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基因表现-微生物

2012-10-14 19:27 医学教育网
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基因表现又称基因表达,有时直接以表现或表达来称呼)细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子。生物体内的各种功能蛋白质和酶都是同相应的结构基因编码的。差别基因表达(differentialgeneexpression)指细胞分化过程中,奢侈基因按一定顺序表达,表达的基因数约占基因总数的5%~10%.也就是说,某些特定奢侈基因表达的结果生成一种类型的分化细胞,另一组奢侈基因表达的结果导致出现另一类型的分化细胞,这就是基因的差别表达。其本质是开放某些基因,关闭某些基因,导致细胞的分化。 在特定时间里,很大一部分DNA并不转录成信使RNA,细胞只生产那些代谢需要的酶和其他蛋白质。生物体有决定哪些基因表达,哪些基因不表达的整套调节机制,这是生物生长和分化的基础。基因工程就是研究基因在异体中表达的技术医|学教育网搜集整理。

转录

基因表现的第一步是转录,在RNA聚合酶的催化下,以DNA为模板合成mRNA的过程称为转录(transcription)。在双链DNA中,作为转录模板的链称为模板链(template strand),或反义链(antisensestrand);而不作为转录模板的链称为编码链(coding strand),或有义链(sense strand)。在双链DNA中与转录模板互补的一条DNA链即编码链,它与转录产物的差异仅在于DNA中T变为RNA中的U.在含许多基因的DNA双链中,每个基因的模板链并不总是在同一条链上,亦即一条链可作为某些基因的模板链的,也可是另外一些基因的编码,转录后要进行加工,转录后的加工包括:

剪接

基因表现一个基因的外显子和内含子都转录在一条原始转录物RNA分子中,称为前mRNA(pre-mRNA),又称核内异质RNA(heterogenuous nuclear RNA,huRNA)。因此前mRNA分子既有外显子顺序又有内含子顺序,另外还包括编码区前面及后面非翻译顺序。这些内含子顺序必须除支而把外显子顺序连接起来,才能产生成熟的有功能的mRNA分子,这个过程称为RNA剪接(RNa splicing)。剪切发生在外显子的3‘末端的GT和内含子3’末端与下一个外显子交界的AG处。

加帽

几乎全部的真核 mRNa 端都具“帽子”结构。虽然真核生物的mRNA的转录以嘌呤核苷酸三磷酸(pppAG或pppG)领头,但在5‘端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸(m7GpppAGpNp)。mNRA5’端的这种结构称为帽子(cap)。不同真核生物的mRNA具有不同的帽子。 mRNA的帽结构功能:

①能被核糖体小亚基识别,促使mRNA和核糖体的结合;

②m7Gppp结构能有效地封闭RNa 5‘末端,以保护mRNA免疫5’核酸外切酶的降解,增强mRNA的稳定。

加尾

大多数真核生物的mRNA 3‘末端都有由100~200个A组成的Poly(A)尾巴。Poly(A)尾不是由DNA编码的,而是转录后的前mRNA以ATP为前体,由RNA末端腺苷酸转移酶,即Ploy(A)聚合酶催化聚合到3’末端。加尾并非加在转录终止的3‘末端,而是在转录产物的3’末端,由一个特异性酶识别切点上游方向13~20碱基的加尾识别信号AAUAAA以及切点下游的保守顺序GUGUGUG,把切点下游的一段切除,然后再由Poly(A)聚合酶催化,加上Poly(A)尾巴,如果这一识别信号发生突变,则切除作用和多聚腺苷酸化作用均显著降低。mRNAPoly(A)尾的功能是:

①可能有助mRNA从核到细胞质转运;

②避免在细胞中受到核酶降解,增强mRNA的稳定性。

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