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1、 第一节基本概念与原理一、基因表达的概念基因组 (genome)：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息 或整套基因。基因表达 (gene expression)：在一定调节机制控制下，基因经过转录 及翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白 质分子的过程。二、基因表达的特性(一) 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。多细胞生物基因表达表现为与分化、发育阶段一致的时间性，因此又称阶 段特异性。 (二) 空间特异性在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现。这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此又称为细胞或组织特异性。 三、基因表达的方式(
2、一) 组成性表达某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基 因 (house-keeping gene)。由于这类基因表达变化很小，所以又称为组成性表达。 (二) 诱导和阻遏表达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(induction)。如果基因对环境信号应答时被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物降低的过程称为阻遏(repression)。在一定机制控制下，功能上相 关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达(coordinate expre
3、ssion)。这种调节称为协调调节(coordinate regulation)。四、基因表达调控的生物学 意义(一) 适应环境、维持生长和增殖生物体赖以生存的外环境是在不断变化 的，为了生存，所有活细胞都必须对外环境变化作出适当反应，调节代谢，以适应环境变化 。生物体适应环境、调节代谢的能力与蛋白质分子的生物学功能有关。而蛋白质的水平又受基因表达的调控。(二) 维持个体发育与分化多细胞生物调节基因的表达除为适应环境外，还有维持组织器官分化、个体发育的功能。当某种基因缺陷或表达异常时，则会出现相应组织或器官的发育异常。五、基因表达调控的基本原理(一) 基因表达的多级调控基因激活 转录起始 转录
4、后加工及转运 翻译 翻译后加 工(二) 基因转录激活调节基本要素1. 特异DNA序列(1) 原核生物的操纵子操纵子(operon)：通常由2个以上的编码 序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序 列在基因组中成簇串联，组成一个转录单位 。1) 启动序列（启动子）：是RNA聚 合酶结合并启动转录的特异DNA序列 。2) 操纵序列（operator）：是阻遏蛋白的结合位点当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。3) 其他调节序列：有的特异DNA序列可结合激活蛋白，增强RNA聚合酶活性，使转录激活。(2) 真核生物的顺式作用元件（
5、cis-acting element）是指可影响自身基因表达活性的特异DNA序列。通常是非编码序列。包括启动子、增强子及沉默子等。2. 调节蛋白(1)原核生物基因调节蛋白:均为DNA结合蛋白特异因子：决定RNA聚合酶对启动序列的特异性识别和结合能力。阻遏蛋白：可结合操纵序列，阻遏基因转录 。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。(2) 真核生物基因调节蛋白转录因子（TF）绝大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用， 影响另一基因的转录，称为反式作用因子（trans-acting factor）。有些真
6、核调节蛋白可特异识别、结合自身基因的调节序列，调节自身基因的开启或关闭，称为顺式作用蛋白。3. DNA蛋白质、蛋白质蛋白质相互作用DNA蛋白质相互作用特异识别 非共价结合 DNA结合位点常呈对称结构蛋白质蛋白质相互作用形成二聚体或多聚体，间接结合 DNA4. RNA聚合酶（1）启动子与RNA聚合酶活性启动序列/启动子是由转录起始 点、RNA聚合酶结合位点及控制转录的调 节组件组成。启动序列影响其与RNA聚合酶的亲和力，而亲和力大小则直接影响转录起动的频率。（2）调节蛋白与RNA聚合酶活性一些特异调节蛋白在适当环境信号刺激下在细胞内表达，随后通过DNA蛋白质、蛋白质蛋白质相互作用影响RNA 聚合酶活性，从而改变基础转录频率。
