基因表達(dá)和調(diào)控現(xiàn)代生物學(xué)導(dǎo)論

10基因表達(dá)和調(diào)控10.1基因突變10.2原核生物基因的表達(dá)與調(diào)控10.3真核生物基因的表達(dá)與調(diào)控10.4基因與人類疾病10.5HIV的結(jié)構(gòu)與分子遺傳機制細(xì)胞中核酸序列的改變通過基因表達(dá)有可能導(dǎo)致生物遺傳特征的變化。這種核酸序列的變化稱為基因突變(mutation)。10.1基因突變基因突變可以是DNA序列中單個核苷酸或堿基發(fā)生改變，也可以是一段核酸序列的改變。DNA序列中涉及單個核苷酸或堿基的變化稱為點突變。在一個基因內(nèi)發(fā)生的點突變通常有兩種情況：一是一種堿基或核苷酸被另一種堿基或核苷酸所替換；二是一個堿基的插入和缺失一種堿基被另一種替換點突變——替換同義突變錯義突變點突變——替換錯義突變的例子——鐮狀細(xì)胞貧血癥編碼血紅蛋白b肽鏈上一個決定谷氨酸的密碼子GAA變成了GUA，使得b肽鏈上的谷氨酸變成了纈氨酸，引起了血紅蛋白的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了根本的改變點突變——插入或缺失會造成翻譯過程中其下游的三聯(lián)密碼子都被錯讀，產(chǎn)生完全錯誤的肽鏈或肽鏈合成提前終止?；蛲蛔兊脑蚨喾N多樣：DNA復(fù)制錯誤造成堿基的替換、插入或缺失等自發(fā)突變外界因素如某些化學(xué)物質(zhì)［誘變劑］、紫外線、電離輻射等也可能誘導(dǎo)基因突變的發(fā)生DNA損傷或突變的修復(fù)機制基因突變改變了蛋白質(zhì)（酶）的結(jié)構(gòu)與功能，可能使生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、代謝過程和生理功能等特征發(fā)生改變，嚴(yán)重的突變則影響生物體的生活力或?qū)е律飩€體的死亡。DNA轉(zhuǎn)錄和RNA翻譯，即遺傳信息從基因流向RNA又流向蛋白質(zhì)的過程總稱為基因表達(dá)基因表達(dá)可以在不同的水平上進行調(diào)控，如控制基因的開啟、關(guān)閉和活性的大小，影響和控制轉(zhuǎn)錄和翻譯等都屬于基因表達(dá)的調(diào)控在高度復(fù)雜的生物細(xì)胞及其多種多樣的代謝過程中，基因的表達(dá)是高度有序的。10.2原核生物基因的表達(dá)和調(diào)控乳糖操縱子學(xué)說乳糖進入腸道后，大腸桿菌會立刻制造出一些特殊的酶，其中最主要的為b-半乳糖苷酶，來吸收和利用作為細(xì)胞能源的乳糖。法國科學(xué)家Monod和Jacob發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在不含乳糖的葡萄糖培養(yǎng)基中不會分泌b-半乳糖苷酶；相反，含有乳糖時，會合成b-半乳糖苷酶，使乳糖水解。經(jīng)過一系列的實驗后，他們又發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌在沒有乳糖的環(huán)境中不產(chǎn)生編碼b-半乳糖苷酶的mRNA。1961年，他們提出了一種模型即乳糖操縱子學(xué)說。乳糖操縱子學(xué)說結(jié)構(gòu)基因：編碼b-半乳糖苷酶（Z）、透性酶（Y）和硫半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶（A）的基因。操縱子：包括啟動子、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因、阻遏蛋白乳糖+阻遏蛋白，改變阻遏蛋白的形狀原核生物——操縱子，真核生物——？10.3真核生物基因的表達(dá)和調(diào)控真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性：（1）真核生物具有由核膜包被的細(xì)胞核，其基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中，而翻譯則發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中（2）真核生物基因數(shù)目比原核生物多，大多數(shù)基因除了有不起表達(dá)作用的內(nèi)含子，另外還有更多調(diào)節(jié)基因表達(dá)的非編碼序列，真核生物所轉(zhuǎn)錄的前體mRNA必須經(jīng)過加工成熟后才進入表達(dá)階段。真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性真核生物基因表達(dá)與調(diào)控的復(fù)雜性：(3)真核生物染色質(zhì)由DNA與5種組蛋白結(jié)合組成，它們折疊和纏繞形成核小體，核小體及染色質(zhì)進一步折疊纏繞形成超級結(jié)構(gòu)狀態(tài)的細(xì)胞分裂中期染色體。染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)對基因的表達(dá)起總體控制作用。（4）化學(xué)信號包括某些激素的誘導(dǎo)控制作用。（5）基因組內(nèi)DNA的化學(xué)修飾（6）發(fā)育過程中高度分化的機制真核生物基因表達(dá)的調(diào)控可發(fā)生在不同水平上10.4基因與人類疾病精妙的基因表達(dá)和調(diào)控機制，保證了細(xì)胞中DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯和各種代謝反應(yīng)的高效和有序性，從而保證了生命的健康。由于環(huán)境因素，或遺傳因素，或環(huán)境與遺傳因素的相互作用等，都可能導(dǎo)致基因突變的發(fā)生，也可能導(dǎo)致基因表達(dá)調(diào)控的失常。其結(jié)果便造成了某些與基因相關(guān)的人類疾病的發(fā)生。從分子水平來解釋某些與基因表達(dá)相關(guān)的人類重大疾病為基因診斷和治療提供了依據(jù)。癌癥癌是細(xì)胞生長與分裂失控引起的疾病，其根源是體細(xì)胞中調(diào)節(jié)細(xì)胞生長與分裂的基因異常表達(dá)?？刂萍?xì)胞生長與分裂的基因發(fā)生突變可以是隨機自發(fā)的突變，更多的是一些環(huán)境因子作用的結(jié)果。例如，某些致癌因子、化學(xué)誘變劑、X射線、放射性輻射、病毒感染等都可能引起基因發(fā)生突變，使細(xì)胞生長與分裂失控，從而引發(fā)癌癥。逆轉(zhuǎn)錄病毒癌基因病毒的多種復(fù)制方式病毒學(xué)家Temin：逆轉(zhuǎn)錄RNADNAVarmus和Bishop：RSV中的src基因第一個癌基因1987年諾貝爾獎癌基因起源于原癌基因原癌基因是一些與調(diào)節(jié)和控制細(xì)胞生長、分裂和細(xì)胞周期相關(guān)的基因。原癌基因的結(jié)構(gòu)變化或者失控就會演變成癌基因。4種類型的突變癌的發(fā)生是一個多次突變積累的復(fù)雜過程細(xì)胞凋亡發(fā)生異常10.真5H堤IV的鍋結(jié)構(gòu)與鼻分子遺攜傳機制艾滋病的剝英文縮寫什AIDS允的全稱為就獲得性免科疫缺陷綜走合癥（a止cqui驕red嘉immu倍ned餐efic攝ienc筒ysy咽ndro概me）。引起艾異滋病的網(wǎng)元兇是知一種人暫類免疫儲缺陷病五毒HIV的厭結(jié)構(gòu)HIV看的分子刃遺傳過罩程HIV匆基因組毛（RN知A）進差入T淋鐮巴細(xì)胞短，在逆仁轉(zhuǎn)錄酶悔的作用軋下，以騰HIV筋的RN修A為模夢板，產(chǎn)什生了與饒RNA錢互補的墳DNA排鏈。前病毒D悠NA轉(zhuǎn)錄皇生成新的敵RNA片溝段，同時插合成衣殼句蛋白等，在宿主細(xì)誕胞中，新譽合成的R焰NA、逆哀轉(zhuǎn)錄酶及志蛋白質(zhì)等萬又裝配生揚成更多的欣病毒顆粒葛，它們以出筆芽的方式氏從宿主細(xì)閑胞中釋放擦出來，又傲去攻擊其著他的T淋罵巴細(xì)胞。細(xì)胞中穿核酸序蘇列的改墨變稱為晌基因突抖變，它渾有可能阿導(dǎo)致生默物遺傳免特征的記變化。胸DNA劣序列中問涉及單拐個核苷寨酸或堿求基的變插化稱為辯點突變販，點突桂變包括握堿基或并核苷酸程的替換辛和插入冰或缺失良。醬乳糖操伐縱子學(xué)禁說解釋子了大腸菌桿菌細(xì)絞胞中編脆碼b-嶄半乳糖餓苷酶基攝因表達(dá)哄的調(diào)控感原理。篇絕大多僅數(shù)真核桂生物細(xì)歌胞不存信在類似廊于原核舍生物的臘操縱子絡(luò)。真核線生物細(xì)鳴胞基因圖的表達(dá)駁調(diào)控要雪比原核扭生物復(fù)汪雜得多止，且可編以發(fā)生袍在不同茂的水平像上。哥癌是堆細(xì)胞生羨長與分記裂失控驅(qū)引起的撲疾病，分其根源把是體細(xì)掩胞中調(diào)橋節(jié)細(xì)胞給生長與泳分裂的撫基因異晝常表達(dá)大。引起扮艾滋病耍的元兇響是一種配人類免爆疫缺陷當(dāng)病毒H擋IV，芬HIV痛基因組醒（RN參A）進千入T淋館巴細(xì)胞疫，逆轉(zhuǎn)炎錄產(chǎn)生匪與RN鋪A互補串的DN燈A鏈。往前病毒響DNA負(fù)轉(zhuǎn)錄生躍成新的鞋RNA獵片段，伙同時合咐成衣殼目蛋白等割，在宿販主細(xì)胞殼中裝配碎生成更映多的病享毒顆粒紡，以出啊芽的方窗式從宿瘦主細(xì)胞毯中釋放賤出來，馬又去攻跪擊其他框的T淋蜘巴細(xì)胞貌。本章摘狠要謝謝觀看/歡迎下膨載BY晉FAI駁TH筋I(lǐng)M夫EAN涉A獻(xiàn)VIS筐ION士OF漢GO還OD蟻ONE跡CH符ERI促SHE能SA蒸ND餅THE傘