【教学课件】第九章真核生物的基因表达调控.ppt
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1、第九章第九章 真核生物的基因表达真核生物的基因表达调控控第一节特点一.与原核生物的相同点1.有转录水平和转录后的调控2.在真核生物的结构基因的上游和下游也同样存在相应的特异调控因子二.不同点1.细胞结构的不同造成调控系统的不同2.原核生物多为操纵子为单位进行调控3.真核生物有致密的染色体结构、庞大的基因组4.真核生物基因组DNA中有许多重复序列,基因内部被内含子隔开,基因组之间分布着大段的非编码序列5.染色质结构及与DNA相互结合的蛋白质结构,成为调节基因的开关6.核膜的存在,使得转录和翻译在时间与空间上被分隔开,从而形成多层次的调控系统真核生物的基因调控贯穿于DNA到功能蛋白质的全过程,涉及
2、基因结构的变化、转录的起始及其后加工、mRNA的转运及翻译的几个调控阶段第二第二节 真核真核细胞基因表达胞基因表达调控的步控的步骤n n1.染色体核染色质水平上的结构变化与基因活化n n2.转录水平上的调控,包括基因的开启与关闭,转录效率的高低n n3.RNA水平上的调控包括初始转录产物的特异性剪接、修饰、活化与编辑等n n4.转录后加工产物的转运调控n n5.翻译水平的调控n n6.蛋白质合成后的选择性调控n n7.控制mRNA的选择性降解的调控n n短期调控:基因的快速活化或封闭n n长期调控:基因被永久性地或半永久地开启或关闭,从而不间断和不可逆地改变细胞的生活特性,最终导致细胞的分化,
3、成为具有特定生理机能的细胞。第三第三节 DNADNA染色体水平的染色体水平的调控控一.概述染色质的结构、DNA在染色体上的位置、基因拷贝数的变化、基因重组、基因丢失、基因重排以及基因修饰等二.染色质的结构以核小体为基本结构单位形成染色质,其组装影响着DNA的复制、基因的表达和细胞周期进程n n紧密压缩状态:DNA分子被紧密地压缩在细胞核内,从而导致基因处于非活性状态n n被阻遏状态:DNA分子与组蛋白结合导致染色质处于被阻遏状态n n有活性状态:能使基因处于可转录状态的染色质的结构,称为染色质的活性状态n n被激活状态:当启动子被激活因子结合,从而促使RNA聚合酶等在启动子区域形成转录复合物,
4、使染色质成为激活状态三.异染色质在细胞核中处于凝聚状态,不具有转录活性。组成型异染色质在整个细胞周期一直保持压缩状态,其DNA不含有基因,而兼型异染色质只在一定的发育阶段或生理条件下由常染色质凝聚而成,没有持久的活性。四.组蛋白对基因活性的影响组蛋白是基因活性的重要调控因子,当组蛋白与裸露的基因DNA混合后,能使该基因的转录停止。经研究表明,组蛋白H1比核心组蛋白阻遏转录的作用强,组蛋白H1与连接DNA相结合后稳定了核小体的结构,通过维持染色质的高级结构而抑制了转录过程。五.组蛋白的乙酰化-去乙酰化与基因活化、染色质变化及基因表达水平密切相关,是一个动态过程,组蛋白的乙酰化过程由组蛋白乙酰基转
5、移酶(histoneacetyltransferase,HAT)催化1.1.乙酰化能促进基因转录的活性2.2.组蛋白乙酰化与转录起始复合物装配3.3.组蛋白的去乙酰化与基因沉默六.活性染色质对DNase的敏感性基因组不同区域的染色质被不同浓度的酶水解的特性定义为基因组DNA对酶的敏感性。染色质对DNaseI敏感性的表现1.1.基因活性区域对DNaseI的敏感性有细胞和组织特异性,只有在活跃表达的细胞中,基因才具有这种敏感性2.2.该基因具有被转录的潜在能力,并非就一定能转录3.3.有一定界限4.4.基因编码转录的大范围表现为一般敏感性,而只有基因的调控区域才显示高度敏感性5.5.组蛋白的乙酰化
6、能使染色质对DNaseI和微球菌核酸酶的敏感性显著增强第四第四节 DNADNA水平上的水平上的调控控一.DNA甲基化1.1.位点:5CG二核苷酸序列2.2.密度:GC碱基对形成CpG序列约为1/100bp3.3.机理:动态过程,需要构建性甲基化酶与维持性甲基化酶的参与4.4.检测:通过特殊的限制性内切酶进行检测确认二二.DNA.DNA甲基化与甲基化与转录抑制抑制n n通过甲基化的DNA上结合特异性转录阻遏物,即甲基化CpG结合蛋白,该蛋白能与转录调控因子竞争甲基化DNA结合位点而起作用n n甲基化影响DNA与蛋白质的相互作用1.1.C上加5-甲基能增强或减弱DNA与蛋白质之间的相互作用2.2.
7、能使基团拥挤在DNA大沟内,导致DNA构象偏离标准的B型3.3.综上所述,DNA构象的变化能极大程度地改变阻遏蛋白或激活蛋白的结合能力第五第五节 真核基因真核基因转录水平的水平的调控控一.真核与原核生物转录调控的异同1.基因组结构的不同2.调节元件与数量的不同3.转录都受反式调节因子的调节通过调节因子的生物合成通过它们进行构象转变或共价修饰4.染色质改型二二.基因基基因基础转录调节n n概述:由核心启动子与通用转录因子结合后起始的转录过程n n作用:由它所控制的基因呈组成型表达,用以合成细胞所必需的各种成分,又称持家基因n n机理:依赖各种通用转录因子间的相互作用,按照特定的时空次序组建转录起
8、始复合物,其中TBP与TATA框的结合是这一过程的开始三三.真核生物真核生物转录调控的控的顺式作用元件式作用元件(一)顺反子1.1.概述:由染色体上突变位确定的遗传功能单位2.2.顺式作用元件:具有调节功能的特定DNA序列只能影响统一分子中的相关基因,发生在一个序列中的突变不会改变其他染色体上等位基因的表达,这样的序列即为顺式作用元件3.3.分类:启动子、增强子与沉默子(二)(二)II II型基因型基因转录调控控(三)增(三)增强子的作用机能子的作用机能n n概述:能使与它连锁的基因转录效率明显增加的DNA序列n n机能1.1.作用效率明显,能使基因转录频率增加10-200倍2.2.无基因专一
9、性,对于同源或异源基因以及不同的基因组合上都有促进转录作用,而且可以位于基因的不同区域3.3.不具有方向性4.能远距离对启动子产生影响,即对远距离基因的转录起始位点起作用5.增强效应具有组织和细胞特异性,只有在特定的蛋白质参与下才能发挥其功能6.多为重复序列,一般长度约为50bp,适合与某些蛋白质因子结合7.增强子内部一般都含有一个核心序列(G)TGGA/TA/TA/T(G),该序列是在另一个基因附近产生增强效应时所必需8.受外部信号的调控上述机能有别于上游调控元件n n机制1.1.与反式作用因子结合,引起DNA构象变化,形成环状结构,同时增强子上的各种反式作用因子间的相互作用促进转录起始复合
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- 教学课件 教学 课件 第九 章真核 生物 基因 表达 调控
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