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第8章 基因组表达和调控原理.doc18页
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第8章 基因组的表达和调控
基本概念和定义
基因不同于其他形式的遗传信息，因为它需要被表达。基因表达 gene expression 是指储存在DNA上的遗传信息被转录、翻译而发挥生物学功能的过程。基因表达涉及从基因中得到信息，并利用它产生基因产物，产物可以是RNA或蛋白质。
基因表达可以最简单的形式总结为分子生物学的中心法则 central dogma ：遗传信息单向从DNA通过RNA再到蛋白质。这对大多数细胞内基因都适用，但在病毒中信息在核酸之间的传递较为复杂。无论如何信息不能从DNA直接到蛋白质或蛋白质返回到核酸。
基因产物最终释放之前，基因表达通过不同环节进行。主要的环节发生在转录和蛋白合成，但还存在很多对遗传信息进行过滤和修饰的微调过程。原则上所有阶段都能被调节。基因表达各阶段的主要调节方式在真核生物和原核生物中有所不同的。
基因调节用于控制细胞产生基因产物的量。调节涉及顺式作用元件和反式作用因子；可以是正调节或负调节；诱导或抑制；广泛的或专一性的。
8．1中心法则的提出及修正
8．1．1 从DNA双螺旋模型到中心法则
1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋互补结构模型，DNA热潮席卷了整个生物学界。因为这个模型“暗示了DNA自我复制的机制，并使我们能首次从原子水平上提出遗传物质自我复制的详细假说”。 但是Watson和Crick清楚地知道仅仅具有复制能力并不一定就是遗传物质，他们说：“一种遗传物质必须以某种方式行使两种功能，即自我复制和对细胞高度特异性影响。我们的DNA模型为第一个过程提出了一种简单的机制，但目前还不知道它如何完成第二个过程”。Watson当时曾对Crick说：“关于核酸最重要的是我们不知道它们如何行动”。“如果
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基因表达调控基本原理
　来源：&&　　 |
　　基因表达调控基本原理是中的内容，也是口腔考试复习中的重点和难点，医学教育网整理如下：
　　（1）原核基因表达调控（乳糖操纵子）
　　原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。启动序列是RNA聚合酶结合并起动转录的特异DNA序列。
　　①乳糖操纵子的结构：大肠杆菌的乳糖操纵子含z、y及a 3个结构基因，分别编码&-半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶，此外还有一个操纵序列o、一个启动序列p及一个调节基因i.
　　②乳糖操纵子受到阻遏蛋白和CAP的双重调节。
　　（2）真核基因表达调控（顺式作用元件、反式作用因子）
　　①真核基因表达调控的某些机制与原核存在明显差别。绝大多数真核基因调控机制几乎普遍涉及编码基因两侧的DNA序列&&顺式作用元件。顺式作用元件是指可影响自身基因表达活性的DNA序列。通常是非编码序列。根据顺式作用元件在基因中的位置、转录激活作用的性质及发挥作用的方式，可将真核基因的这些功能元件分为启动子、增强子及沉默子等。
　　②真核基因转录调节蛋白又称转录因子。绝大多数真核转录调节因子由它的编码基因表达后，通过与特异的顺式作用元件的识别、结合（即DNA&&蛋白质相互作用），反式激活另一基因的转录，称为反式作用因子。
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顺式作用元件是指位于结构基因之前、调控结构基因的DNA序列。
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顺式作用元件是指位于结构基因之前、调控结构基因的DNA序列。此题为判断题(对，错)。请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！
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第一节:基因的结构与功能
19:22& 文都教育
　　第二章 外科领域的分子生物学
　　自1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构标志着分子生物学诞生以来，分子生物学理论和技术的快速发展正在逐步深入到诸如肿瘤、感染、创伤、移植、营养等外科疾病领域的病因、发病机制、诊断、治疗和预防等各个方面，因此可以说分子生物学的发展正在对外科学的进步产生划时代的影响。本章对与外科学实践有关的分子生物学知识作一简介。
　　第一节基因的结构与功能
　　基因(gene)是编码一条多肽链或一个RNA分子所必需的全部DNA序列基因组(genome)是细胞所有染色体上全部基因和基因间的DNA总和。
　　基因产生功能分子的过程称表达(expression)，即遗传信息从脱氧核糖核酸(DNA)传给核糖核酸(RNA)，再通过翻译(translation)产生蛋白质的过程。
　　(一)DNA和RNA
　　细胞内的核酸有两种类型，即DNA和RNA，它们均为贮存遗传信息大分子物质。真核细胞的DNA分子约95%位于染色体上，其余5%位于线粒体，为双链线性(染色体DNA)或环状(线粒体DNA)分子，由两条核苷酸链组成，每条链的组成单位为脱氧核糖核苷酸，每个脱氧核糖核苷酸由四种碱基即腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(U)、胞嘌呤(C)和胸腺嘌呤(T)中的一种碱基、一个脱氧核糖和一个共价结合的磷酸基组成，两条链反向平行、碱基互补，并按A-T，G-C严格配对，通过互补碱基间形成的氢键结合成双螺旋真核细胞的RNA分子主要位于细胞质中，约占75%，另有10%在细胞核内，15%在细胞器中，为单链线性分子，其组成与DNA相似，区别在于RNA以核糖取代脱氧核糖，以尿嘧啶(U)取代胸腺嘧啶(F)。
　　(二)DNA复制
　　以DNA单链为模板，按照碱基互补配对原则合成新DNA链的过程，称为DNA复制。在DNA复制过程中，首先在解链酶的作用下DNA双链解开为两条单链，然后在DNA聚合酶的催化作用下以每一条单链为模板合成一条与其互补的新链，产生两条子DNA链。因为每条子DNA双链含有一条来自亲代DNA分子的旧链和一条新生成链，所以称为保留复制。
　　(三)基因表达
　　所有细胞遗传信息的表达大多是单一途径：DNA特异性决定RNA的合成，RNA特异性决定多肽(然后形成蛋白质)的合成DNA-RNA一多肽(蛋自质)，这种遗传信息的传递方式普遍存在，在分子生物学中称为中心法规。①转录(transcription)：以DNA为模板，在RNA聚合酶作用下，合成RNA的过程称为转录。相反，以RNA为模板，在逆转录酶作用下合成互补DNA(cDNA)，再以cDNA为模板合成双链DNA的过程称为逆转录。②翻译：以mRNA为模板合成蛋白质(多肽)的过程称为翻译。
　　人类基因的功能是多种多样的。一定数量的基因最终合成特异的多肽，具有不同的功能，包括结构蛋白(膜组分、骨架蛋白等)、转运蛋白、激素、受体、酶、调节性蛋白及信号分子等其余大多数基因编码蛋白质合成所必需的rRNA, tRNA，还有各种各样的参与RNIA剪接和其他功能的核内RNA(SnRNA)和胞浆RNA。
　　(四)基因表达的调控
　　同一机体的不同组织细胞所含的基因都是相同的，但是并非基因组中所有的结构基因在各种不同细胞中都同时表达，而是根据机体不同的组织细胞、不同的发育阶段及不同的功能状态，有选择性、秩序性地在特定细胞“｝，表达特定种类和数最的基因，这就是基因表达的调控，该调控是一个涉及基因组、转录、转录少舀、翻译和翻译后等各种水平的复杂过程
　　(五)基因突变和修复
　　基因突变是指DNA分子的改变，即基因的核昔酸排列顺序和组成的改变单个碱基的改变称为点突变(Point mutation)，如果点突变引起一个氨基酸改变，称为错义突变(missense mutation) ,将引起蛋白质结构和功能的改变如果点突变弓I起一个氨基酸密码子被一个终止密码子替代，称为无义突变(nonsense mutation)，将导致翻译提前终止，致使其编码蛋白质缺失，DNA链中插入或丢失1个或几个碱基，导致插入或丢失部位以后的密码子顺序发生改变，进而引起蛋自质结构和功能的改变，称为移码突变(frameshift mutation)。
　　DNA损伤的修复系统主要有以下几个：①损伤碱基的直接修复；②切除修复，包括碱基切除修复、核苷酸切除修复和DNA交链的切除修复；③错配修复；④重组修复，又称复制后修复；⑤跨损伤DNA合成，这是一种利用损伤核苷酸为模板，通过IDNA聚合酶使碱基掺入到复制终止处进行DNA合成，从而延长DNA链的修复。
　　(六)癌基因与抑癌基因
　　1.癌基因
　　是在自然或实验条件下，参与或直接导致正常细胞发生恶变的基因。分癌基因(virusoncogene, v-onc )和原癌基因( proto-oncogene )两大类，前者为病毒中存在的、能诱导正常细胞转化为肿瘤细胞的致瘤基因，后者为存在于正常细胞中的癌基因同源性序列、起调节细胞生长和分化作用。已分离的癌基因有100多种，根据基因的结构及其产物的功能，可将原癌基因分为五大类：①生长因子类；②生长因子受体类；③细胞内信号传导蛋白类；④蛋白激酶类；⑤细胞核内转录调节蛋白类。
　　原癌墓因具有正常生理功能，但功能异常时又具有潜在致癌能力。其致癌能力与这类基因的异常激活有关，异常激活可发生在下列情况：①点突变；②启动子插入；③甲基化程度降低；④基因扩增与高表达；⑤基因易位或重排。激活后的原癌基因称为癌基因，不适当地表达癌基因产物，使细胞增殖控制丧失而形成癌。
　　2.抑癌基因
　　是一类存在于正常细胞中的、与原癌基因共同调控细胞生长和分化的基因，也称抗癌基因(antioncogene )、隐性癌基因( recessive oncogenes)。、自从1986年人类第一个抑癌基因Rb被分离克隆和鉴定后，有许多抑癌基因逐步被克隆鉴定，并发现它们与许多肿瘤密切相关，迄今为止发现的常见抑癌基因有：①P53基因：是一种与人类肿瘤相关性最高的基因；②Rb(retinoblastoma)基因；③PI 6基因；④APC( adenomatous polyposia coli)基因；⑤nm23基因；⑥MCC (mutated colorectal cancer)基因；⑦DCC(deleted in colorectal carcionoam)基因；⑧NF 1 (neurofibromatosis type 1)基因；⑨WT 1 (Wilms tumor type I)基因。
　　抑癌基因的根本作用是抑制细胞进入增殖周期，诱导终末分化和细胞凋亡，维持基因稳定，具有潜在抑制肿瘤生长的功能，当其发生突变、缺失或功能失活时，可导致细胞恶性转化而发生肿瘤、其作用机制可能通过抑制原癌基因的活化及表达，或通过使癌基因表达蛋白产物失活等，从而对细胞增殖起负调节作用。
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　　特别说明：由于各方面情况的不断调整与变化，新浪网所提供的所有考试信息仅供参考，敬请考生以权威部门公布的正式信息为准。
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