基因表達(dá)和調(diào)控

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(jī)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(gè)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(gè)核苷酸或堿基的變化稱為點(diǎn)突變。在一個(gè)基因內(nèi)發(fā)生的點(diǎn)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(gè)堿基的插入和缺失一種堿基被另一種替換點(diǎn)突變——替換同義突變錯(cuò)義突變點(diǎn)突變——替換錯(cuò)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(gè)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(diǎn)突變——插入或缺失會(huì)造成翻譯過程中其下游的三聯(lián)密碼子都被錯(cuò)讀，產(chǎn)生完全錯(cuò)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(cuò)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(jī)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€(gè)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(jìn)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(jìn)入腸道后，大腸桿菌會(huì)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(huì)分泌b-半乳糖苷酶；相反，含有乳糖時(shí)，會(huì)合成b-半乳糖苷酶，使乳糖水解。經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(jìn)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