执业医师最新最全考点解析系列生物化学部分第十一节基因表达调控

第十一单元基因表达调控本章考点1.基因表达调控的概述（1）基因表达的概念及基因表达调控的意义（2）基因表达的时空性（3）基因的组成性表达、诱导与阻遏（4）基因表达的多级调控（5）基因表达调控的基本要素2.基因表达调控的基本原理（1）原核基因表达调控（乳糖操纵子）（2）真核基因表达调控（顺式作用元件、反式作用因子）第一节概述一、基因表达的概念在一定调节机制控制下，大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。基因表达赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。即基因表达就是基因转录及翻译的过程。二、基因表达的时空性1.时间特异性：按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性。多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性。2.空间特异性：在个体生长全过程中，某种基因产物在个体中按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性。基因表达伴随时间顺序所表现出的分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性。三、基因表达的方式基因表达方式分为基因的组成性表达、诱导与阻遏。（一）组成性表达1.管家基因某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因。2.组成性基因表达无论表达水平高低，管家基因受环境因素影响较少，在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小，这类基因表达被视为组成性基因表达。（二）诱导和阻遏表达1.诱导：在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导。2.阻遏：如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物水平降低的过程称为阻遏。四、基因表达的多级调控及基因表达调控的意义1.基因表达受到的多级调控包括基因激活转录水平的调控转录后水平的调节翻译水平的调节翻译后水平的调节2.基因表达调控的意义（1）适应环境、维持生长和增殖；（2）维持个体发育与分化。五、基因表达调控基本要素基因表达的调节与基因的结构、性质，生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细胞内所存在的转录调节蛋白有关。1.特异DNA序列特异的DNA序列：指具有调节功能的DNA序列。像原核生物操纵子中的启动子操纵序列、真核生物的顺式作用原件等。启动序列：是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。2.调节蛋白原核生物基因有三类：（1）特异因子：决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。（2）阻遏蛋白：可识别、结合特异DNA序列，抑制基因转录。（3）激活蛋白：可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的结合，增强RNA聚合酶活性。真核生物基因的调节蛋白称转录因子大多属于反式作用因子。3.DNA一蛋白质、蛋白质一蛋白质相互作用。DNA-蛋白质的相互作用指的是在真核生物中反式作用因子（蛋白因子）与顺式作用元件（特异DNA序列）之间的特异识别及结合。绝大多数调节蛋白质结合DNA前，需通过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体或多聚体发挥作用。第二节基因表达调控的基本原理一、原核生物基因表达调控（一）原核基因转录调节特点1.σ因子决定RNA聚合酶识别特异性。2.普遍存在操纵子模型。3.阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性。（二）原核生物转录起始调节操纵子：一套结构基因连同调节成分构成的转录单位。1.乳糖操纵子的结构（E.coli的乳糖操纵子）（1）结构基因：含z、Y及A三个结构基因。——信息区分别编码半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶。（5）调节基因I编码一种阻遏蛋白。后者与0序列结合，使操纵子受阻遏而处于关闭状态。2.乳糖操纵子的调节机制：（1）阻遏蛋白的负性调节：无乳糖时，阻遏蛋白与O序列结合，RNA聚合酶不能结合，使基因关闭不能转录；有乳糖时，阻遏蛋白与乳糖结合，不与O序列结合，RNA聚合酶能与模板结合，基因开放可转录。乳糖操纵子属于可诱导调控，乳糖是诱导物。（2）CAP的正性调节：CAP与其位点结合可使转录增强。（3）协调调节。当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。二、真核基因表达调控（一）真核基因组结构特点1.真核基因组结构庞大；2.单顺反子；3.重复序列；4.基因不连续性。（二）真核基因表达调控特点1.RNA聚合酶；2.活性染色体结构变化；3.正性调节占主导；4.转录与翻译分隔进行；5.转录后修饰、加工。（三）顺式作用元件与反式作用因子1.顺式作用元件：可影响自身基因表达活性的DNA序列。真核基因顺式作用元件分为启动子、增强子和沉默子等。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。增强子：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。沉默子：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。2.反式作用因子：由某一基因表达产生的蛋白质因子，通过与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，调节其表达。转录调节因子分为基本转录因子和特异转录因子。【习题】1.对基因表达及基因表达调控叙述错误的是A.存在多级调控B.基因表达存在时空性C.表达方式有组成性表达、诱导与阻遏D.基因表达调控的意义是合成代谢酶E.基因表达调控基本要素之一是特异DNA序列『正确答案』D2.调控中操纵子调控属于原核生物的A.复制水平调节B.转录水平调节C.翻译水平调节D.翻译后水平调节Ｅ基因水平调控『正确答案』B3.关于真核生物基因表达调控说法错误的是A.需要SD序列B.需要对RNA聚合酶进行调控C.需要反式作用因子D.需要顺式作用元件Ｅ.需要特异的DNA序列『正确答案』A4.对乳糖操纵子的调控区错误的是A.有结构基因B.有启动基因C.有操纵基因D.有CRP结合位点Ｅ.RNA聚合酶与启动基因结合『正确答案』A5.对操纵基因的叙述正确的是A.属于结构基因的一部分B.与RNA聚合酶结合的部位C.具有转录活性D.与阻遏蛋白结合的部位E.是ＣＲＰ结合的位点『正确答案』D