分子生物学 山西师范分子生物学141第八章真核基因表达调控1概念和分类1.docx

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分子生物学山西师范分子生物学141第八章真核基因表达调控1概念和分类1

第8章真核基因表达调控课程教案

授课题目：

真核基因表达调控模式——基本概念

教学时数：

2

授课类型：

理论课□实践课

教学目的、要求：

真核基因表达调控的基本概念（理解）

真核基因调控机制（掌握）

真核与原核的基因结构上的区别，基因组水平的区别

教学重点：

重点阐明：

真核转录机器的主要组成

重点指出：

真和调控的多层性。

本节重点指明染色体、基因组、DNA水平上的调控

教学难点：

绝对难点：

如何激活转录的的机制

相对难点：

无

教学方法和手段：

老师讲授为主：

讲授视频演示PPT演示讨论。

以电脑幻灯片边演示边讲述为主，（白板课件）辅以板书（黑板板书）

学生回答问题为辅：

（如时间等条件许可的情况下）

注：

以下内容按实际需要进行取舍

要求有多媒体，因为信息量大，许多结构图需要媒体放映，效果才好

教学内容与教学设计：

教学设计

先介绍本章的主要内容，然后通过古人的箴言引出分子生物学上重要的理论，指出道理的相同性，随后给出表达调控相关的一系列概念或者已有的观点，然后介绍与调控直接相关的两大类元件：

转录控制区和转录信息区，指明真核基因表达调控是一个非常复杂的过程，其结构也是最复杂的。

然后介绍相关的重要概念。

教学导入

DNA的图片、基因开关图片

8.0基因表达调控相关的概念或观点

人法地地法天天法道道法自然

绳锯材断，水滴石穿，学道者须要力索

水到渠成，瓜熟蒂落，得道者一任天机

把绳索当锯子摩擦久了可锯断木头；水滴落在石头上时间一久就可贯穿坚石，做学问的人也要努力用功才能有所成就；各方细水汇集在一起能形成一道河流，瓜果成熟之后自然会脱落

DNA分子的双股螺旋结构的阐明，基因开关的发现，都是科学家研究自然所得到的重大认识

•什么是真核基因表达？

基因通过转录和翻译而产生其蛋白质产物或者只通过转录而产生其RNA产物，如tRNA、rRNA等的过程。

一般整个过程包括

基因结构的活化→转录起始→转录过程→胞浆转运→mRNA翻译→蛋白质加工→蛋白质定位、作用

•什么是真核基因调控？

指顺式作用元件和反式作用因子相互作用来控制基因的启动和关闭、活性的增加和减弱、表达过程的进行和终止的作用。

基因调控可以发生在基因表达的连续步骤的任何一个步骤。

•真核生物与原核生物的基因组结构特点比较

真核基因组结构特点

真核基因组结构庞大3×109bp、染色质、核膜

单顺反子

基因不连续性（断裂基因interruptedgene）、内含子（intron）、外显子（exon）

非编码区较多多于编码序列（9:

1）

含有大量重复序列

原核生物基因组结构特点

基因组很小，大多只有一条染色体

结构简炼

存在转录单元多顺反子

•真核生物基因表达调控的种类：

根据其性质可分为两大类：

一、瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。

瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。

二、发育调控或称不可逆调控，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。

在个体发育过程中，DNA会发生规律性变化，从而控制基因表达和生物的发育

根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：

•真核生物基因表达调控的主要水平

1.染色体水平上的调控----含基因组水平

染色体丢失、基因丢失、扩增、重排、

可动基因的移动、基因组倍性

2.染色质水平上的调控

染色质活化（DNase超敏位点改变染色质结构）

染色质重建（核小体解离）

组蛋白的修饰[（去）甲基化、（去）乙酰化、（去）磷酸化]

3.DNA水平上的调控

DNA甲基化、去甲基化

4.转录水平上的调控

顺式作用（启动子、增强子、沉默子、绝缘子）

反式作用（转录调控因子、转录激活因子、甾体激素）

MicroRNAs

5.RNA加工水平的调控

初始转录物的活化、修饰、选择性剪接、mRNA稳定性

6.翻译水平的调控

5’、3’非翻译区的调控

7.蛋白质水平的调控

蛋白质的激活和失活、蛋白质剪切

•真核生物基因表达调控的特点

真核生物基因表达调控的特点

1、RNA聚合酶不同

2、多层次，不存在超基因式操纵子结构

3、个体发育复杂：

基因表达的时间性和空间性强

时间性：

个体发育的不同阶段，

空间性：

在不同组织和器官中

是真核基因表达调控的最显著特征是能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现预定的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使生物的组织和器官在一定的环境条件范围内保持正常功能

4、活性染色质结构变化：

对核酸酶敏感、DNA拓扑结构变化、DNA碱基修饰变化、组蛋白变化

5、正性调节占主导

6、转录与翻译间隔进行，转录和翻译分开进行

7、转录后修饰、加工，初级转录产物要经过转录后加工修饰

8.1真核生物的基因结构与转录活性

•真核基因结构之关键元件

•

8.1.1基因家族（genefamily）

•真核生物的基因组中有很多来源相同、结构相似、功能相关的基因，将这些基因称为基因家族。

如：

编码组蛋白、免疫球蛋白和血红蛋白的基因都属于基因家族

•同一家族中的成员有时紧密地排列在一起，成为一个基因簇（genecluster）。

•超基因（supergene）是指作用于一种性状或作用于一系列相关性状的几个紧密连锁的基因。

1、简单多基因家族及其特点：

简单多基因家族中的基因一般以串联方式前后相连。

简单多基因家族主要以tRNA、rRNA基因家族为主。

简单多基因族中的基因的表达调控主要与核糖体组装、蛋白质翻译、小胞质RNA参与的各类加工有关。

与发育的关系不是很强，组织特异性不强，具有普遍性。

基因的结构比较简单。

比如：

TheeukaryoticribosomalDNArepeatingunit

存在串联重复基因是真核生物基因组结构的另一个特点：

其特点是各成员之间有高度的序列一致性甚至完全相同，拷贝数高、非转录的间隔区短而一致。

组蛋白基因、rRNA基因、tRNA基因都是串联重复基因，这些基因的产物在细胞中都是大量需要的,属于典型的串联重复基因。

2复杂多基因家族及其特点

复杂多基因家族一般由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。

现已发现存在不同形式的复杂多基因家族。

这种复杂多基因家族的基因表达通常与发育调控直接相关。

 组织特异性强。

基因的结构比较复杂。

比如：

Organizationofhistonegenesintheanimalgenome

3发育调控的复杂多基因家族及其特点

所有动物的血红蛋白基因的结构相同，由α和β亚基组成，但是在个体发育的不同时期，却出现不同形式的亚基，其结合氧的能力大大不同。

•假基因：

是基因组中因突变而失活的基因，无蛋白质产物。

一般是启动子出现问题。

常见于多基因家族的成员中。

作业布置：

1．武汉大学分子生物学硕士入学试题：

试说明真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及DNA的空间结构方面存在的主要差异，表现在哪些方面？

答案：

page282

课后小结：

该内容的教学设计上，本教案采用了强化知识点之间的联系，多种媒体结合，难点问题（基因结构）采用逐次分解的方式，提高学生的认识，采用了联系、引导、提问、尤其是问题引导式教学和俗语话类比的教学方式，非常有助于学生理解和记忆，能够达到充分发挥学生求知主动性的目的和教学效果。

总的来说以上所设计的解决重点、难点的方法，贯彻了新教改的教学思想，多年来采用这种方法都收到良好的教学效果，实现了教学计划的教学目标。

设计的理念：

问题引导式教学与俗语化分解相结合

介绍最新进展

给出最新有的观点

简单复习

阐明概念

简单的是什么

信号？

进一步解释

此处举例：

玉米花丝

雄花丝

雌花丝

基因只有在它应该发挥作用的细胞和应该发挥作用的时间，才呈现活化状态

例如：

在一株玉米的全部细胞内都有发育雌花丝的基因，但是在根、茎、叶上不会长出雌花丝来，只有在形成子房后，在子房的顶端才长出雌花丝。

复习

图示

重点

详细介绍

注意对比

比较

图示

注意比较

解释：

排列方法有差异

转录方向有区别

强调

：