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1、关于细胞分化与基因关于细胞分化与基因表达的调控翟中和细表达的调控翟中和细胞生物学胞生物学第1页，讲稿共42张，创作于星期三概 述细细细细胞胞胞胞分分分分化化化化(cell(cell differentiation)differentiation)：在在在在个个个个体体体体发发发发育育育育中中中中，由由由由一一一一 种种种种相相相相同同同同的的的的细细细细胞胞胞胞类类类类型型型型经经经经细细细细胞胞胞胞分分分分裂裂裂裂后后后后逐逐逐逐渐渐渐渐在在在在形形形形态态态态、结结结结构构构构和和和和功功功功能能能能上上上上形形形形成成成成稳稳稳稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。定性差异，产生各不
2、相同的细胞类群的过程。定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心；细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心；细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心；细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心；细细细细胞胞胞胞分分分分化化化化的的的的关关关关键键键键在在在在于于于于不不不不同同同同类类类类型型型型细细细细胞胞胞胞中中中中特特特特异异异异性性性性蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的合合合合成成成成，而而而而合合合合成成成成特特特特异异异异性性性性蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质实实实实质质质质在在在在于于于于组组组组织织织织特特特特异异异异性性性性
3、基基基基因因因因在在在在时时时时间间间间和和和和空空空空间间间间上上上上的的的的差异性表达；差异性表达；差异性表达；差异性表达；差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。第2页，讲稿共42张，创作于星期三第一节 细胞分化细胞分化的基本概念细胞分化的基本概念影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素细胞分化与胚胎发育细胞分化与胚胎发育同源异型基因同源异型基因 第3页，讲稿共42张，创作于星期三一、细胞分化的基本概念一、细胞分化的基本概念细胞分化是基因选择性表达的结果细胞分化是基
4、因选择性表达的结果细胞分化是基因选择性表达的结果细胞分化是基因选择性表达的结果组织特异性基因与管家基因组织特异性基因与管家基因组织特异性基因与管家基因组织特异性基因与管家基因组合调控引发组织特异性基因的表达组合调控引发组织特异性基因的表达组合调控引发组织特异性基因的表达组合调控引发组织特异性基因的表达 单细胞有机体的细胞分化单细胞有机体的细胞分化单细胞有机体的细胞分化单细胞有机体的细胞分化转分化与再生转分化与再生转分化与再生转分化与再生 第4页，讲稿共42张，创作于星期三细胞分化是基因选择性表达的结果细胞分化是基因选择性表达的结果分子杂交技术检测基因及其表达分子杂交技术检测基因及其表达 现代分
5、子生物学证据表明，细胞分化是由于细胞选择性地表达现代分子生物学证据表明，细胞分化是由于细胞选择性地表达各自特有的专一性蛋白质，而导致细胞形态、结构与功能的差异。各自特有的专一性蛋白质，而导致细胞形态、结构与功能的差异。第5页，讲稿共42张，创作于星期三组织特异性基因与管家基因组织特异性基因与管家基因 分化细胞基因组中所表达的基因大致可分为两种基本类型：分化细胞基因组中所表达的基因大致可分为两种基本类型：分化细胞基因组中所表达的基因大致可分为两种基本类型：分化细胞基因组中所表达的基因大致可分为两种基本类型：管管管管家家家家基基基基因因因因(house-keeping(house-keeping
6、genes)genes)：是是是是指指指指所所所所有有有有细细细细胞胞胞胞中中中中均均均均要要要要表表表表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的；达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的；达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的；达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的；组组组组织织织织特特特特异异异异性性性性基基基基因因因因(tissue-specific(tissue-specific genes)genes)，或或或或称称称称奢奢奢奢侈侈侈侈基基基基因因因因(luxury(luxury genes)genes)：是是是是指指指指不不不不同
7、同同同类类类类型型型型细细细细胞胞胞胞中中中中特特特特异异异异性性性性表表表表达达达达的的的的基基基基因因因因，其其其其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能；产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能；产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能；产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能；调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达，起调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达，起调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达，起调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达，起 激活或阻遏作用。激活或阻遏作用。激活或阻遏作用。激活或阻遏作用。因因因因此此此此，细细细细胞胞胞胞分分分分化化化化的的
8、的的实实实实质质质质是是是是组组组组织织织织特特特特异异异异性性性性基基基基因因因因在在在在时时时时间间间间与与与与空空空空间间间间上上上上的的的的差差差差异异异异表表表表达。达。达。达。第6页，讲稿共42张，创作于星期三组合调控引发组织特异性基因的表达组合调控引发组织特异性基因的表达组合调控（组合调控（组合调控（组合调控（combinational controlcombinational control）概念：）概念：）概念：）概念：有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化有限的少
9、量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化 的调的调的调的调控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。生物学作用：生物学作用：生物学作用：生物学作用：借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它 调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的调控蛋
10、白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的 细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至 可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。分化分化分化分化启动机制：启动机制：启动机制：启动机制：靠一种关键性调节蛋白通过对其他
11、调节蛋白的靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动级联启动级联启动级联启动。第7页，讲稿共42张，创作于星期三单细胞有机体的细胞分化单细胞有机体的细胞分化与多细胞有机体细胞分化的不同之处：与多细胞有机体细胞分化的不同之处：与多细胞有机体细胞分化的不同之处：与多细胞有机体细胞分化的不同之处：前者多为适应不同的生活环境，而后者则通过细前者多为适应不同的生活环境，而后者则通过细前者多为适应不同的生活环境，而后者则通过细前者多为适应不同的生活环境，而后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。胞分化构建执行不同
12、功能的组织与器官。胞分化构建执行不同功能的组织与器官。胞分化构建执行不同功能的组织与器官。多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复杂。为复杂。为复杂。为复杂。第8页，讲稿共42张，创作于星期三转分化与再生转分化与再生一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象 称称称称转分化转分化转分化转分化（transdif
13、ferentiationtransdifferentiation）。）。）。）。转分化经历转分化经历转分化经历转分化经历去分化去分化去分化去分化（dedifferentiationdedifferentiation）和）和）和）和再分化再分化再分化再分化的过程。的过程。的过程。的过程。去分化去分化去分化去分化又称脱分化，是指分化细胞失去其特有的结构与功能变成又称脱分化，是指分化细胞失去其特有的结构与功能变成又称脱分化，是指分化细胞失去其特有的结构与功能变成又称脱分化，是指分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有未分化特征的细胞的过程。（植物体细胞在一定条件下形成具有未分化特征的细胞的过程。（植物
14、体细胞在一定条件下形成具有未分化特征的细胞的过程。（植物体细胞在一定条件下形成具有未分化特征的细胞的过程。（植物体细胞在一定条件下形成未分化细胞群组成的细胞团未分化细胞群组成的细胞团未分化细胞群组成的细胞团未分化细胞群组成的细胞团愈伤组织）愈伤组织）愈伤组织）愈伤组织）生物界普遍存在生物界普遍存在生物界普遍存在生物界普遍存在再生现象再生现象再生现象再生现象（regenerationregeneration），再生是指生物），再生是指生物），再生是指生物），再生是指生物 体缺失部分后重建过程。体缺失部分后重建过程。体缺失部分后重建过程。体缺失部分后重建过程。不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差
15、异。不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异。不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异。不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异。第9页，讲稿共42张，创作于星期三二、二、影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素细胞的全能性细胞的全能性细胞的全能性细胞的全能性(totipotency)(totipotency)(totipotency)(totipotency)影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素第10页，讲稿共42张，创作于星期三细胞的全能性细胞的全能性(totipotency)概念：细胞全能性是指细胞经分裂和分化后概念：细胞全能性是指细胞经分裂和分化后概念：
16、细胞全能性是指细胞经分裂和分化后概念：细胞全能性是指细胞经分裂和分化后 仍具有产生完整有机体的潜能或特性。仍具有产生完整有机体的潜能或特性。仍具有产生完整有机体的潜能或特性。仍具有产生完整有机体的潜能或特性。植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株育成正常的植株育成正常的植株育成正常的植株 动物细胞核移植动物细胞核移植动物细胞核移植动物细胞核移植(Nuclear transfer)(Nuclear transfer)实验证明细实验证明细实验证明细实验证明细 胞核具有发育
17、全能性胞核具有发育全能性胞核具有发育全能性胞核具有发育全能性第11页，讲稿共42张，创作于星期三如蛙红细胞核移植后发育成蝌蚪如蛙红细胞核移植后发育成蝌蚪Dolly羊的诞生说明高度分化的哺羊的诞生说明高度分化的哺乳动物体细胞核也具有发育全能性乳动物体细胞核也具有发育全能性细胞的全能性细胞的全能性(totipotency)第12页，讲稿共42张，创作于星期三影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素胞外信号分子对细胞分化的影响：胞外信号分子对细胞分化的影响：胞外信号分子对细胞分化的影响：胞外信号分子对细胞分化的影响：在在在在研研研研究究究究早早早早期期期期胚胚胚胚胎胎胎胎发发发发育育育育过过过过程程程程
18、中中中中发发发发现现现现，一一一一部部部部分分分分会会会会影影影影响响响响周周周周围围围围细细细细胞胞胞胞使使使使其其其其向向向向一一一一定定定定方方方方向向向向分分分分化化化化，这这这这种种种种作作作作用用用用称称称称近近近近端端端端组组组组织织织织的的的的相相相相互互互互作作作作用用用用，也也也也称称称称为为为为胚胚胚胚胎胎胎胎诱诱诱诱导导导导。（如如如如眼眼眼眼的的的的发发发发生生生生：如如如如果果果果把把把把早早早早期期期期的的的的视视视视泡泡泡泡移移移移植植植植在在在在头头头头部部部部的的的的其其其其他他他他部部部部位位位位，也也也也可可可可诱诱诱诱导导导导与与与与之之之之接接接接触
19、触触触的的的的外外外外胚体发育成晶状体）胚体发育成晶状体）胚体发育成晶状体）胚体发育成晶状体）细胞记忆与决定细胞记忆与决定细胞记忆与决定细胞记忆与决定 果蝇成虫盘果蝇成虫盘果蝇成虫盘果蝇成虫盘(imaginal disc)imaginal disc)受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响细胞间的相互作用与位置效应细胞间的相互作用与位置效应细胞间的相互作用与位置效应细胞间的相互作用与位置效应环境对性别决定的影响环境对性别决定的影响环境对性别决定的影响环境对性别决定的影响染色质变化与基
20、因重排对细胞分化的影响染色质变化与基因重排对细胞分化的影响染色质变化与基因重排对细胞分化的影响染色质变化与基因重排对细胞分化的影响第13页，讲稿共42张，创作于星期三细胞分化与胚胎发育细胞分化与胚胎发育同源异型基因同源异型基因（homeotic selector gene，Hox gene）果蝇体节发育中起关键作用的基因群。果蝇体节发育中起关键作用的基因群。果蝇体节发育中起关键作用的基因群。果蝇体节发育中起关键作用的基因群。含有高度保守的含有高度保守的含有高度保守的含有高度保守的180bp180bp组成的组成的组成的组成的DNADNA序列，称同源框。编码序列，称同源框。编码序列，称同源框。编码
21、序列，称同源框。编码6060个氨基酸，形成个氨基酸，形成个氨基酸，形成个氨基酸，形成 螺旋螺旋螺旋螺旋-转角转角转角转角-螺旋结构，与螺旋结构，与螺旋结构，与螺旋结构，与DNADNA序列大沟序列大沟序列大沟序列大沟相互作用，启动基因表达。相互作用，启动基因表达。相互作用，启动基因表达。相互作用，启动基因表达。同源异型基因在染色体上的排列与胚胎发育在时、空序列上同源异型基因在染色体上的排列与胚胎发育在时、空序列上同源异型基因在染色体上的排列与胚胎发育在时、空序列上同源异型基因在染色体上的排列与胚胎发育在时、空序列上是一致的。是一致的。是一致的。是一致的。第14页，讲稿共42张，创作于星期三第二节
22、 癌细胞(Cancer cell)癌细胞的基本特征癌细胞的基本特征癌细胞的基本特征癌细胞的基本特征癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果癌症能治疗吗？癌症能治疗吗？癌症能治疗吗？癌症能治疗吗？第15页，讲稿共42张，创作于星期三一一癌细胞的基本特征癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体内。动物体内 细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为
23、肿瘤细胞(tumor(tumor cell)cell)。具有转移能力的肿瘤称为。具有转移能力的肿瘤称为恶性肿瘤恶性肿瘤（malignancymalignancy）。上）。上皮组织的恶性肿瘤称癌。皮组织的恶性肿瘤称癌。基本生物学特征基本生物学特征基本生物学特征基本生物学特征 体外培养的恶性转化细胞的特征体外培养的恶性转化细胞的特征体外培养的恶性转化细胞的特征体外培养的恶性转化细胞的特征第16页，讲稿共42张，创作于星期三基本生物学特征基本生物学特征细胞生长与分裂失去控制，具有无限增殖能力，成为细胞生长与分裂失去控制，具有无限增殖能力，成为“永生永生”细胞。细胞。具有扩散性具有扩散性 癌癌细细胞胞
24、的的细细胞胞间间粘粘着着性性下下降降，具具有有侵侵润润性性和和扩扩散散性性，这这是是癌癌细细胞胞的基本特征。的基本特征。在分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞，且失去了许多原组在分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞，且失去了许多原组 织细胞的结构和功能。织细胞的结构和功能。细胞间相互作用改变（识别改变；表达水解酶类；产生新的表面抗原）细胞间相互作用改变（识别改变；表达水解酶类；产生新的表面抗原）蛋白表达谱系或蛋白活性改变（胚胎细胞蛋白、端粒酶活性升高）蛋白表达谱系或蛋白活性改变（胚胎细胞蛋白、端粒酶活性升高）mRNAmRNA转转录录谱谱系系的的改改变变（少少数数基基因因表表达达不不同同；突突变变位位点
25、点不不同同，表表型型多变）多变）染色体非整倍性染色体非整倍性第17页，讲稿共42张，创作于星期三体外培养的恶性转化细胞的特征体外培养的恶性转化细胞的特征恶性转化细胞同癌细胞一样具有无限增殖的潜能恶性转化细胞同癌细胞一样具有无限增殖的潜能在体外培养时贴壁性下降在体外培养时贴壁性下降失去接触抑制：失去接触抑制：正正常常细细胞胞生生长长到到彼彼此此相相互互接接触触时时，其其运运动动和和分分裂裂活活动动将将会会停停止，即所谓接触抑制。止，即所谓接触抑制。培养时对血清依赖性降低培养时对血清依赖性降低当将恶性转化细胞注入易感动物体内，往往会形成肿瘤当将恶性转化细胞注入易感动物体内，往往会形成肿瘤第18页，
26、讲稿共42张，创作于星期三二、癌基因与抑癌基因 癌症癌症主要是由携带遗传信息的主要是由携带遗传信息的DNADNA的病理变化而引起的疾病。的病理变化而引起的疾病。与遗传病不同，癌症主要是体细胞与遗传病不同，癌症主要是体细胞DNADNA突变，而不是生殖细胞突变，而不是生殖细胞DNADNA突变。然而由于癌症涉及多个基因位点的突变，因此生殖细突变。然而由于癌症涉及多个基因位点的突变，因此生殖细胞某些位点的突变无疑也会加大致癌的可能性。胞某些位点的突变无疑也会加大致癌的可能性。癌基因癌基因：控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形：控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞癌变。式，能引
27、起正常细胞癌变。抑癌基因抑癌基因实际上是正常细胞增殖过程中的负调控因子，实际上是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的它编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用。（作用。（p53）促进细胞增殖相关基因和抑制细胞增殖相关基因的协同作促进细胞增殖相关基因和抑制细胞增殖相关基因的协同作用，共同调控细胞的正常增殖进程。用，共同调控细胞的正常增殖进程。第19页，讲稿共42张，创作于星期三三、癌症的发生是基因突变积累和自然选择的结果三、癌症的发生是基因突变积累和自然选择的结果肿瘤发生频率低的原因：1 1、绝大多数基因突变位点不会致癌。、绝大多数基
28、因突变位点不会致癌。2 2、癌癌症症的的发发生生一一般般不不是是单单一一基基因因的的突突变变，而而至至少少在在一一个个细细胞胞中中发发生生5-65-6个个基基因因突突变变，才才能能赋赋予予细细胞胞所所有有的的特特征征，即即癌癌细细胞胞不不仅仅增增殖殖速速度度快快，而而且且其其子子代代细细胞胞能能够够逃逃脱脱细细胞胞衰衰老老的的命命运运，取取代代相相邻邻正正常常细细胞胞的的位位置置，不不断断从从血血液液中中获获取取营营养养，进进而而穿穿越基膜与血管壁，在新的组织部位定着、存活与生长。越基膜与血管壁，在新的组织部位定着、存活与生长。第20页，讲稿共42张，创作于星期三四、癌症能治疗吗？传统思路是手
29、术、放疗、化疗传统思路是手术、放疗、化疗癌症治疗新方案癌症治疗新方案 免疫治疗免疫治疗(Immunotherapy)(Immunotherapy)基因治疗基因治疗(Gene therapy)(Gene therapy)抑制癌症促进蛋白的活性抑制癌症促进蛋白的活性 抑制肿瘤血管形成抑制肿瘤血管形成第21页，讲稿共42张，创作于星期三第三节第三节 真核细胞基因表达的调控真核细胞基因表达的调控真核细胞基因表达的调控是多级调控系统，主要发生真核细胞基因表达的调控是多级调控系统，主要发生真核细胞基因表达的调控是多级调控系统，主要发生真核细胞基因表达的调控是多级调控系统，主要发生在四个彼此相对独立的水平上
30、在四个彼此相对独立的水平上在四个彼此相对独立的水平上在四个彼此相对独立的水平上转录水平的调控转录水平的调控加工水平的调控加工水平的调控 第22页，讲稿共42张，创作于星期三一转录水平的调控转录因子与真核生物的基因转录转录因子与真核生物的基因转录DNADNA的甲基化对真核生物基因转录的调控的甲基化对真核生物基因转录的调控核小体与真核生物基因转录的调控核小体与真核生物基因转录的调控第23页，讲稿共42张，创作于星期三转录因子与真核生物的基因转录转录因子与真核生物的基因转录 基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响
31、基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响 TATATATATATATATA盒：位于基因转录起始位点上游盒：位于基因转录起始位点上游盒：位于基因转录起始位点上游盒：位于基因转录起始位点上游-30bp-30bp-30bp-30bp附近。附近。附近。附近。CAATCAATCAATCAAT盒和盒和盒和盒和GCGCGCGC盒：位于盒：位于盒：位于盒：位于TATATATATATATATA盒上游。盒上游。盒上游。盒上游。TATATATATATATATA盒盒盒盒决决决决定定定定转转转转录录录录起起起起始始始始的的的的位位位位点点点点，CAATCAATCAATCAAT盒盒盒盒和和和和GCGCGCGC盒盒盒盒决
32、决决决定定定定RNARNARNARNA聚聚聚聚合合合合酶转录基因的效率。这三种普遍的启动子元件的位置见图第酶转录基因的效率。这三种普遍的启动子元件的位置见图第酶转录基因的效率。这三种普遍的启动子元件的位置见图第酶转录基因的效率。这三种普遍的启动子元件的位置见图第1 1 1 1行。行。行。行。一一一一般般般般情情情情况况况况下下下下，真真真真核核核核生生生生物物物物基基基基因因因因转转转转录录录录，除除除除了了了了需需需需要要要要转转转转录录录录因因因因子子子子和和和和RNARNARNARNA聚聚聚聚合合合合酶酶酶酶，还还还还需需需需要要要要其其其其他他他他蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质因因因因子子子
33、子的的的的参参参参与与与与，以以以以帮帮帮帮助助助助通通通通用用用用转转转转录录录录因因因因子子子子和和和和RNARNARNARNA聚聚聚聚合合合合酶酶酶酶在在在在染染染染色色色色质质质质上上上上组组组组装装装装。这这这这些些些些辅辅辅辅助助助助因因因因子子子子在在在在DNADNADNADNA上上上上的的的的结结结结合合合合元元元元件，通常称为件，通常称为件，通常称为件，通常称为增强子增强子增强子增强子，它们的存在能够显著加强目的基因的转录。，它们的存在能够显著加强目的基因的转录。，它们的存在能够显著加强目的基因的转录。，它们的存在能够显著加强目的基因的转录。第24页，讲稿共42张，创作于星期
34、三转录因子与真核生物的基因转录转录因子与真核生物的基因转录n n典型的转录因子至少包括两个结构域：典型的转录因子至少包括两个结构域：1.1.DNA 结合结构域结合结构域:结合特异结合特异结合特异结合特异DNADNA序列序列序列序列2.2.激活结构域：激活结构域：激活转录激活转录激活转录激活转录 此外，许多转录因子还含有一个促进核蛋白形此外，许多转录因子还含有一个促进核蛋白形此外，许多转录因子还含有一个促进核蛋白形此外，许多转录因子还含有一个促进核蛋白形成二聚体的表面，二聚体的形成是许多不同类型成二聚体的表面，二聚体的形成是许多不同类型成二聚体的表面，二聚体的形成是许多不同类型成二聚体的表面，二
35、聚体的形成是许多不同类型转录因子的共同特征，在基因表达调控中起重要转录因子的共同特征，在基因表达调控中起重要转录因子的共同特征，在基因表达调控中起重要转录因子的共同特征，在基因表达调控中起重要作用。作用。作用。作用。第25页，讲稿共42张，创作于星期三转录因子与真核生物的基因转录转录因子与真核生物的基因转录n n除了激活转录的转录因子之外，还有一些转除了激活转录的转录因子之外，还有一些转录因子起抑制基因转录的作用。录因子起抑制基因转录的作用。n n转录抑制因子也是有两部分组成：转录抑制因子也是有两部分组成：1.1.DNADNA结合结构域结合结构域结合结构域结合结构域2.2.抑制结构域抑制结构域
36、抑制结构域抑制结构域第26页，讲稿共42张，创作于星期三DNADNA的甲基化对真核生物基因转录的调控的甲基化对真核生物基因转录的调控DNADNA甲基化（甲基化（甲基化（甲基化（DNA methylationDNA methylation）与基因表达阻遏有）与基因表达阻遏有）与基因表达阻遏有）与基因表达阻遏有关关关关 基因组印记基因组印记基因组印记基因组印记（genomic imprintinggenomic imprinting）是说明甲基化作用）是说明甲基化作用）是说明甲基化作用）是说明甲基化作用在基因表达中具有重要意义的最好例证，也是哺乳动物所在基因表达中具有重要意义的最好例证，也是哺乳动
37、物所在基因表达中具有重要意义的最好例证，也是哺乳动物所在基因表达中具有重要意义的最好例证，也是哺乳动物所特有的现象。特有的现象。特有的现象。特有的现象。例如：小鼠早期发育中，编码类胰岛素生长因子例如：小鼠早期发育中，编码类胰岛素生长因子例如：小鼠早期发育中，编码类胰岛素生长因子例如：小鼠早期发育中，编码类胰岛素生长因子2 2的基因的基因的基因的基因只在由父亲传递下来的染色体上有活性，编码这种蛋只在由父亲传递下来的染色体上有活性，编码这种蛋只在由父亲传递下来的染色体上有活性，编码这种蛋只在由父亲传递下来的染色体上有活性，编码这种蛋白受体的基因，只在母亲传递下来的染色体上有活性。白受体的基因，只在
38、母亲传递下来的染色体上有活性。白受体的基因，只在母亲传递下来的染色体上有活性。白受体的基因，只在母亲传递下来的染色体上有活性。第27页，讲稿共42张，创作于星期三二加工水平的调控二加工水平的调控n n大部分基因的主要调控过程发生在转录水平上，但大部分基因的主要调控过程发生在转录水平上，但大部分基因的主要调控过程发生在转录水平上，但大部分基因的主要调控过程发生在转录水平上，但也有相当一部分基因表达的调控，不但发生在转录也有相当一部分基因表达的调控，不但发生在转录也有相当一部分基因表达的调控，不但发生在转录也有相当一部分基因表达的调控，不但发生在转录水平上，转录后调控也起到了非常重要的作用。转水平
39、上，转录后调控也起到了非常重要的作用。转水平上，转录后调控也起到了非常重要的作用。转水平上，转录后调控也起到了非常重要的作用。转录后水平的调控或称加工水平的调控，包括以下几录后水平的调控或称加工水平的调控，包括以下几录后水平的调控或称加工水平的调控，包括以下几录后水平的调控或称加工水平的调控，包括以下几个方面：个方面：个方面：个方面：1.1.初始的初始的RNA转录产物的加工转录产物的加工2.2.翻译水平的调控翻译水平的调控第28页，讲稿共42张，创作于星期三初始的初始的RNA转录产物的加工转录产物的加工n n在细胞内在细胞内在细胞内在细胞内mRNAmRNA的前体有两种基本剪接方式：的前体有两种
40、基本剪接方式：的前体有两种基本剪接方式：的前体有两种基本剪接方式：1.1.编码蛋白质的不连续基因通过编码蛋白质的不连续基因通过编码蛋白质的不连续基因通过编码蛋白质的不连续基因通过RNARNA剪接将内含子从剪接将内含子从剪接将内含子从剪接将内含子从mRNAmRNA前前前前体中去除，然后规范地将外显子剪接成成熟的体中去除，然后规范地将外显子剪接成成熟的体中去除，然后规范地将外显子剪接成成熟的体中去除，然后规范地将外显子剪接成成熟的mRNA,mRNA,这种这种这种这种剪接方式称为剪接方式称为剪接方式称为剪接方式称为组成型剪接组成型剪接组成型剪接组成型剪接，通过组成型剪接，一个基因只产生一，通过组成型
41、剪接，一个基因只产生一，通过组成型剪接，一个基因只产生一，通过组成型剪接，一个基因只产生一种成熟的种成熟的种成熟的种成熟的mRNAmRNA，一般也只产生一种蛋白质产物。，一般也只产生一种蛋白质产物。，一般也只产生一种蛋白质产物。，一般也只产生一种蛋白质产物。2.2.可调控的选择性剪接可调控的选择性剪接可调控的选择性剪接可调控的选择性剪接。外显子按照不同的方式剪接在一起，因而。外显子按照不同的方式剪接在一起，因而。外显子按照不同的方式剪接在一起，因而。外显子按照不同的方式剪接在一起，因而可以由同一个基因产生不同的成熟可以由同一个基因产生不同的成熟可以由同一个基因产生不同的成熟可以由同一个基因产生
42、不同的成熟mRNAmRNA，翻译产生不同的蛋白，翻译产生不同的蛋白，翻译产生不同的蛋白，翻译产生不同的蛋白质。质。质。质。第29页，讲稿共42张，创作于星期三翻译水平的调控翻译水平的调控mRNAmRNA的细胞质定位的细胞质定位的细胞质定位的细胞质定位mRNAmRNA翻译的调控翻译的调控翻译的调控翻译的调控mRNAmRNA稳定性的调控稳定性的调控稳定性的调控稳定性的调控 第30页，讲稿共42张，创作于星期三本章小结本章小结细胞分化细胞分化细胞分化的基本概念细胞分化的基本概念影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素全能性全能性全能性全能性:植物、动物植物、动物植物、动物植物、动物因因因因素素素素：胞胞
43、胞胞外外外外信信信信号号号号分分分分子子子子对对对对细细细细胞胞胞胞分分分分化化化化的的的的影影影影响响响响、细细细细胞胞胞胞记记记记忆忆忆忆与与与与决决决决定定定定、受受受受精精精精卵卵卵卵细细细细胞胞胞胞质质质质的的的的不不不不均均均均一一一一性性性性对对对对细细细细胞胞胞胞分分分分化化化化的的的的影影影影响响响响、细细细细胞胞胞胞间间间间的的的的相相相相互互互互作作作作用用用用与与与与位位位位置置置置效效效效应应应应、环环环环境境境境对对对对性性性性别别别别决决决决定的影响、定的影响、定的影响、定的影响、染色质变化与基因重排对细胞分化的影响染色质变化与基因重排对细胞分化的影响染色质变化与
44、基因重排对细胞分化的影响染色质变化与基因重排对细胞分化的影响细胞分化与胚胎发育细胞分化与胚胎发育同源异型基因同源异型基因同源异型基因同源异型基因第31页，讲稿共42张，创作于星期三本章小结本章小结癌细胞癌细胞癌细胞的基本特征癌细胞的基本特征癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果癌症能治疗吗？癌症能治疗吗？第32页，讲稿共42张，创作于星期三本章小结本章小结真核细胞基因表达的调控真核细胞基因表达的调控转录水平的调控转录水平的调控转录水平的调控转录水平的调控1.1.1.1.转录因子与真核生物的基因转录转录因子与真核生物的基因转录
45、转录因子与真核生物的基因转录转录因子与真核生物的基因转录2.2.2.2.DNADNADNADNA的甲基化对真核生物基因转录的调控的甲基化对真核生物基因转录的调控的甲基化对真核生物基因转录的调控的甲基化对真核生物基因转录的调控3.3.3.3.核小体与真核生物基因转录的调控核小体与真核生物基因转录的调控核小体与真核生物基因转录的调控核小体与真核生物基因转录的调控加工水平的调控加工水平的调控加工水平的调控加工水平的调控1.1.初始的初始的初始的初始的RNARNA转录产物的加工转录产物的加工转录产物的加工转录产物的加工2.2.翻译水平的调控翻译水平的调控翻译水平的调控翻译水平的调控第33页，讲稿共42
46、张，创作于星期三第34页，讲稿共42张，创作于星期三第35页，讲稿共42张，创作于星期三n n信号分子的有效作用时间是信号分子的有效作用时间是信号分子的有效作用时间是信号分子的有效作用时间是短暂的，然而细胞可以将这短暂的，然而细胞可以将这短暂的，然而细胞可以将这短暂的，然而细胞可以将这种短暂的作用储存起来并形种短暂的作用储存起来并形种短暂的作用储存起来并形种短暂的作用储存起来并形成长时间的记忆，逐渐向特成长时间的记忆，逐渐向特成长时间的记忆，逐渐向特成长时间的记忆，逐渐向特定方向分化。定方向分化。定方向分化。定方向分化。n n果蝇的成虫盘是一些初级分化果蝇的成虫盘是一些初级分化果蝇的成虫盘是一
47、些初级分化果蝇的成虫盘是一些初级分化的细胞群，在幼虫变态过程中，的细胞群，在幼虫变态过程中，的细胞群，在幼虫变态过程中，的细胞群，在幼虫变态过程中，不同的成虫盘发育为成虫不同不同的成虫盘发育为成虫不同不同的成虫盘发育为成虫不同不同的成虫盘发育为成虫不同的器官，如腿、翅和触角等。的器官，如腿、翅和触角等。的器官，如腿、翅和触角等。的器官，如腿、翅和触角等。第36页，讲稿共42张，创作于星期三uu真核细胞基因表达的调控，主要发生在四个彼此相对真核细胞基因表达的调控，主要发生在四个彼此相对真核细胞基因表达的调控，主要发生在四个彼此相对真核细胞基因表达的调控，主要发生在四个彼此相对独立的水平上：独立的
48、水平上：独立的水平上：独立的水平上：1.1.1.1.转录水平调控转录水平调控转录水平调控转录水平调控：决定某个基因是否会被转录，什么时候转录、决定某个基因是否会被转录，什么时候转录、决定某个基因是否会被转录，什么时候转录、决定某个基因是否会被转录，什么时候转录、并决定转录的频率。并决定转录的频率。并决定转录的频率。并决定转录的频率。2.2.2.2.加工水平调控加工水平调控加工水平调控加工水平调控：决定初始的决定初始的决定初始的决定初始的RNARNARNARNA转录产物如何剪接和加工转录产物如何剪接和加工转录产物如何剪接和加工转录产物如何剪接和加工为成熟的为成熟的为成熟的为成熟的mRNAmRNA
49、mRNAmRNA。3.3.3.3.翻译水平调控翻译水平调控翻译水平调控翻译水平调控：决定某种决定某种决定某种决定某种mRNAmRNAmRNAmRNA是否会真正得到翻译，如能得是否会真正得到翻译，如能得是否会真正得到翻译，如能得是否会真正得到翻译，如能得到翻译，还决定翻译的频率和时间长短。到翻译，还决定翻译的频率和时间长短。到翻译，还决定翻译的频率和时间长短。到翻译，还决定翻译的频率和时间长短。4.4.4.4.翻译后水平调控翻译后水平调控翻译后水平调控翻译后水平调控：在蛋白被翻译后，选择性激活蛋白或使在蛋白被翻译后，选择性激活蛋白或使在蛋白被翻译后，选择性激活蛋白或使在蛋白被翻译后，选择性激活蛋
50、白或使蛋白失活。蛋白失活。蛋白失活。蛋白失活。第37页，讲稿共42张，创作于星期三基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响基因转录水平的控制错综复杂，受多种因素影响n n转录水平的基因表达，对真核生物而言是最重要的调控机制。转录水平的基因表达，对真核生物而言是最重要的调控机制。转录水平的基因表达，对真核生物而言是最重要的调控机制。转录水平的基因表达，对真核生物而言是最重要的调控机制。n n基因转录的调控，关键在于调控基因转录的调控，关键在于调控基因转录的调控，关键在于调控基因转录的调控，关键在于调控RNARN