結構基因

結構基因是指決定某一種蛋白質分子結構的相應的一段DNA或染色體。正常情況下，在需要某種或其有關的酶時，調節基因和操縱基因的控制下等候在啓動子（Promotor）位置上的RNA聚合酶開始轉錄，從而產生了與這些酶有關的結構基因的信使RNA，並由後者合成所需的酶。若其發生突變，便會產生失去活性的蛋白質，從而造成差錯。 ^[1] 

在大腸桿菌乳糖代謝的基因調節系統中有3個連鎖在一起的結構基因：

LacZ基因：決定β－半乳糖苷酶的形成．而β－半乳糖苷酶將乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，作為細菌代謝活動的碳源。

LacY基因：決定β－半乳糖苷透性酶的合成。該酶的作用是使乳糖易於進入E.coli的細胞中。

LacA基因：編碼β－半乳糖苷乙酰基轉移酶，此酶的功能尚不清楚。

這3個結構基因具有兩方面的特徵：

1.它們彼此緊密連鎖。按Z，Y，A順序排列，而且在一起轉錄形成一個多順反子的mRNA；

2.只有當乳糖存在時，這些基因才迅速轉錄，形成多順反子的mRNA，並翻譯成相應的酶。所以這些酶，就是由乳糖誘導產生的誘導酶，其活性的產生和活性的提高不是已有的酶被激活所致，而是在誘導物的誘導下酶的重新合成，並隨着合成的進行，酶的濃度迅速增加的結果。

真核生物的基因由編碼區和非編碼區兩部分組成，結構基因是基因裏的編碼區部分，非編碼區位於編碼區的上游和下游，故又稱側翼序列。

(一)編碼區

自起始密碼至終止密碼的一般DNA序列稱為編碼區。編碼區含有若干段編碼/頃序，是該基因表達為多肽 鏈的部分，稱為外顯子。外顯子是不連續的，其間有不編碼的間隔順序隔開，間隔順序稱為內含子。轉錄後的內含子順序，在初級轉錄物加工時被切掉；因此，結構基因又稱為不連續基因或斷裂基因。如果一個結構基因含有n個內含子，那麼，將含有n+1個外顯子，但內含子的核苷酸的數量可比外顯子多許多倍，也有少數真核生物的結構基因沒有內含子，如組蛋白基因、干擾素基因等。 ^[2] 

每個外顯子和內含子的接頭區有一段高度保守的序列，即內含子5’端以GT開始，3’端以AG結束，這種結構稱為GT—AG法則。轉錄後，GT、AG在hnRNA上的相應序列是RNA畫按的識別信號，

(二)側翼序列

側翼序列包括前導區、尾部區、調控區，調控區又包括啓動子、增強子、終止子等：

1、前導區和尾部區 此二區被轉錄並參與成熟mRNA的組成，但不被翻譯，前者位於轉錄起始點和第一外顯子之間，相當於mRNA5’端的非翻譯區(5’UT)；後者位於最末外顯子和終止子之間，相當於mRNA3’端非翻譯區(3'UT)。前導區和尾部區轉錄後的相應序列在mRNA中起維持mRNA穩定性的作用。

2、啓動子 啓動子是指能與RNA聚合酶結合的DNA序列，此序列能啓動基因的轉錄，是RNA聚合酶識別轉錄起始部位的信號，目前已發現3種啓動子序列，均位於轉錄起始點的上游，包括：TATA框(P₁)，位於轉錄起始點上游19-27bp處；CAAT框(P₂)。位於轉錄起始點上游70—80bp處；GC框(P₃)，有2個拷貝，位於CAAT框的兩側。

3、增強子 增強子指雖不能啓動基因的轉錄，但有增強轉錄作用的DNA序列．增強子的位置不固定，可以是在轉錄起始點的上游，也可以是下游，甚至可以插在內含子中；增強子通常有組織特異性，可與不同組織的特異性因子結合，從而對基因表達因組織器官的不同而起不同的調節作用。

4、終止子 終止子是尾部區和轉錄終止點間的一段特定序列，具有終止轉錄的功能。其共同結構特徵是：

(1)AATAAA序列：是終止子的起始序列，稱為mRNA裂解信號，其作用是指導核酸內切酶在信號下游10—15bp的特定位點上裂解mRNA。

(2)迴文序列：是一段長約7-20個核苷酸對的反向重複順序，也稱為終止信號，是RNA聚合酶轉錄終止的信號，位於AATAAA的下游，其對稱軸距轉錄終止點約16-24bp。

(3)A—T對序列：是自迴文序列末端起至轉錄終止點的一段序列，有6-8個A—T對。迴文序列和A—T對經轉錄後可形成髮夾結構及與A互補的一串U，髮夾結構的存在阻礙RNA聚合酶的移動，而A—U之間氫鍵結合較弱，故RNA/DNA雜交部分易於拆開，有利於轉錄物從DNA模板上釋放出來。 ^[2] 

結構基因在理論上有如下兩種功能：其核苷酸順序決定一條多肽鏈(蛋白質鏈)一級結構上的氨基酸序列，即一個順反子（cistron）（帶着足以決定一個蛋白質分子的全部組成需要信息的最短DNA片段）；其核苷酸順序也決定一條多核苷酸鏈（如mRNA）的核苷酸順序。一種結構基因對應於一種蛋白質分子。結構基因在調節基因作用下進行轉錄或停止轉錄，故細胞中某一結構基因的存在並不意味着某一蛋白質的存在。當結構基因發生突變時，相應的蛋白質分子結構可能也將發生改變，從而往往使該蛋白質失活並導致代謝或形態異常。例如，當一個決定人的血紅蛋白的結構基因發生突變時，可能造成遺傳性貧血症；又如一個決定某種微生物合成某種氨基酸的酶的結構基因發生突變時，可能會使這一微生物菌株成為需要某種氨基酸的營養缺陷型。

這三者是對基因的功能所作的區分，是以直線形式排列在染色體上。

結構基因：是決定合成某一種蛋白質或RNA分子結構相應的一段DNA。結構基因的功能是把攜帶的遺傳信息轉錄給mRNA（信使核糖核酸），再以mRNA為模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白質或RNA。

調節基因：是調節蛋白質合成的基因 ^[3]  。它能使結構基因在需要某種酶時就合成某種酶,不需要時,則停止合成，它對不同染色體上的結構基因有調節作用。

操縱基因：位於結構基因的一端，是操縱結構基因的基因。當操縱基因“開動”時,處於同一染色體上的，由它所控制的結構基因就開始轉錄、翻譯和合成蛋白質。當“關閉”時，結構基因就停止轉錄與、翻譯。操縱基因與一系列受它操縱的結構基因合起來就形成一個操縱子。