基因表達調控-基因表達調控的概念與基本原理（生物化學）

基因表達調控生物化學基因表達調控的概念與基本原理生物化學1961年，法國科學家F.Jacob和J.Monod通過研究大腸桿菌乳糖代謝的調節(jié)機制，提出了著名的操縱子學說，從而開創(chuàng)了基因表達調控研究的新紀元。對基因表達調控的研究是目前分子生物學領域最重要的研究內容之一。一、基因表達調控的概念

(一)基因表達及其特點

基因表達有關的概念何謂基因？基因是攜帶特定遺傳信息的DNA片段?；蚴巧矬w的遺傳信息單位，經(jīng)過DNA復制，將遺傳信息準確的傳遞到子代，通過轉錄、翻譯進行表達?；蚪M：來自一個生物體的一整套遺傳物質。對所有原核細胞而言，它們的基因組就是單個的環(huán)狀染色體所含的全部基因。對真核生物而言，基因組就是指一個生物體的染色體所包含的全部DNA，通常又稱為染色體基因組。不同生物的基因組含有不同數(shù)量的基因。細菌的基因組約含4000個基因。人類基因組含約2萬-3萬個基因。1.基因表達：是指基因轉錄及翻譯的過程，即：生成具有特異生物功能產物的過程。（蛋白質、各種RNA）。2.基因表達的時間性及空間性（1）時間特異性某一特定基因的表達嚴格按特定的時間順序發(fā)生，稱之為基因表達的時間特異性。多細胞生物基因表達的時間特異性又稱階段特異性。（2）空間特異性某種基因產物在個體按不同組織空間順序出現(xiàn)，稱之為基因表達的空間特異性?？臻g特異性是由細胞在器官的分布決定的，故又稱細胞或組織特異性。（二）基因表達調控的基本概念基因表達調控是細胞通過多種機制增加或降低特定基因產物的過程，也稱為基因調節(jié)?；虮磉_調控可以從基因的激活到蛋白質的合成的各個階段包括：基因激活、轉錄起始、轉錄后加工、蛋白質翻譯、翻譯后加工等。

盡管基因表達調空可以發(fā)生在遺傳信息的任何環(huán)節(jié)，但發(fā)生在轉錄水平，尤其是轉錄起始水平的調節(jié)，對基因表達起著至關重要的作用，即轉錄起始是基因表達的基本控制點。也就是說轉錄起始的基因表達調控為最重要的，研究的也是最清楚的。二、基因表達調控的基本原理在某一特定時期或生長階段，基因組中只有小部分基因處于表達狀態(tài)。例如，大腸桿菌通常只有約有5%的基因處于高水平轉錄活性狀態(tài)，其余大多數(shù)基因不表達，或表達水平極低。隨著組織細胞及個體發(fā)育階段的不同，或內環(huán)境的變化的不同，處于轉錄激活狀態(tài)的基因的種類和數(shù)目以及基因表達的模式也會發(fā)生相應的改變。（一）基本表達某些基因產物對生命全過程都是必需的，這類基因在一個生物個體中幾乎在所有細胞中持續(xù)表達，通常稱為管家基因。

管家基因表達水平受環(huán)境因素影響較小，而是在個體各個生長階段的大多數(shù)幾乎在全部組織中持續(xù)表達，或變化很小。分子遺傳學將這類表達稱為基本表達?？勺瓒舻幕颍夯驅Νh(huán)境信號應答時被抑制。

奢侈基因：基因表達極易受環(huán)境的影響可誘導基因：在特定環(huán)境信號刺激下，相應的基因被激活，基因表達、產物增加。（二）差別基因表達指細胞分化過程中，奢侈基因按一定順序表達。本質是開放某些基因、關閉另一些基因能被表達的基因約占基因總數(shù)的5%～10%（三）基因表達調控的意義1.有利于物種適應環(huán)境。2.維持生長和繁殖。3.維持個體發(fā)育和分化。真、原核生物表達調控的差異

轉錄調控往往涉及許多轉錄因子間的、蛋白因子與DNA間的相互作用，存在著復雜的機制調