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文檔簡介
生物化學重慶醫藥高等專科學校張靜文基因表達調控的概念基因(gene)一段編碼蛋白質多肽鏈和功能RNA的DNA片段。基因組(genome)一個細胞或病毒所攜帶的全部遺傳信息或整套基因。一、基因、基因組、基因表達的概念典型的基因表達是儲存遺傳信息的基因,在一定調節機制控制下,經過轉錄、翻譯,產生有生物活性的蛋白質或成熟的rRNA和tRNA的過程。基因表達基因表達=轉錄+翻譯
二、基因表達的特征
(一)時間特異性按功能需要,某一特定基因的表達嚴格按一定的時間順序發生,稱之為基因表達的時間特異性(temporalspecificity)。
多細胞生物基因表達表現為與分化、發育階段一致的時間性,因此又稱階段特異性(stagespecificity)。(二)空間特異性在個體生長、發育過程中,一種基因產物在個體的不同組織或器官表達,即在個體的不同空間出現,這就是基因表達的空間特異性(spatialspecificity)。基因表達伴隨時間或階段順序所表現出的這種空間分布差異,實際上是由細胞在器官的分布所決定的,因此基因表達的空間特異性又稱細胞特異性(cellspecificity)或組織特異性(tissuespecificity)。
三、基因表達的方式基因表達調控是指細胞或生物體在接受內外環境信號刺激時或適應環境變化的過程中在基因表達水平上做出應答的分子機制,即位于基因組內的基因如何被表達成為有功能的蛋白質(或RNA),在什么組織表達,什么時候表達,表達多少等。按對刺激的反應性,基因表達的方式分為:基本(或組成性)表達誘導或阻遏表達(一)基本表達(不易受環境因素的影響)某些基因在一個生物個體的幾乎所有細胞中持續表達,不易受環境條件的影響,通常被稱為管家基因(housekeepinggene)。管家基因的表達水平受環境因素影響較小,而是在生物體各個生長階段的大多數、或幾乎全部組織中持續表達,或變化很小。這類基因表達被視為基本(或組成性)基因表達(constitutivegeneexpression)。組成性基因表達只受到啟動序列或者啟動子與RNA聚合酶相互作用的影響。
組成性基因表達也是相對的,而不是一成不變的,其表達強弱也是受一定機制調控的。
(二)誘導和阻遏表達有些基因的表達受到環境變化的誘導和阻遏(適應性表達)
改變基因表達的情況以適應環境,例如與適宜溫度下生活相比較,在冷或熱環境下適應生活的動物,其肝臟合成的蛋白質圖譜就有明顯的不同;長期攝取不同的食物,體內合成代謝酶類的情況也會有所不同。所以,基因表達調控是生物適應環境生存的必需。
在特定環境信號刺激下,相應的基因被激活,基因表達產物增加,這種基因稱為可誘導基因。
是指在特定環境因素刺激下,可誘導基因被激活,從而使基因的表達產物增加。如:DNA發生損傷時,修復酶的基因被誘導激活。誘導表達
如果基因對環境信號應答時被抑制,這種基因是可阻遏基因。可阻遏基因表達產物降低的過程稱為阻遏(repression)。如:周圍有充足的葡萄糖,細菌就可以利用葡萄糖作能源和碳源,不必更多去合成利用其它糖類的酶類,如乳糖操縱子被阻遏、關閉。
在一定機制控制下,功能上相關的一組基因,無論其為何種表達方式,均需協調一致、共同表達,即為協同表達(coordinateexpression)。這種調節稱為協同調節(coordinateregulation)。
四、基因表達調控的生物學意義
(一)適應環境、維持生長和增殖生物體賴以生存的外環境是在不斷變化的,為了生存,所有活細胞都必須對外環境變化作出適當反應,調節代謝,以適應環境變化。通過一定的程序調控基因的表達,可使生物體表達出合適的蛋白質分子,以便更好地適應環境,維持其生長和增殖。
(二
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