基因表达调控的基本概念“衡水杯”一等奖

生物化学重庆医药高等专科学校张静文基因表达调控的概念基因（gene）一段编码蛋白质多肽链和功能RNA的DNA片段。基因组(genome)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。一、基因、基因组、基因表达的概念典型的基因表达是储存遗传信息的基因，在一定调节机制控制下，经过转录、翻译，产生有生物活性的蛋白质或成熟的rRNA和tRNA的过程。基因表达基因表达＝转录＋翻译

二、基因表达的特征

(一)时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性(temporalspecificity)。

多细胞生物基因表达表现为与分化、发育阶段一致的时间性，因此又称阶段特异性(stagespecificity)。(二)空间特异性在个体生长、发育过程中，一种基因产物在个体的不同组织或器官表达，即在个体的不同空间出现，这就是基因表达的空间特异性(spatialspecificity)。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布所决定的，因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性(cellspecificity)或组织特异性(tissuespecificity)。

三、基因表达的方式基因表达调控是指细胞或生物体在接受内外环境信号刺激时或适应环境变化的过程中在基因表达水平上做出应答的分子机制，即位于基因组内的基因如何被表达成为有功能的蛋白质（或RNA），在什么组织表达，什么时候表达，表达多少等。按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：基本（或组成性）表达诱导或阻遏表达（一）基本表达（不易受环境因素的影响）某些基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，不易受环境条件的影响，通常被称为管家基因(housekeepinggene)。管家基因的表达水平受环境因素影响较小，而是在生物体各个生长阶段的大多数、或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。这类基因表达被视为基本（或组成性）基因表达(constitutivegeneexpression)。组成性基因表达只受到启动序列或者启动子与RNA聚合酶相互作用的影响。

组成性基因表达也是相对的，而不是一成不变的，其表达强弱也是受一定机制调控的。

（二）诱导和阻遏表达有些基因的表达受到环境变化的诱导和阻遏（适应性表达）

改变基因表达的情况以适应环境，例如与适宜温度下生活相比较，在冷或热环境下适应生活的动物，其肝脏合成的蛋白质图谱就有明显的不同；长期摄取不同的食物，体内合成代谢酶类的情况也会有所不同。所以，基因表达调控是生物适应环境生存的必需。

在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。

是指在特定环境因素刺激下，可诱导基因被激活，从而使基因的表达产物增加。如：DNA发生损伤时，修复酶的基因被诱导激活。诱导表达

如果基因对环境信号应答时被抑制，这种基因是可阻遏基因。可阻遏基因表达产物降低的过程称为阻遏(repression)。如：周围有充足的葡萄糖，细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类的酶类，如乳糖操纵子被阻遏、关闭。

在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协同表达(coordinateexpression)。这种调节称为协同调节(coordinateregulation)。

四、基因表达调控的生物学意义

(一)适应环境、维持生长和增殖生物体赖以生存的外环境是在不断变化的，为了生存，所有活细胞都必须对外环境变化作出适当反应，调节代谢，以适应环境变化。通过一定的程序调控基因的表达，可使生物体表达出合适的蛋白质分子，以便更好地适应环境，维持其生长和增殖。

(二