第二章：細(xì)胞分化的分子機(jī)制

-轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄前的調(diào)控第一節(jié)：基因表達(dá)及調(diào)控的基本原理第二節(jié)：轉(zhuǎn)錄的基本過程及調(diào)控Translation基因表達(dá)

(geneexpression)

生物基因組中結(jié)構(gòu)基因所攜帶的遺傳信息，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯等一系列過程，合成具有特定的生物學(xué)功能和生物學(xué)效應(yīng)的蛋白質(zhì)的全過程。

基因表達(dá)的調(diào)控

機(jī)體各種細(xì)胞中含有的相同遺傳信息(相同的結(jié)構(gòu)基因)，根據(jù)機(jī)體的不同發(fā)育階段、不同的組織細(xì)胞及不同的功能狀態(tài)，選擇性、程序性地表達(dá)特定數(shù)量的特定基因的過程?；虮磉_(dá)的調(diào)控因子：蛋白質(zhì)(主要)小分子RNA(某些環(huán)節(jié))基因表達(dá)的調(diào)控水平

基因組轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄后

翻譯

翻譯后中心法則(centraldogma)一、原核生物基因表達(dá)的特點(diǎn)

1.只有一種RNA聚合酶。RNA聚合酶用來識(shí)別原核細(xì)胞的啟動(dòng)子，催化所有RNA的合成。2.基因表達(dá)以操縱子為基本單位。原核基因一般不含內(nèi)含子，基因是連續(xù)的。原核基因轉(zhuǎn)錄單位多為多順反子。

二、原核生物基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制

轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控

轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)控

翻譯水平的調(diào)控三、真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)光鏡下結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體線粒體溶酶體過氧化氫體核膜核糖體中心粒微管微絲中等纖維細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)核仁染色質(zhì)核基質(zhì)真核生物基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)和種類真核生物的基因組真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核生物轉(zhuǎn)錄水平上的基因表達(dá)調(diào)控真核基因翻譯水平上的調(diào)控四、真核細(xì)胞的表達(dá)調(diào)控從DNA到蛋白質(zhì)的可能的調(diào)控步驟

真核生物基因表達(dá)表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)

多級(jí)控制真核生物的基因組多細(xì)胞相同基因組細(xì)胞核控制發(fā)育的局限性基因組重組特點(diǎn)真核生物DNA水平上的基因表達(dá)調(diào)控染色體疏松區(qū)一轉(zhuǎn)錄活躍富AT較富GC區(qū)一轉(zhuǎn)錄活躍DNA甲基化一抑制轉(zhuǎn)錄

主要調(diào)控水平：

*－轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控（transcriptionalcontrol）*－轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控（post-transcriptionalcontrol）

RNA加工水平調(diào)控（RNAprocessingcontrol）

翻譯水平調(diào)控（translationalcontrol）－蛋白質(zhì)的翻譯后修飾（post-translationalmodification）第二節(jié)：轉(zhuǎn)錄的基本過程及調(diào)控參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白質(zhì)因子RNA合成方向：5'3'轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性：在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上。編碼鏈與模板鏈與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈；將另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈，也稱為反義鏈或Crick鏈。

結(jié)構(gòu)基因(structuralgene):

DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段。模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上轉(zhuǎn)錄方向5

3

3

5

模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因：1.RNA聚合酶（1）原核細(xì)胞全酶=核心酶+σ因子σ因子-特異蛋白質(zhì)因子，能識(shí)別DNA模板起始位點(diǎn)的特異堿基順序，所以σ-因子又叫起始因子核心酶-催化單個(gè)核苷酸之間形成3`~5`磷酸二酯鍵

1.RNA聚合酶真核細(xì)胞分為I、II、III三種RNA聚合酶I：存于核仁中，催化rRNA前體的合成；RNA聚合酶II：存于核質(zhì)中，催化mRNA前體的合成；

RNA聚合酶III：存于核質(zhì)中，催化tRNA和rRNA等小分子量前體的合成。（2）真核細(xì)胞２.轉(zhuǎn)錄的基本過程分起始、延長(zhǎng)及終止三個(gè)階段原核生物的轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄起始需解決的問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT3’5’DNA①轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)Probnow盒子啟動(dòng)子

35

10

+1轉(zhuǎn)錄區(qū)5’3’RNA轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)與新生RNA鏈第一個(gè)核甘酸相對(duì)應(yīng)DNA鏈上的堿基。通常將mRNA開始的一個(gè)核苷酸定為0點(diǎn)(即+1)．由此向右常稱為下游(downstream)，其核苷酸依次編為正序號(hào)；起始點(diǎn)左例稱為上游(upstream)．其核苷酸則依次以負(fù)號(hào)表示．緊接起始點(diǎn)左側(cè)的核昔酸為-1。啟動(dòng)子(promoter)-能被RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。

由σ因子辨認(rèn)并且結(jié)合到啟動(dòng)子上，局部解鏈（10-20bp），RNA聚合酶與模板結(jié)合；在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物

。

①原核生物轉(zhuǎn)錄起始過程典型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)

-35

-10轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp在σ-因子存在時(shí)，由核心酶催化，以其中的一股DNA單鏈作為模板鏈，以NTP為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，通常是由5’ppp嘌呤核苷（G