第十三章 基因表达调控
第一节 基因表达调控的基本概念
一、
基因表达是指基因转录及翻译的过程
（一） 基因是负载特定遗传信息的DNA片段 （二） 基因组是一个生物体的整套遗传物质 （三） 基因表达是基因转录及翻译的过程
二、 基因表达具有时间特异性和空间特异性
（一） 时间特异性是指基因表达按一定的时间顺序发生
（二） 空间特异性是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因在
不同的组织器官表达不同
三、基因表达的方式及调节存在很大差异
（一） 有些基因几乎在所有细胞中持续表达，即：基本表达 （二） 有些基因的表达受到环境变化的诱导和阻遏 （三） 生物体内不同基因的表达受到协调调节
四、 基因表达调控为生物体生长、发育所必须
（一） 生物体调节基因表达以适应环境、维持生长和增殖 （二） 生物体调节基因表达维持细胞分化与个体发育
第二节 基因表达调控的基本原理
一、 二、
基因表达调控呈现多层次和复杂性
基因转录激活受到转录调节蛋白与启动子相互作用的调节 （一） 特异DNA序列决定基因的转录活性 （二） 转录调节蛋白可以增强或抑制转录活性
（三） 转录调节蛋白通过与DNA或蛋白质相互作用对转录起始进行调节 （四） RNA聚合酶与基因的启动序列/启动子相结合
1. 启动序列/启动子与RNA聚合酶活性 2. 调节蛋白与RNA聚合酶活性 原核基因转录调节特点
（一） σ因子决定RNA聚合酶识别特异性
（二） 操纵子模型在原核基因表达调控中具有普遍性 （三） 原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节
操纵子调控模式在在原核基因转录起始的调节中具有普遍性 （一） 乳糖操纵子的结构
（二） 乳糖操纵子受到阻遏蛋白和CAP的双重调节
1. 阻遏蛋白的负性调节 2. CAP的正性调节 3. 协调调节
原核生物具有不同的转录终止调节机制
原核生物在翻译水平同样受到多个环节的调节
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第三节 原核基因表达调节
一、
二、
三、 四、
（一） 蛋白质分子结合于启动序列或启动序列周围进行自我调节 （二） 反义RNA结合mRNA 翻译起始部位互补序列对翻译进行调节
第四节 真核基因表达调节
一、
真核基因组具有独特的结构特点 （一） 真核基因组结构庞大
（二） 真核基因转录产物为单顺反子 （三） 真核基因组含有大量的重复序列
（四） 真核基因中存在非编码序列和间隔区，故：具有不连续性 二、
真核基因表达调控更为复杂
（一） 真核细胞内含有多种RNA聚合酶
（二） 处于转录激活状态的染色质结构发生明显变化
1. 对核酸敏感区
2. DNA拓扑结构变化
3. DNA碱基的甲基化修饰变化 4. 组蛋白变化
（三） 在真核基因表达调控中以正性调节占主导 （四） 在真核细胞中转录与翻译分隔进行 （五） 转录后修饰、加工更为复杂
三、
RNA-pol Ⅰ和 Ⅲ转录体系的调节相对简单 （一） RNA-polⅠ转录体系的控制 （二） RNA-polⅢ转录体系的控制 四、
RNA-polⅡ转录起始的调节非常复杂
（一） 真核基因顺式作用元件影响基因转录活性
1. 启动子 2. 增强子 3. 沉默子
（二） 反式作用因子是真核细胞中重要的转录的转录调控蛋白
1. 转录调节因子的分类 2. 转录调节因子机构
（三） mRNA转录激活需要转录起始复合物的形成 五、
RNA pol Ⅱ转录终止的调节机制尚不清楚 （一） HIV基因组转录终止调节 （二） 热休克蛋白基因的转录调节
六、
转录后水平的调节也是基因表达调控的重要环节 （一） hnRNA加工成熟的调节
（二） mRNA运输、胞质内稳定性调节
七、
基因表达在翻译水平以及翻译后阶段仍然可以受到调节
（一） 对翻译起始因子活性的调节主要通过磷酸化修饰进行 （二） RNA结合蛋白参与了对翻译起始的调节
（三） 对翻译产物水平及活性的调节可以快速调控基因表达 （四） 小分子RNA对基因表达的调节十分复杂
1. 微小RNA：miRNA 2. 小干扰RNA: siRNA
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结构&流程示意图:
1. 5种E. coli启动序列的共有序列 2. 顺式作用元件
3. 反式与顺式作用蛋白
4. Lac操纵子与阻遏蛋白的负性调节
5. CAP、阻遏蛋白、cAMP和诱导剂对lac操纵子的调节 6. 组蛋白结构及其化学修饰
7. 组蛋白修饰对染色质结构和功能的影响 8. 真核基因启动子的典型结构 9. 转录起始复合物的形成 10. RNA干扰作用机制
11. 表格-siRNA和miRNA的差异比较
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第十四章 基因重组与基因工程
第一节 自然界DNA重组和基因转移是经常发生的
一、 同源重组是最基本的DNA重组方式 二、
细菌的基因转移与重组有四种方式 （一） 接合作用：conjunction （二） 转化作用：transformation （三） 转导作用：transduction （四） 细胞融合
三、
特异位点重组，即：特异位点间发生的整合 （一） λ噬菌体DNA的整合 （二） 细菌的特异位点重组 （三） 免疫球蛋白基因的重排 四、
转座重组
（一） 插入序列转座 （二） 转座子转座
第二节 重组DNA技术=DNA克隆或分子克隆
一、
重组DNA技术相关概念 （一） DNA克隆 （二） 工具酶 （三） 目的基因 （四） 基因载体
二、
重组DNA技术基本原理及操作步骤 （一） 目的基因的获取
1. 化学合成法 2. 基因组文库 3. cDNA文库 4. 聚合酶链反应
（二） 克隆载体的选择和构建 （三） 外源基因与载体的连结
1. 黏性末端连结 2. 平端连接
3. 同聚物加尾连接 4. 人工接头连接
（四） 重组DNA导入宿主细胞 （五） 重组体的筛选
1. 直接选择法
（1） 抗药性标志选择 （2） 标志补救 （3） 分子杂交 2. 免疫学方法
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（六） 克隆基因的表达
1. 原核表达体系：E. coli采用最多
2. 真核表达体系：酵母、昆虫、哺乳类动物细胞3类
第三节 重组DNA技术与医学的关系非常密切并前景远大
一、 疾病基因的发现与克隆 二、 生物制药
三、
基因诊断与治疗
（一） 基因诊断的概念 （二） 基因治疗的概念 四、
遗传病的预防 1. 产前诊断
2. 携带者测试基因 3. 症状前诊断 4. 遗传病易感性
结构&流程示意图： 1. 同源重组机制 2. 结合作用机制 3. 转化作用机制 4. 转导作用机制
5. 沙门菌H片段倒位决定鞭毛相变 6. 免疫球蛋白基因重排过程 7. 插入序列的复制转座 8. 细菌的可流动性元件
9. 表格-重组DNA技术中常用的工具酶 10. 以质粒为载体的DNA克隆过程
11. 用随机切割的真核生物染色体DNA片段构建基因文库 12. 构建cDNA文库
13. 利用α互补原理筛选重组体pUC18 14. 原位杂交 15. Souther印迹
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