基因功能表达的调控

雅各布和莫诺在提出关于基因表达调控的操纵子理论的文章中说：“基因组不仅包含了一整套的蓝图，它还是一个协调蛋白质合成的计划和控制其执行的程序。”

我们可以把生物体的表型看作是细胞或机体正在进行的全部生理学过程的总和。遗传型或基因型则可以看作是细胞或机体的全部生理学潜能，而不论此时此刻某一特定的生理学过程是否正在进行。一个细胞的表型和基因型的区别就在于细胞对这些生理学功能表达的调节和控制。

从某种意义上讲，调控是一个节能过程。因为合成任何一种生命大分子，都需要以ATP或GTP形式提供的能量和相应的前体，要是合成细胞生命活动不必要的蛋白质或别的大分子，这种细胞必定会在营养和空间的竞争中被淘汰。例如，一个大肠杆菌的细胞大约含107个蛋白质分子，而它的基因组可以编码的多肽数目约为4 000种，如果所有的结构基因都以相等的速率来合成蛋白质，则每种多肽的数量应大致相等，约2 500个拷贝。但是详细的生化定量分析表明，在大肠杆菌细胞中有的多肽只有10个拷贝，而有的多达10万～50万个拷贝，这充分说明结构基因并不是等速表达的。这种基因表达的时间、空间和程度的差异才是生命活动的根本特征。本书第1章第5节讨论操纵子学说时，我们归纳了下述基本思想和科学概念。

（1）基因表达调控的实质是遗传结构对于特定的蛋白质结构信息由DNA向蛋白质传递的速率的调节和控制，这种调节与控制是不取决于结构信息本身的。

（2）基因表达的调控属于DNA上的结构信息向RNA传递速率的控制，这是遗传水平的调控，而不是细胞水平的调控。

（3）操纵子学说是用一系列新的科学概念来表述的，主要是结构基因、调节基因、操纵基因、操纵子和阻遏物等。结构基因决定蛋白质的一级结构，调节基因编码阻遏蛋白，阻遏蛋白通过与操纵基因的结合而控制结构基因的信息由DNA向蛋白质传递的速率，操纵基因和受它控制的结构基因簇（由功能相关、表达同步的若干个结构基因组成）合称为操纵子。

本章进一步展开基因表达调控这个问题。