跳转到内容

细胞生物学/基因/基因表达

来自维基教科书,开放的书籍,开放的世界

基因表达是解码细胞中 DNA 信息的第一阶段。它是一个基因表达导致蛋白质的产生。

基因表达是如何发生的?

基因表达是一个复杂的过程。它受一系列机制的调节。

基因表达从 DNA 转录开始,产生信使 RNA (mRNA)。这由 RNA 聚合酶酶完成,它产生 mRNA。原核生物中的 mRNA 与几个负责翻译蛋白质的核糖体相连。

在真核生物中,由 DNA 制成的 mRNA 是不成熟的,称为 pre-mRNA。pre-mRNA 丢失非编码部分(称为外显子),成熟为 mRNA。mRNA 与粗面内质网 (RER) 上的核糖体结合,在那里进行翻译。翻译是在形成新的多肽时完成的。遗传密码确实说明了多肽的顺序,但它没有给出其三维结构的线索。三维结构由翻译后过程给出。

翻译发生在转录之后,其中蛋白质合成机器开始工作,并使用其工具读取 RNA 中的信息。

有一些基因被认为没有编码蛋白质。然而,它们在细胞中充当调节序列。在这种情况下,序列可以增强编码(称为“增强子”)或抑制(称为“阻遏物”)。当蛋白质与这些基因、底物或激素结合时,它们会结合在一起。

在多细胞生物中,只有某些细胞会产生特定类型的蛋白质;例如:血红蛋白在哺乳动物(包括人类)的每个细胞中都被编码,但只有红细胞的前体被允许表达它(红细胞不允许表达它,因为它们失去了细胞核)。然而,增强子和阻遏物存在于哺乳动物的每个细胞中。


遗传信息

在自然界中,所有活细胞中都存在信息。不同的文化经常研究这些信息,并使用各种记录技术来展示它。古埃及人尤其提到过这些信息及其记录,称之为“属性提供者”,并将其确定为 ||| 指代多个,这早于人类记录关于自然界的已知事物。

在关于这种“生命信息之钥”来源的埃及文字中,通常还有一些其他符号。其中包括双重、水和扭曲亚麻的灯芯。但对于现代科学来说,最中心的是蛇形的决定符,它在生命极限的意思是蠕虫或蛇。这个极限,水,是“N”,意味着某物或某人是存在的本质,希腊人将其称为“esse”或“ens”,在今天的英语中称为“本质”。

在人类学中,基因表达的语言根源于肯尼亚的奥迪汉博·西昂格拉称为“rieko”和瑞士的杰里米·纳比称为“宇宙蛇”的知识来源。西昂格拉和纳比不仅是文化专家,而且接受过沟通和表达方面的培训。从他们两人那里,关键是“三个字母的词”。

在细胞生物学中发现的三个字母的词的字母表中,有有机碱基,即腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T)。正是这些碱基的三个字母组合形成了我们称之为分子生物学遗传密码的“词典”。

密码系统使遗传信息的传递得以编码,在分子水平上,通过基因传递。

什么是基因?基因是 DNA 中产生功能性 RNA 分子的区域。如果 DNA 的某个区域没有功能,那么该区域就不是蛋白质合成的可传递信息形式。由于信息不可传递,因此它不是 readily 功能性的。基因有不同的尺寸。第一个记录的尝试是想象非常小的东西是荷鲁斯之眼,这也是对极限的原始概念。今天我们谈论的是碱基。例如,胰岛素基因有 1.7 x ,约 1700 个核苷酸。存在一个称为低密度脂蛋白 (LDL) 的受体基因。这种蛋白质有 4.5 x 个核苷酸。就核苷酸而言,这(LDL)大约等于 45,000 个核苷酸。现在,以肌营养不良基因为例,我们发现核苷酸数量约为 2.0 x ,大约 200,000,000 个核苷酸。

现在,内含子。称为内含子的 DNA 的非编码区域,意思是“插入序列”。内含子构成了基因核苷酸序列的大部分。编码区域称为外显子,意思是“表达序列”。它们构成 DNA 核苷酸进度的少数,并指导细胞车间通过氨基酸形成蛋白质。

通过蛋白质,实现遗传信息的表达。特别是酶。即使在古代,人们也很好地理解和利用了酶。酶催化合成类型的化学反应,即细胞食物的构建,以及分解类型的化学反应,即食物的分解。这两个过程统称为代谢。此外,关于蛋白质,我们还能补充什么?

我们还可以说,蛋白质是由氨基酸制成的异聚合物的浓缩物。在合成天然蛋白质时使用 20 种氨基酸。很明显,蛋白质可能包含许多,实际上,数百个氨基酸沉淀物。从氨基酸组合可以制造多少种不同的蛋白质,数量实际上是无限的。数学解释得很好。因此,存在一组不同的蛋白质,其形式和功能可以通过下面解释的编码系统实现。

遗传信息单向流动,从 DNA 到蛋白质,以信使 RNA (mRNA) 为中间体。首先,DNA 将遗传信息编码到 RNA 分子中。这称为信息的转录 (TC)。然后信息被转换为蛋白质,这里称为翻译 (TL)。正是这种信息流的概念被称为分子生物学的中心法则。中心法则是我们对基因表达探索中的基本主题。

为了完善图景,我们可以添加信息流的另外两个方面。我们可以添加遗传物质的复制,它发生在细胞分裂之前。并且在这种情况下,DNA 代表复制过程,——DNA 转移。因此,在这种情况下,它被称为 DNA 复制。但在一些病毒中,RNA 而不是 DNA 是它们的遗传物质,我们谈论的是逆转录 (RT)。通过这种转录,我们获得了一个 DNA 分子,它是病毒 RNA 基因组的副本。

换句话说,遗传信息,无论是历史上的世界范围内的追踪(Narby,1998)还是特别分配给古代非洲(Siangla,1997),都涉及基因表达。DNA 和 RNA 都是多核苷酸,其中核苷酸是单体——构建单元,由三个基本亚基组成,称为含氮碱基、糖和磷酸。遗传信息包含在 DNA 中。DNA 中的遗传密码表达了四种碱基的多核苷酸字母表与 20 种氨基酸之间的联系。在亲本 DNA 分子的一个链中,严格地规定了蛋白质生产的氨基酸序列。

在接下来的几篇帖子中,我们将讨论对信使 RNA 碱基序列指导的氨基酸序列聚合的相对详细的理解。

目前,让我们注意到蛋白质合成是遗传信息的表达。正如我们所说,蛋白质合成是制造蛋白质的细胞过程,它涉及两个主要过程:转录和翻译。这两个过程意味着合成的方向分别是从 DNA 到 RNA,然后从 RNA 到蛋白质。这对所有生物都是真的吗?

是的。除了少数例外,这些例外发生在线粒体中,如上所述,一些病毒成为这一顺序的例外,因为在它们的遗传物质中,它们有 RNA 而不是 DNA 作为它们的初始信息来源。然而,事实是,在所有生物体中,将信使 RNA 中的核苷酸序列与蛋白质中的氨基酸序列联系起来的方法(正确的遗传密码)是相同的。因为在给定的例外情况下,发生逆转录 (RT)。考虑到病毒转录的例子,我们得到 DNA 分子信息从病毒 RNA 的基因组中复制。

基于转录过程提供的线索,我们可以很容易地看到,三个核苷酸的意义密码子表示每个氨基酸。例如,UUU 指定苯丙氨酸,UCU 指定丝氨酸,GCA 指定丙氨酸。但 UAC 和 UAU 都指定酪氨酸。在研究黑色素时扩展细胞生物学时,我们将更多地谈论这种酪氨酸。

这里还有其他方法可以了解遗传密码的剩余三个属性。一个是连续属性。使用此属性,密码子不重叠,同时它们也不被间隔物隔开。另一个是简并属性,其中有多个密码子用于某些氨基酸,如上段的酪氨酸所示。最后,还有不含糊属性。使用这种不含糊的遗传密码,每个密码子只指定一个氨基酸。

华夏公益教科书