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植物形态建成与基因表达调控的关系

2023.1.16

植物形态建成即植物的个体发育,指植物生命所经历的全过程。从受精卵的最初分裂开始,经过种子萌发、营养体形成、生殖体形成、开花、传粉和受精、结实等阶段,直至衰老和死亡。但一般以种子萌发为开始阶段。构成植物个体的细胞和器官也有其自身发端、形成和衰老的发育过程。发育包括生长和分化。生长指植物细胞、组织和器官在数量上的不可逆的增加。分化是在生长过程中发生细胞的特化,即从同一性质的细胞类型转变成结构上与功能上不相同的细胞类型,如薄壁细胞分化成厚壁细胞、木质部、韧皮部等。细胞分化的结果是建成各种组织和器官。从营养体到生殖体的转变即花芽分化,是植物一生中十分重要的分化过程。

基因表达的调控可以在不同的层次、不同的水平上进行,大致可分为以下五个方面。

1.转录调控细胞可以通过控制基因转录mRNA的拷贝数来调控基因的产物。例如,红细胞中组成血红蛋白的α和β多肽的基因快速、大量地转录,产生大量的mRNA分子,形成大量的血红蛋白分子。其他任何一个细胞都有这些基因,但不转录。

2.转录后调控有些mRNA在从细胞核内输送到细胞质中翻译之前,必须要经过化学修饰。没有经过修饰的mRNA与核糖体不能结合,因而就不能被翻译成为蛋白质。

3.翻译调控细胞可以通过限制核糖体与mRNA的结合,或限制多肽链的生长,来调节mRNA的翻译速率。

4.翻译后调控对于一些具有特殊功能的蛋白质,还要有翻译后的修饰。多肽链上的一些氨基酸要去掉,或者加上其他一些化学基团,如糖类、磷酸基团等。例如,胰腺最初产生的消化酶——糜蛋白酶原是没有活性的。糜蛋白酶原离开胰腺进入小肠后,被其他的酶裂解,去掉一部分氨基酸,就成为能分解蛋白质的有活性的糜蛋白酶。这种机制有效地限制了糜蛋白酶对自身内脏的分解活性,防止糜蛋白酶对自身的消化。

5.蛋白质调控环境因子影响酶的功效。例如,生物合成途径中的最终产物,通过与途径中早期的酶结合,降低合成活性。

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