基因表達
gene expression
定義:通過轉錄和翻譯,把DNA分子編碼的遺傳信息轉變成蛋白質的過程。
學科:醫學遺傳學_分子遺傳學_基因表達的調控
相關名詞:負調控基因 沉默基因間抑制
圖片來源:視覺中國
細胞中的細胞核,直徑隻有約0.01毫米,其内部卻容納着全長可達2米的脫氧核糖核酸(DNA)。DNA是由脫氧核糖、磷酸和堿基構成的長鍊分子,構成了雙螺旋結構。
組成DNA的堿基共有4種。通過這4種堿基的不同排列,就能記錄下在體内發揮各種功能的各種蛋白質的信息,就像是設計圖紙。DNA中記錄有蛋白質信息的片段,被稱為基因。基因由父母遺傳給子女,因此子女會有很多與父母相似的特征。
基因零散地分布于DNA中,人類的基因僅占DNA全部序列的約2%。從獲取基因信息到合成蛋白質的過程,稱為基因表達。
存在于細胞表面的被稱為膜蛋白的蛋白質,是調節基因表達時機和表達量的開關。膜蛋白與特殊的分子(如激素)結合後,就會打開開關。膜蛋白能夠使其他蛋白質性質改變,也有使特定的物質(如鈣離子)通過的功能。開關打開,指的是膜蛋白此前沒有處于工作狀态的各種功能被激活(活化)了。
活化的細胞表面膜蛋白會活化細胞内的某些蛋白質,這些被活化的蛋白質随之又繼續活化其他的特定蛋白質。這樣,細胞内的蛋白質便發生級聯活化。最終,一種特殊的蛋白質——RNA聚合酶被激活。激活後的RNA聚合酶可與DNA結合并讀取基因信息,合成信使RNA(mRNA)。随後,細胞将讀取的基因信息(mRNA)作為模版,啟動制造蛋白質的一連串機制,從而合成所需的蛋白質。
人類大約有2萬個基因,人體内的細胞都擁有全部基因。但是,并非所有的基因都進行表達,各細胞隻表達自己需要的基因。例如,和眼睛功能相關的基因隻在眼内表達,在耳朵的細胞中則不表達。另外有一些基因是維持細胞活動所必需的,它們在多數細胞中都進行表達,被稱為持家基因,或稱管家基因。
蛋白質的種類很多,各自具有獨特的功能。人體内有皮膚、心髒、肝髒等功能各異的器官與組織,就是基因表達不同而形成的。換句話說,這是通過合成不同的蛋白質,進而形成具有不同性質的各種細胞而實現的。
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