16.0：基因表达前奏

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Nov 1, 2022
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- 16: 基因表达
- 16.1: 调节基因表达

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体内的每个体细胞通常都含有相同的 DNA。少数例外包括红细胞，它们在成熟状态下不含任何DNA，以及一些在产生抗体的同时重新排列其DNA的免疫系统细胞。但是，总的来说，决定你是否有绿眼睛、棕色头发以及食物代谢速度的基因在你的眼睛和肝脏的细胞中是相同的，尽管这些器官的功能截然不同。如果每个细胞都有相同的DNA，那么细胞或器官有什么不同？为什么眼中的细胞与肝脏中的细胞有如此显著的不同？

A 部分描绘了眼球的横截面，其前部有一个镜头，后面有一簇血管。 B 部分描绘了肝脏，其形状像三角形。肝脏下方是一个叶状的胆囊，通过茎状血管与胰腺相连。 C部分是莱昂纳多·达·芬奇绘制的素描，描绘了一个伸出双臂直立的男人。叠加在这张照片上，该男子张开双腿，抬起双臂。 — 图 $\PageIndex{1}$ ：生物体中每个体细胞的遗传含量是相同的，但并非所有基因都在每个细胞中表达。控制哪些基因的表达决定了细胞是（a）眼细胞还是（b）肝细胞。正是不同细胞中出现的差异基因表达模式产生了（c）一个完整的生物体。

尽管每个细胞共享相同的基因组和DNA序列，但每个细胞不会开启或表达相同的基因组。每种细胞类型都需要一组不同的蛋白质才能发挥其功能。因此，只有一小部分蛋白质在细胞中表达。为了表达蛋白质，必须将DNA转录为RNA，并且必须将RNA转化为蛋白质。在给定的细胞类型中，并非所有编码在DNA中的基因都被转录为RNA或转化为蛋白质，因为我们体内的特定细胞具有特定的功能。构成眼睛的特殊蛋白质（虹膜、晶状体和角膜）仅在眼睛中表达，而心脏中的特殊蛋白质（起搏器细胞、心肌和瓣膜）仅在心脏中表达。在任何给定时间，我们的DNA编码的所有基因中只有一部分被表达并转化为蛋白质。特定基因的表达是一个高度调节的过程，有多个控制水平和阶段。这种复杂性可确保在适当的时间在正确的细胞中正确表达。