DNA中，但不存在于成熟mRNA、rRNA或tRNA中的那部分核苷酸序列。真核生物DNA水平上的基因调控:染色质结构的影响:转录前，染色

8、质在特定区域解旋松弛，核小体结构的消除或改变，形成自由DNA。基因扩增：是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使细胞在短期内产生的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活跃的一种方式。基因重排和移位:基因重排是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。基因丢失:在细胞分化过程中，丢掉某些基因而去除其活性。DNA甲基化抑制基因转录的机理DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。真核生物基因转录机器的主要组成1)启动子:核心启动子：指保证RNA聚合酶II转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，如转录起始点和上游

9、的TATA框；功能：确定转录起始位点并产生基础水平的转录上游启动子成分UPE：如CAAT框，GC框等；功能：调节转录起始的频率，提高转录效率。增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。增强子的特性？A、增强效应十分明显。B、增强效应与其位置和取向无关。C、大多为重复序列（50bp）。D、其增强效应有严密的组织和细胞特异性,与特定蛋白因子相互作用才能发挥功能。E、没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应；F、许多增强子还受外部信号的调控。增强子的作用原理？（1）影响模板附近的DNA结构（2）将模板固定在细胞核内特定位置（3）可能作为反式作用因子或RNA聚合酶II进入染色

10、质结构的“入口”。顺式作用元件：影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。如：真核生物启动子和增强子反式作用因子：由其它基因表达产生的，直接或间接结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。如：阻遏蛋白是反式作用因子，RNA聚合酶也是。2）转录模板3）RNA聚合酶II：4）转录蛋白质因子思考：什么是转录因子？转录因子是转录起始过程中RNA聚合酶所需的辅助因子。转录因子和反式作用因子的关系?转录因子是起正调控作用的反式作用因子。DNA结合域包括DNA结合结构域和转录活化结构域DNA结合域的结构花式/基元螺旋-转角-螺旋结构（helix-turn-helix,HTH）锌指结构（

11、Zincfinger）同源异形结构域（Homeodomains，HD）螺旋-环-螺旋结构（helix-loop-helix,HLH）亮氨酸“拉链”（leucinezipper）转录水平上的基因表达调控蛋白质的磷酸化对基因转录的调控蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程是生物体内普遍存在的信息传导调节方式存在于细胞輕上的受体，根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：离子通道受体，G蛋白偶联受体和跨膜蛋白激酶受体。蛋白质乙酰化对基因表达的影响：组蛋白的高乙酰化是活跃转录染色质的一个标志，而低乙酰化则与转录抑制有关。激素对基因表达的影响热激蛋白对基因表达的影响其他水平上的表达调控1.RNA的加工成熟rRNA和

12、tRNA的加工成熟rRNA加工有两个内容：一个是分子内的切割，另一个是化学修饰。原核生物rRNA主要是碱基甲基化，而真核生物rRNA则主要是核糖甲基化。mRNA的加工成熟O5末端加“帽子”O3末端加上poly(A)ORNA的剪接O核苷酸的甲基化修饰等2.翻译水平的调控第九章疾病与人类健康一、致癌基因与原癌基因，基因治疗与基因工程的区别原癌基因(proto-oncogene)是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。致癌基因(oncogene)最初是定义为病毒携带的、能够引起靶细胞的转化基因。大部分病毒性癌基因具有细胞副本，参与正常细胞功能，这些细胞基因称为原癌基因(Proto-0ncogenes),并在特定情况下它们在细胞中的变异或异常活性与肿瘤形成息息相关。基因治疗在基因水平上治疗疾病的方法。包括基因置换、基因修正、基因修饰、基因失活、引入新基因等。基因工程按人们意愿设