生物化學(xué)與分子生物學(xué):本章提要

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基因表達(dá)是基因經(jīng)過一系列步驟表現(xiàn)出其生物功能的整個(gè)過程，是受著嚴(yán)密、精確調(diào)控的�；蚪M含有生物體生存、發(fā)育、活動(dòng)和繁殖所需要的全部遺傳信息，但這些遺傳信息并不同時(shí)全部都表達(dá)出來。不同的組織細(xì)胞、細(xì)胞分化發(fā)育不同時(shí)期，基因表達(dá)的種類和強(qiáng)度各不相同，決定著細(xì)胞的形態(tài)和功能；生物體能適應(yīng)環(huán)境變化改變自身的基因表達(dá)以利生存，因而基因表達(dá)調(diào)控也是生命本質(zhì)之所在。某些基因表達(dá)不大受環(huán)m.zxtf.net.cn/rencai/境影響，稱為組成性表達(dá)；其中某些基因表達(dá)產(chǎn)物是細(xì)胞或生物體整個(gè)生命過程中都持續(xù)需要而必不可少的，這類基因稱為看家基因。另一類基因表達(dá)易隨環(huán)境信號(hào)而變化，稱為適應(yīng)性表達(dá)。環(huán)境變化，使基因表達(dá)水平提高者稱為誘導(dǎo)，使基因表達(dá)水平降低者稱為阻遏。

基因表達(dá)調(diào)控可以在復(fù)制、擴(kuò)增、基因激活、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯和翻譯后等多級(jí)水平上行，但mRNA轉(zhuǎn)錄起始是基因表達(dá)調(diào)控的基本控制點(diǎn)。轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控的實(shí)質(zhì)是DNA－蛋白質(zhì)/蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)間的相互作用對RNA聚合酶活性的影響。調(diào)控結(jié)果使基因表達(dá)水平提高的稱為正性調(diào)控(上調(diào))，使基因表達(dá)水平降低者為負(fù)性調(diào)控(下調(diào))。在同一條核酸鏈上起調(diào)控基因表達(dá)作用的核酸序列稱為順式作用元件；能對不同核酸鏈上的基因表達(dá)起調(diào)控作用的蛋白質(zhì)稱反式作用因子或轉(zhuǎn)錄因子。核酸鏈上的順式作用m.zxtf.net.cn/sanji/元件與反式作用蛋白因子相互作用而調(diào)控基因表達(dá)。

多數(shù)原核生物的基因按功能相關(guān)性串連排列共同組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控單位棗操縱元。第一個(gè)闡明的操縱元是1ac操縱元。操縱元最基本的組成元件有：受調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因群、啟動(dòng)子、操縱子、調(diào)控基因和終止子。有的操縱元還含有衰減子。在同一啟動(dòng)子控制下，從結(jié)構(gòu)基因群轉(zhuǎn)錄合成多順反子mRNA，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)表達(dá)。由調(diào)控基因編碼合成的調(diào)控蛋白作用于操縱子序列，起到阻遏基因表達(dá)作用的稱阻遏蛋白，起促進(jìn)基因表達(dá)者為激活蛋白。調(diào)控蛋白可受特定的小分子作用發(fā)生變構(gòu)而改變其對操縱子的作用，這是許多原核基因適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化，改變表達(dá)水平的機(jī)理所在。

真核基因組比原核大得多，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，含有許多重復(fù)序列，基因組的大部分序列不是為蛋白質(zhì)編碼的，而為蛋白質(zhì)編碼的基因絕大多數(shù)是不連續(xù)的。真核生物基本上是采取逐個(gè)基因調(diào)控表達(dá)的形式。真核基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)更多，轉(zhuǎn)錄前可以有基因的擴(kuò)增或重排，并涉及染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變、基因激活過程。轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的方式也很多，但仍以轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控為主。正性調(diào)控是真核基因調(diào)控的主導(dǎo)方面，RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄活性依賴于基本轉(zhuǎn)錄因子，在轉(zhuǎn)錄前先形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，其轉(zhuǎn)錄效率受許多蛋白因子的影響，協(xié)調(diào)表達(dá)更為復(fù)雜。目前對真核基因表達(dá)調(diào)控的認(rèn)識(shí)和研究還只處在初級(jí)階段。