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基因表达
2010-08-20 12:29:56 来源:不详 浏览:7641

基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中,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。

1.转录过程 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链。

转录后要进行加工,转录后的加工包括:

(1)剪接: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。

(2)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

(3)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。

2.翻译过程真核细胞的转录以及加工都是细胞核内进行,但翻译过程则在细胞质中进行。

以mrna作为模板,trna作为运载工具,在有关酶、辅助因子和能量的作用下将活化的氨基酸在核糖体(亦称核蛋白体)上装配为蛋白质多肽链的过程,称为翻译(translation),这一过程大致可分为3个阶段:

(1)肽链的起始:在许多起始因子的作用下,首先是核糖体的小亚基和mrna上的起始密码子结合,然后甲酰甲硫氨酰trna(trna fmet)结合上去,构成起始复合物。通过trna的反密码子uac,识别mrna上的起始密码子aug,并相互配对,随后核糖体大亚基结合到小亚基上去,形成稳定的复合体,从而完成了起始的作用。

(2)肽链的延和长:核糖体上有两个结合点——p位和a位,可以同时结合两个氨酰trna。当核糖体沿着mrna从5’→3’移动时,便依次读出密码子。首先是trnafmet结合在p位,随后第二个氨酰trna进入a位。此时,在肽基转移酶的催化下,p位和a位上的2个氨基酸之间形成肽键。第一个trna失去了所携带的氨基酸而从p位脱落,p位空载。a位上的氨酰trna在移位酶和gtp的作用下,移到p位,a位则空载。核糖体沿mrna 5’端向3’端移动一个密码子的距离。第三个氨酰trna进入a位,与p位上

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