第八章真核基因表达调控

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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RNA 复制 复制

DNA

转录 逆转录

RNA

翻译

蛋白质

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与原核生物比较，真核生物的基因组更为复

杂。真核生物基因的表达调控系统远比原核 生物复杂。

真核生物(除酵母、藻类和原生动物等单细胞类之 外)主要由多细胞组成，每个细胞基因组中蕴藏的 遗传信息量及基因数量都大大高于原核生物。人类 细胞单倍体基因组有3×109bp,为大肠杆菌总DNA 的800倍，噬菌体的10万倍左右！

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真核生物基因表达与调控的复杂性： (1)真核生物具有由核膜包被的细胞核，其

基因的转录发生在细胞核中，而翻译则发生 在细胞质中 (2)基因组结构庞大。真核生物基因数目比 原核生物多，大多数基因除了有不起表达作 用的内含子，另外还有更多调节基因表达的 非编码序列，真核生物所转录的前体mRNA 必须经过加工成熟后才进入表达阶段。

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(3)形成染色体结构。真核生物 染色质由DNA与5种组蛋白结 合组成，它们折叠和缠绕形 成核小体，核小体及染色质 进一步折叠缠绕形成细胞分 裂的中期染色体。染色质的 结构对基因的表达起总体控 制作用。

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(4)重复序列。真核生物基因普遍存在 重复序列和异染色 质。大多数为非编 码区。

(5)断裂基因。有外显子和内含子。

(6)发育过程中高 度分化的机制 (7)信号传递复杂

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真核生物基因表达调控的种类：1.根据其性质可分为两大类： 一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞对环境 条件变化所做出的反应。瞬时调控包括某种底物或激素水平 升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。

二是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部 分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。

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2.根据基因调控在同 一事件中发生的先 后次序又可分为：

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真核基因表达调控的环节更多

真核基因转录发生在细胞核(线粒体基因的转录在线粒体内),翻译则多在胞浆，两个过程是分开的，因

此其调控增加了更多的环节和复杂性.

同原核生物一样，转录依然是真核生物基因表达调

控的主要环节。

但转录后的调控占有了更多的分量。

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Contents

8.1真核生物的基因结构与转录活性 8.2真核生物DNA水平上的基因表达调控 8.3真核生物转录水平上的基因表达调控

8.4真核基因转录后水平上的调控

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8.1真核生物的基因结构与转录活性1.真核细胞与原核细胞的差异 2.基因家族(gene family) 3.断裂基因

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1.真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及DNA

的空间结构方面存在以下几个方面的差异

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试说明真核细胞与原核细胞在基因转录，翻译及 DNA的空间结构方面存在的主要差异，表现在哪些 方面？ 武汉大学2003年分子生物学硕士入学试题

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① 在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译 出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多 基因操纵子形式。

② 真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。

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③ 高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。

④ 真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进

行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。

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⑤ 在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它

们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一般通过改变整个所控制基因5’上游区DNA构 型来影响它与RNA聚合酶的结合能力。 在原核生物中，转录的调节区都很小，大都位于启 动子上游不远处，调控蛋白结合到调节位点上可直接

促进或抑制RNA聚合酶与它的结合。

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⑥ 真核生物的RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核

膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质，原核生物中不存在这样严格的空间间隔。

⑦ 许多真核生物的基因只有经过复杂的成熟和剪接过 程，才能顺利地翻译成蛋白质。

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2.基因家族(gene family)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，这些基因成套组合称为基因家族。 如：编码组蛋白、免疫球蛋白和血红蛋白的基因都 属于基因家族 同一家族中的成员有时紧密地排列在一起，成为 一个基因簇(gene cluster) 。

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1、简单多基因家族 2、复杂多基因家族 3.发育调控的复杂多基因家族

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3.断裂基因 大多数真核基因在DNA分子上是不连续的，都

是由蛋白质编码序列和非蛋白质编码序列两

部分组成，其中编码的序列称为外显子(Exon) ,非编码序列称内含子(Intron) 。

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断裂基因(interrupted

gene):在一个基 因结构中，编码某一蛋白质不同区域的各个 外显子并不连续排列在一起，常常被长度不 等的内含子所隔离，形成镶嵌排列的断裂方 式，称为断裂基因。真核基因有时被称为断 裂基因。