第八讲 真核基因的表达与调控.pdf

第七讲
真核基因表达调控
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!
自然选择倾向于保留高效率的生命
过程。在每30分钟增殖一次的109细
菌群体中,
钟增殖,经过80天的连续生长后,
%
分钟增殖一倍的生长速度。
每个大肠杆菌细胞有约15 000个核
糖体,50种核糖体蛋白、糖酵解体系的
酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等都是代
谢过程中必需的,其合成速率不受环境
变化或代谢状态的影响,这一类蛋白质
被称为永久型(constitutive)合成的蛋
白质。
另一类则被称为适应型或调节型
(adaptive or regulated),因为这类蛋
白质的合成速率明显地受环境的影响而
改变。如大肠杆菌细胞中一般只有15个
β-半乳糖苷酶,但若将细胞培养在只含
乳糖的培养基中,每细胞中这个酶的量
可高达几万个分子。
真核生物染色质被包裹在细胞核
内,基因的转录(核内)和翻译(细
胞质内)被核膜所隔开,核内RNA的
合成与转运,细胞质中RNA的剪接和
加工等都属于真核生物基因调控的范
围。
随着生物个体的发育,DNA分子能有
序地将其所承载的遗传信息,通过密码
子-反密码子系统转变成蛋白质,执行各
种生理生化功能。
从DNA到蛋白质的过程称为基因表达
(gene expression),对这个过程的调节
就称为基因表达调控(gene regulation或
gene control)。
图7-1基因表达的第一步是由RNA聚合酶拷贝DNA双
链中的模板链,生成与该序列完全互补的RNA链。
基因表达调控主要表现在以下二方面:
转录水平上的调控(transcriptional
regulation);
转录后水平上的调控(post-transcriptional
regulation),包括
(1)mRNA加工成熟水平调控(differential
processing of RNA transcrpt);
(2)翻译水平调控(differential translation of
mRNA)。
真核生物基因调控主要包括:
瞬时调控或称可逆性调控;
发育调控又称不可逆调控,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。
图7-2 真核基因表达调
控的主要步骤示意图