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真核生物基因表達調(diào)控,原核生物基因表達調(diào)控的意義

  • 生物
  • 2024-12-26

真核生物基因表達調(diào)控?【答案】:(1)RNA聚合酶活性受轉錄因子調(diào)控:真核生物巾存在RNA polⅠ、Ⅱ、Ⅲ三種不同的RNA聚合酶,分別負責轉錄不同的RNA。這些RNA聚合酶與相應的轉錄因子形成復合體,從而激活或抑制該酶的催化活性。(2)染色質結構改變參與基因表達的調(diào)控:真核生物DNA與組蛋白結合并形成核小體的結構,那么,真核生物基因表達調(diào)控?一起來了解一下吧。

真核基因表達調(diào)控的七個層次

【答案】:轉錄水平操縱子調(diào)控模式是原核生物基因表達調(diào)控的主要方式,多細胞真核生物至今未發(fā)現(xiàn)操縱子,故其調(diào)控方式不同于原核生物。基因表達的時間性十分明顯,而且是多水平的復雜的調(diào)控,其中以轉錄前和轉錄水平的調(diào)控較重要。轉錄前調(diào)控包括染色質及核小體結構的改變、基因擴增和重組等。轉錄水平的調(diào)控依靠數(shù)目眾多的反式作用因子(蛋白質)與RNA聚合酶和DNA的相互作用而實現(xiàn),這種蛋白質與蛋白質和蛋白質與DNA的識別和結合則依靠蛋白質分子中各種基元如鋅指、亮氨酸拉鏈、螺旋-環(huán)-螺旋基元實現(xiàn)的。

基因表達的調(diào)控的四個過程

【答案】:通過改變DNA序列和染色質結構從而影響基因表達的過程均屬于轉錄前水平的調(diào)節(jié)。

主要有以下幾種方式:

(1)染色質丟失:某些低等真核生物,如蛔蟲,在其發(fā)育早期卵裂階段,所有分裂的細胞除一個之外均將異染色質部分刪除掉,從而使染色質減少約一半,而保持完整基因組的細胞則成為下一代的生殖細胞,在此加工過程中DNA發(fā)生了切除并重新連接。

(2)基因擴增:通過改變基因數(shù)量而調(diào)節(jié)基因表達產(chǎn)物的水平。基因擴增是細胞短期內(nèi)大量產(chǎn)生出.某一基因拷貝從而適應特殊需要的一種手段。某些脊椎動物和昆蟲的卵母細胞,為儲備大量核糖體以供卵母細胞受精后發(fā)育的需要,通常都要專一性的增加編碼核糖體RNA的基因。

(3)基因重排:基因組序列發(fā)生改變,較常見的是失去一段特殊序列,或是一段序列從一個位點轉移到另一個位點。重排可使表達的基因發(fā)生切換,由表達一種基因轉為表達另一種基因。例如,單倍體酵母配對型的轉換。

(4)染色體DNA的修飾和異染色質化。DNA的堿基可被甲基化,主要形成5一甲基胞嘧啶和少量6-甲基腺嘌呤。在生物發(fā)育和分化過程中,DNA甲基化作用能引起染色質結構、DNA構像、DNA穩(wěn)定性以及與蛋白質相互作用方式的改變,從而控制基因的表達。

真核生物轉錄后水平的調(diào)控機制

真核基因表達調(diào)控的五個主要階段為:染色質水平調(diào)控、轉錄起始水平調(diào)控、轉錄后水平調(diào)控、翻譯水平調(diào)控以及翻譯后水平調(diào)控。

在染色質水平調(diào)控階段,真核生物的基因存在于染色質上,其結構狀態(tài)直接影響基因的表達。例如,某些區(qū)域的高度螺旋化會阻礙轉錄因子與DNA的結合,從而降低基因表達。相反,染色質的解旋和松弛則有利于基因的表達。這一階段主要通過組蛋白修飾、DNA甲基化等方式進行調(diào)控。

轉錄起始水平調(diào)控是真核基因表達調(diào)控中的關鍵環(huán)節(jié)。在這一階段,特定的轉錄因子會與DNA上的啟動子區(qū)域結合,進而招募RNA聚合酶形成轉錄起始復合物,啟動基因的轉錄。不同的轉錄因子對基因的轉錄具有激活或抑制作用,這種調(diào)控方式能夠確保基因在特定的時空條件下表達。

轉錄后水平調(diào)控主要涉及到mRNA的加工和成熟過程。真核生物的mRNA在轉錄后需要經(jīng)過剪接、編輯和加帽加尾等步驟才能成為成熟的mRNA。這些加工過程不僅影響mRNA的穩(wěn)定性,還能通過選擇性剪接產(chǎn)生不同的蛋白質變體,從而增加蛋白質的多樣性。

翻譯水平調(diào)控主要發(fā)生在核糖體上,涉及到mRNA與核糖體的結合效率以及翻譯的起始、延伸和終止等步驟。例如,某些microRNA能夠與mRNA結合,阻止其與核糖體的結合,從而抑制翻譯過程。

真核生物基因表達調(diào)控機制

【答案】:原核生物的基因組和染色體結構都比真核生物簡單,轉錄和翻澤可在同一時間和位置上發(fā)生,因而基因表達的調(diào)節(jié)主要是在轉錄水平上。而真核生物由于存在細胞和結構的分化,轉錄和翻譯過程在時間和空間上都彼此隔開,并且在轉錄和翻譯后都有復雜的加工過程,因而基因表達在不同的水平上都需要調(diào)節(jié)。轉錄水平上,原核生物調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物可能具有正調(diào)節(jié)作用(乳糖操縱子),也可能具有負調(diào)節(jié)作用(色氨酸操縱子)。原核生物在轉錄后的調(diào)控主要是mRNA翻譯能力調(diào)節(jié),反義RNA調(diào)節(jié)和翻譯阻遏物調(diào)節(jié)。真核生物的調(diào)節(jié)分轉錄前調(diào)節(jié)、轉錄水平調(diào)節(jié)和轉錄后水平調(diào)節(jié)。轉錄前調(diào)節(jié)包括染色質丟失、基因擴增、基因重排、染色體DNA的修飾和異染色質化。而轉錄水平的調(diào)節(jié)主要是在轉錄活性的調(diào)節(jié)上,包括染色質活化、沉默子和增強子調(diào)控轉錄活性和反式作用因子的調(diào)控。轉錄水平上的調(diào)控包括在新生的mRNA前體的5'加上“帽子”、3'加上多聚腺苷酸尾巴、和內(nèi)含子部分的去除。這些過程在原核生物中是不存在的。真核生物翻譯水平上的調(diào)控主要是控制mRNA的穩(wěn)定性和有選擇地進行翻譯。翻澤后加工水平包括去除甲硫氨酸殘基、正確構象的折疊、糖基化等。

真核生物基因表達調(diào)控過程圖

【答案】:(1)RNA聚合酶活性受轉錄因子調(diào)控:真核生物巾存在RNA polⅠ、Ⅱ、Ⅲ三種不同的RNA聚合酶,分別負責轉錄不同的RNA。這些RNA聚合酶與相應的轉錄因子形成復合體,從而激活或抑制該酶的催化活性。

(2)染色質結構改變參與基因表達的調(diào)控:真核生物DNA與組蛋白結合并形成核小體的結構,再進一步形成染色質。當真核基因被激活時,染色質的結構也隨之發(fā)生改變。主要的改變有:

i)單鏈DNA形成:基因被激活后,雙鏈DNA解開成單鏈以利于轉錄,從而形成一些對DNAaseⅠ的超敏位點。

ii)DNA拓樸結構改變:天然雙鏈DNA均以負性超螺旋構象存在,當基因激活后,則轉錄區(qū)前方的DNA拓樸結構變?yōu)檎猿菪U猿菪勺璧K核小體形成,并促進組蛋白解聚。

iii)核小體不穩(wěn)定性增加:由于組蛋白修飾狀態(tài)改變,巰基暴露等原因而引起核小體結構改變。

(4)正性調(diào)節(jié)占主導:真核基因一般都處于阻遏狀態(tài),RNA聚合酶對啟動子的親和力很低。通過利用各種轉錄因子正性激活RNA聚合酶是真核基因調(diào)控的主要機制。

(5)轉錄和翻譯過程分別進行:轉錄與翻譯過程分別存在于不同的亞細胞部位,可分別進行調(diào)控。

(6)轉錄后加工修飾過程復雜:特別是mRNA,轉錄后僅形成其初級轉錄產(chǎn)物hnRNA,然后再經(jīng)剪接、加帽、加尾等加工修飾,才能轉變?yōu)槌墒斓膍RNA。

以上就是真核生物基因表達調(diào)控的全部內(nèi)容,【答案】:真核生物基因表達在轉錄水平上的調(diào)控:真核生物基因轉錄受順式作用元件和反式作用因子的調(diào)節(jié)。(1)順式作用元件是指同一DNA分子中具有轉錄調(diào)節(jié)功能的特異DNA序列。真核基因的順式作用元件按功能可分為啟動子,增強子、沉默子和絕緣子等。①啟動子是指RNA聚合酶識別并與之結合的DNA特異序列。

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