基因表達調(diào)控的基本概念“衡水杯”一等獎

生物化學重慶醫(yī)藥高等?？茖W校張靜文基因表達調(diào)控的概念基因（gene）一段編碼蛋白質(zhì)多肽鏈和功能RNA的DNA片段?；蚪M(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(diào)節(jié)機制控制下，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯，產(chǎn)生有生物活性的蛋白質(zhì)或成熟的rRNA和tRNA的過程?；虮磉_基因表達＝轉(zhuǎn)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(fā)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(xiàn)為與分化、發(fā)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(fā)育過程中，一種基因產(chǎn)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(xiàn)，這就是基因表達的空間特異性(spatialspecificity)?；虮磉_伴隨時間或階段順序所表現(xiàn)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(diào)控是指細胞或生物體在接受內(nèi)外環(huán)境信號刺激時或適應環(huán)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(nèi)的基因如何被表達成為有功能的蛋白質(zhì)（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(huán)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(xù)表達，不易受環(huán)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(huán)境因素影響較小，而是在生物體各個生長階段的大多數(shù)、或幾乎全部組織中持續(xù)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(diào)控的。

（二）誘導和阻遏表達有些基因的表達受到環(huán)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(huán)境，例如與適宜溫度下生活相比較，在冷或熱環(huán)境下適應生活的動物，其肝臟合成的蛋白質(zhì)圖譜就有明顯的不同；長期攝取不同的食物，體內(nèi)合成代謝酶類的情況也會有所不同。所以，基因表達調(diào)控是生物適應環(huán)境生存的必需。

在特定環(huán)境信號刺激下，相應的基因被激活，基因表達產(chǎn)物增加，這種基因稱為可誘導基因。

是指在特定環(huán)境因素刺激下，可誘導基因被激活，從而使基因的表達產(chǎn)物增加。如：DNA發(fā)生損傷時，修復酶的基因被誘導激活。誘導表達

如果基因?qū)Νh(huán)境信號應答時被抑制，這種基因是可阻遏基因?？勺瓒艋虮磉_產(chǎn)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(xié)調(diào)一致、共同表達，即為協(xié)同表達(coordinateexpression)。這種調(diào)節(jié)稱為協(xié)同調(diào)節(jié)(coordinateregulation)。

四、基因表達調(diào)控的生物學意義

(一)適應環(huán)境、維持生長和增殖生物體賴以生存的外環(huán)境是在不斷變化的，為了生存，所有活細胞都必須對外環(huán)境變化作出適當反應，調(diào)節(jié)代謝，以適應環(huán)境變化。通過一定的程序調(diào)控基因的表達，可使生物體表達出合適的蛋白質(zhì)分子，以便更好地適應環(huán)境，維持其生長和增殖。

(二