基因的表达
名词解释 基因的表达
名词解释基因的表达基因的表达是生物体在其基因组中所拥有的基因在蛋白质合成过程中被转录和翻译的过程。
在这个过程中，基因的信息从DNA分子转录成RNA分子，然后翻译成蛋白质分子。
基因表达是生物体发展、生长和功能运行的基础，对于进化和适应环境起着至关重要的作用。
基因的表达是一个高度调控的过程，包括转录和翻译两个主要步骤。
转录是指DNA中的一段基因被复制成RNA的过程，通过RNA聚合酶酶的催化作用，DNA 的信息被转录成一条RNA链。
这一过程是基因表达的第一步，而转录后的RNA 被称为信使RNA（mRNA）。
转录完成后，mRNA会通过核膜离开细胞核，进入到细胞质中，接下来就是翻译的过程。
翻译是指mRNA上的信息通过核糖体来转译成蛋白质的序列。
核糖体是一种包含多种蛋白质和rRNA（核糖体RNA）的复合物，它根据mRNA的编码序列来合成具有特定功能的蛋白质链。
在基因的表达过程中，除了转录和翻译，还有一系列复杂而精细的调控机制。
这些调控机制可以使细胞在不同的发育阶段、不同环境条件下产生不同的蛋白质，从而实现细胞的分化和特化。
基因表达的调控可以通过多种方式进行，包括转录因子的结合、DNA甲基化和组蛋白修饰等。
转录因子是一类能够结合到特定DNA序列上的蛋白质，它们能够促进或抑制基因的转录过程。
DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，通过在DNA上加上一个甲基基团来影响基因的表达。
组蛋白修饰是指组蛋白上发生的一系列化学修饰，例如酶促的乙酰化、甲基化和磷酸化等，这些化学修饰可以影响染色质的结构和基因的可访问性。
基因表达的调控不仅限于单个基因，还可以通过基因组上的相互作用、基因网络和转录调控元件等方式进行。
例如，转录因子可以相互作用形成互作网络，不同的转录因子可以共同调控一组基因的表达。
转录调控元件是一种特殊的DNA序列，在特定的基因表达调控过程中起到重要的作用。
基因表达的异常往往与多种疾病的发生和发展相关。
例如，某些癌症可能由于基因表达调控失常而导致癌基因的过度表达，进而导致细胞的异常增殖和恶性转化。
《基因的表达》教案设计
《基因的表达》教案设计一、教学目标：1. 理解基因表达的概念和过程。
2. 掌握转录和翻译的基本原理。
3. 了解遗传信息的传递过程及其在生物体内的应用。
二、教学内容：1. 基因表达的概念：基因表达是指基因信息在生物体内转化为蛋白质的过程。
2. 转录：转录是指DNA模板上的遗传信息被复制成mRNA的过程。
3. 翻译：翻译是指mRNA上的遗传信息被翻译成蛋白质的过程。
4. 遗传信息的传递过程：DNA复制、转录、翻译和蛋白质的功能。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：基因表达的概念、转录和翻译的过程及其意义。
2. 教学难点：转录和翻译的详细机制及其调控。
四、教学方法：1. 讲授法：讲解基因表达的概念、转录和翻译的过程。
2. 案例分析法：分析具体的遗传信息传递实例，加深学生对基因表达的理解。
3. 小组讨论法：分组讨论基因表达在实际应用中的例子，促进学生的思考和交流。
五、教学准备：1. 教学PPT：制作包含图文并茂的PPT，直观展示基因表达的过程。
2. 案例材料：收集相关的遗传信息传递实例，用于课堂分析和讨论。
3. 教学视频：准备相关的教学视频，用于辅助讲解和展示。
六、教学过程：1. 导入新课：通过一个简单的例子，如“为什么眼睛的颜色是由基因决定的？”引发学生对基因表达的兴趣。
2. 讲解基因表达的概念：介绍基因表达的定义和意义。
3. 讲解转录过程：详细解释DNA复制成mRNA的过程，包括启动、延伸和终止阶段。
4. 讲解翻译过程：详细解释mRNA被翻译成蛋白质的过程，包括起始、延长和终止阶段。
5. 分析遗传信息的传递过程：通过具体的实例，讲解DNA、mRNA和蛋白质之间的关系。
七、课堂互动：1. 提问环节：在讲解过程中，适时提问，检查学生对知识点的理解。
2. 小组讨论：分组讨论基因表达在实际应用中的例子，如基因编辑、基因治疗等。
3. 回答问题：鼓励学生积极回答问题，增强课堂互动。
八、课堂练习：1. 完成练习题：布置一些有关基因表达的练习题，让学生课后巩固所学知识。
基因的表达-
基因表达的调控
转录调控
转录因子可以结合到DNA的启 动子上，影响RNA聚合酶的结 合和转录速率。
后转录调控
miRNA可以结合到mRNA上， 抑制其翻译，影响蛋白质表达 水平。
表观遗传调控
组蛋白修饰和DNA甲基化等表 观遗传变化可以影响基因的表 达。基因表达的过程 Nhomakorabea1
转录
DNA转录为RNA，由RNA聚合酶依据DNA模板进行合成。
基因的表达
基因表达是生命的基础，是遗传信息的转录和翻译过程。了解基因表达是了 解生命机制的重要组成部分。
基因表达的定义
1 生命体的基础
基因表达是生命机制的基础，它决定了细胞合成哪些蛋白质。
2 蛋白质合成
基因表达是DNA转录为RNA，再由RNA翻译成蛋白质的过程。
3 重要性
基因表达是遗传和环境之间相互作用的关键环节，能够影响细胞命运和胚胎发育。
2
剪接
前体mRNA在剪接位点被剪接酶切割，形成成熟的mRNA。
3
翻译
mRNA被核糖体扫描并翻译成蛋白质，合成新的蛋白质。
基因表达与疾病
癌症
癌细胞的基因表达异常， 可能由于某些基因活化和 抑制的失衡。
遗传病
基因表达异常可能导致某 些遗传疾病的发生。
药物研发
了解基因表达的变化可以 帮助药物的研发，并为个 性化药物治疗奠定基础。
2 基因芯片
基因芯片可以同时检测 大量基因的表达水平， 广泛应用于研究和临床 诊断。
3 单细胞测序
单细胞测序技术能够检 测单个细胞的基因表达， 应用于发育生物学等研 究领域。
未来展望
1
基因编辑技术
基因编辑技术在研究和药物治疗方面
基因的表达知识点总结
基因的表达知识点总结基因的表达是指基因在细胞内转录成RNA，然后被翻译成蛋白质的过程。
这个过程是生命体系中最基本的过程之一，是细胞和生物体发育、生长和适应环境的关键。
以下是基因表达的知识点总结：1. 基因的转录：基因的转录是指DNA的信息被转录成RNA的过程。
这个过程由RNA聚合酶（RNA polymerase）催化完成。
RNA聚合酶在DNA上找到启动子区域，开始合成RNA分子。
RNA分子与DNA模板链互补配对，形成RNA-DNA杂交体，RNA聚合酶沿着DNA模板链向前移动，合成RNA分子，直到遇到终止子区域。
2. 基因的剪接：基因的剪接是指在RNA合成过程中，将RNA前体分子的内含子（intron）切除，将外显子（exon）连接起来的过程。
这个过程由剪接体（spliceosome）完成。
剪接体是由RNA和蛋白质组成的复杂体系，能够识别内含子和外显子的边界，将内含子切除，将外显子连接起来，形成成熟的RNA 分子。
3. RNA的翻译：RNA的翻译是指RNA分子被翻译成蛋白质的过程。
这个过程由核糖体（ribosome）完成。
核糖体由RNA和蛋白质组成的复杂体系，能够识别RNA分子上的密码子（codon），将其翻译成氨基酸序列，形成蛋白质分子。
4. 转录因子：转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，能够调控基因的转录。
转录因子能够识别DNA上的特定序列，将RNA聚合酶引导到启动子区域，促进基因的转录。
转录因子的表达受到多种因素的调控，包括细胞类型、发育阶段、环境刺激等。
5. miRNA：miRNA是一类长度约为22个核苷酸的小分子RNA，能够调控基因的表达。
miRNA通过与靶基因的mRNA结合，抑制其翻译或降解mRNA分子。
miRNA的表达受到多种因素的调控，包括细胞类型、发育阶段、环境刺激等。
6. RNA编辑：RNA编辑是指RNA分子在转录或剪接过程中，发生碱基替换、插入或删除的现象。
RNA编辑能够改变RNA分子的序列，进而影响蛋白质的翻译。
基因的表示方法
基因的表示方法主要包括以下几种：
1. DNA序列：基因的基本表示方法是通过其DNA序列，它由四种碱基（腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G和胞嘧啶C）组成。
不同的碱基排列顺序决定了基因的特性和功能。
2. RNA序列：在基因表达过程中，DNA首先被转录成信使RNA(mRNA)。
mRNA包含的四种碱基为腺嘌呤A、尿嘧啶U、鸟嘌呤G和胞嘧啶C。
其序列与DNA的序列相似，但U 代替了T。
3. 氨基酸序列：mRNA序列会被翻译成蛋白质，由氨基酸组成。
氨基酸以3个碱基为一个密码子进行表示，这样的密码子一共有64种。
共有20种氨基酸构成蛋白质，每种氨基酸有特定的符号表示，例如丙氨酸（P）、赖氨酸（K）等。
4. 基因符号：为了方便科学家描述和研究基因，基因通常用字母和数字组合的符号表示。
例如，人类的胰岛素基因被称为INS，血型基因称为ABO，抗坏血酸合成酶基因称为GULO等。
5. 基因图谱：基因图谱是一种将基因位置和功能可视化的表示方法，可以帮助研究者了解基因在染色体上的相对位置和与其他基因之间的关系。
什么是基因表达
什么是基因表达基因表达是指基因中的信息被转化为功能性产物的过程，包括从DNA到RNA的转录（transcription）和从RNA到蛋白质的翻译（translation）两个主要步骤。
这一过程是生物体中基因信息转化为生物功能的关键步骤。
基本的基因表达过程包括以下几个步骤：1. 转录（Transcription）：在细胞核内，DNA的双螺旋结构被RNA聚合酶酶解为单链RNA，形成称为mRNA（信使RNA）的分子。
这个过程是DNA信息的复制，生成一个与特定基因相对应的RNA分子。
2. RNA剪接（RNA Splicing）：在一些基因表达过程中，mRNA 分子可能会经历剪接，即非编码的区域（内含子）被剪除，而编码蛋白质的区域（外显子）被保留。
这是通过剪接体（spliceosome）等细胞器负责的。
3. RNA修饰（RNA Modification）：在转录过程中，RNA分子可能会经历一些修饰，例如加上帽子（5'端）和尾巴（3'端），以提高mRNA的稳定性、传递性和翻译的有效性。
4. 翻译（Translation）：在细胞的核糖体（ribosome）中，mRNA上的信息被读取，并翻译成氨基酸序列，从而合成蛋白质。
翻译的过程涉及到tRNA（转运RNA）和蛋白质合成机器。
5. 蛋白质折叠与修饰：合成的蛋白质在细胞中会经历折叠和修饰过程，确保它们具有正确的结构和功能。
6. 蛋白质功能表达：最终，合成的蛋白质在细胞中执行特定的功能，例如在细胞结构中提供支持、作为酶催化生化反应、参与细胞信号传导等。
基因表达的调控对于维持生物体的正常功能和适应环境变化非常重要。
这涉及到复杂的调节网络，包括启动子、转录因子、RNA干扰等分子机制。
基因表达的失调可能导致细胞功能紊乱，甚至引起疾病。
基因表达的概念及特点
反式作用因子
反式作用因子：能够识别DNA上的顺式作用元件并与之
结合的蛋白质因子或复合物。
◆通用或基本转录因子—RNA聚合酶结合启动子所必需的一 组蛋白因子。如：TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE等。
◆特异转录因子 special transcription factors —个别基因 转录所必需的转录因子.如：OCT-2：在淋巴细胞中特异性 表达,识别Ig基因的启动子和增强子。
顺式作用元件和反式作 用元件之间的相互作用
四 真核基因转录后水平的调控
• RNA 剪接
四 真核基因转录后水平的调控
人Ig基因结构 注： 1 L：先导序 列基因片段 V： 可变区基因片段 D：多样性区基因 片段J：连接区基 因片段 C：恒定 区基因片 *：假 基因 2 内含子区域所标 数字表示DNA长度 kb 3 每个CH基因用 一个方框表示,实 际上包括几个外显 子
kb 3 每个CH基因用 一个方框表示,实 际上包括几个外显 子
二 DNA水平上的调控
➢DNA甲基化 DNA Methylation
哺乳动物基因中的5‘--CG--3’序列中C—5的甲基化称为CpG 甲基化。 5‘--CG--3’序列是使处于表达状态的基因位点处的染色 体保持适当包装水平的重要化学修饰序列。当基因序列中的CpG 密度达到10/100bp时称为CpG 岛。
顺式作用元件
启动子 真核生物的启动子分为3类,分别被三类RNA 聚合酶所识别
• I 类启动子 • II 类启动子 • III类启动子
hnRNA是 mRNA的前 体,snRNA
参与 hnRNA到 mRNA的过 程
基因的表达
基因的表达一、基因：1、概念：基因是具有遗传效应的DNA分子片段，是控制生物性状的结构和功能的基本单位。
2、基因与脱氧核甘酸、DNA、染色体关系3、基因的存在场所核基因：染色体上呈线性排列，有性生殖产生配子时基因和染色体真核 具有行为上的一致性。
质基因：线粒体、叶绿体原核：拟核病毒：核酸4、遗传信息：基因中脱氧核苷酸（或碱基对）的排列顺序，代表遗传信息。
每个基因都有特定的遗传信息。
二、基因的功能1、储存遗传信息：通过脱氧核苷酸的排列顺序。
2、传递遗传信息：时间：细胞分裂。
方式：DNA复制3、表达遗传信息：时间：个体发育中。
方式：转录和翻译。
三、基因控制蛋白质的合成：（一）基因的表达：基因（DNA）通过复制将遗传信息传递给后代，在后代的个体发育中，基因中的遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来，使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫基因的表达。
基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。
（二）DNA和RNA的比较DNA RNA结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构组成基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖(C5H10O4)核糖（C5H10O5）无机酸磷酸磷酸碱基嘌呤腺嘌呤 A腺嘌呤 A鸟嘌呤 G鸟嘌呤 G 嘧啶胞嘧啶 C胞嘧啶 C胸腺嘧啶 T尿嘧啶 U分类通常只有一类分为mRNA、rRNA、tRNA功能主要的遗传物质在无DNA的生物中是遗传物质，在有DNA的生物中，辅助DNA完成其功能。
考虑：下列各种生物体含有的碱基，核苷酸及核酸种类碱基种类核苷酸种类核酸种类五碳糖种类烟草烟草花叶病毒蓝藻噬菌体（三）基因表达过程1、 转录（表示为：DNA→mRNA）(1)概念：以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。
示意图为说明：转录是以基因为单位进行的，因为一个DNA分子包含有许多个基因，因此，1个DNA就可转录多种多个RNA，基因在转录时为模板的那条链不是固定的，不同基因模板链不同。
基因表达方式
基因表达方式
摘要：
1.基因表达方式的定义
2.基因表达的方式
3.基因表达的意义
4.基因表达的应用
正文：
基因表达方式是指基因信息从DNA 传递到蛋白质的过程，通常包括转录和翻译两个主要步骤。
在转录过程中，DNA 模板链上的信息被转录成mRNA 分子。
这个过程中，RNA 聚合酶在DNA 上滑动，将DNA 的信息转录成mRNA 分子，然后mRNA 分子离开细胞核，进入细胞质。
在翻译过程中，mRNA 分子被翻译成蛋白质。
这个过程中，核糖体在mRNA 上滑动，将mRNA 上的信息翻译成蛋白质，这些蛋白质可以在细胞内发挥各种生物学功能。
基因表达的意义在于，它使得细胞可以对不同的环境刺激作出不同的响应。
通过调节基因表达，细胞可以改变蛋白质的合成量和种类，从而适应不同的环境条件。
基因表达的应用非常广泛，包括基因诊断、基因治疗、基因编辑等领域。
在基因诊断中，可以通过检测基因表达水平来确定某个基因是否在某个组织或细胞中表达。
在基因治疗中，可以通过修改基因表达来治疗疾病。
在基因编辑
中，可以通过修改基因表达来改变生物的性状。
基因表达名词解释
基因表达名词解释
基因表达：
1、基因表达：
基因表达是一种生物体中遗传信息被转化为生物活动的过程，它可以
被定义为描述基因如何翻译为核糖体上elRNA，而elRNA又翻译成蛋
白质，即表达基因信息的过程。
一般情况下，基因表达包括基因转录、转录调节和转录翻译三个部分。
2、转录：
转录是基因表达的第一步，是把DNA中的基因信息转换为elRNA的
过程，这也是机体将遗传信息从DNA转换到其他表达载体的唯一方式，由核糖体主导发生。
它通常是一种可逆反应，按DNA对elRNA进行
完全复制。
3、转录调节：
转录调节是基因表达早期的一部分，它可以控制基因表达的水平，其
机制是在DNA的转录之前或转录之后对elRNA的转录进行调控。
它
以各种方式参与基因表达，增强或抑制elRNA的产生，从而在分子水
平上影响基因的表达。
4、转录翻译：
转录翻译是多种基因表达的前提，是一种过程，其中把生物体基因组特定位点的遗传信息从elRNA转译为蛋白质，从而使得生物体表达具有某种生物活性的物质，也就是说，它是把elRNA的碱基序列转换成蛋白质的过程。
通过转录翻译，基因法则发挥了其生物功能，也是生物体表达遗传信息的一部分。
基因表达教学课件ppt
翻译的场所
翻译主要在细胞质的核糖体上进行，核糖体是由RNA和蛋白质组成的复合体 。
翻译的起始
起始密码子
翻译的起始信号是mRNA上的起始密码子，它与核糖体上的起始因子结合，起始 翻译过程。
起始因子的作用
起始因子与起始密码子结合后，可以促进核糖体与mRNA的结合，并启动翻译过 程。
02
基因表达研究在农业领域也得到了广泛应用，通过对植物和动物基因表达的研 究，可以更好地了解生长发育和适应环境的机制，提高生产效率。
03
基因表达研究在环境科学领域也扮演着重要的角色，通过对不同生物在相同环 境下的基因表达比较，可以更好地了解生物对环境的适应性，为环境保护提供 科学依据。
基因表达研究的发展趋势
02
基因表达的转录
转录的概述
01
02
03
定义
转录是指将DNA序列转 化为RNA序列的过程。
转录的酶
转录需要RNA聚合酶的 参与。
转录的场所
转录主要发生在细胞核内 。
转录的启动
启动子
转录的启动子是RNA聚合酶识别和结合DNA序列的位点。
转录起始复合物
启动子与RNA聚合酶结合形成转录起始复合物。
转录起始复合物的形成过程
基因表达谱
通过基因表达谱可以了解疾病状态下哪些基因在发生变化，从而 为疾病的诊断提供依据。
生物标志物
一些基因表达产物可以作为疾病的生物标志物，例如：前列腺癌 中的PSA基因。
疾病分型
基因表达数据可以用于疾病的分型，例如：肺癌可以分为鳞状细 胞癌、腺癌和小细胞肺癌。
基因表达异常与疾病的治疗
靶向治疗
基因表达解析
基因表达解析基因表达是指基因在细胞内产生RNA和蛋白质的过程。
通过对基因表达的解析，科学家能够深入了解基因在细胞功能和特性形成中的作用，从而为疾病的研究和治疗提供基础。
本文将介绍基因表达的概念、过程和相关技术，以及基因表达解析在生物学研究中的重要性。
一、基因表达的概念和过程基因是生物体内的一段DNA序列，负责编码蛋白质和调控生物体的生理过程。
基因表达即通过转录和翻译的过程，将基因中的DNA信息转化为RNA和蛋白质。
基因表达的过程分为三个主要步骤：转录、剪接和翻译。
1. 转录转录是指DNA通过RNA聚合酶的作用，合成与DNA相互互补的RNA分子。
在转录过程中，DNA的一个链被选择性地复制为RNA，形成信使RNA（mRNA）。
mRNA是与DNA相互互补的单链RNA，它将DNA中的信息携带到细胞核外，参与到蛋白质的合成过程中。
2. 剪接剪接是指mRNA分子中的内含子（不编码蛋白质的序列）被切除，将编码蛋白质的外显子连接起来的过程。
通过剪接，一个基因可以产生多个不同的mRNA分子，从而编码不同的蛋白质。
这种剪接方式的灵活性使得基因表达更加复杂和多样化。
3. 翻译翻译是指mRNA上的密码子与氨基酸通过蛋白质合成机制进行配对，并将其连接在一起，形成多肽链。
最终，多肽链会进一步折叠成具有特定功能的蛋白质。
翻译过程中需要依赖核糖体和多种蛋白质因子的参与。
二、基因表达解析的相关技术为了深入了解基因表达和探索基因功能，科学家们开发了许多高效的技术方法。
下面将介绍几种常用的基因表达解析技术。
1. RNA测序（RNA-Seq）RNA测序是一种通过高通量测序技术，对转录产物进行全面检测和定量的方法。
通过将mRNA转换为cDNA，随后进行测序，科学家可以获得关于基因表达的全景视图。
这项技术可以识别不同基因的表达水平以及转录本的异质性。
2. 基因芯片技术基因芯片是由数千至数百万个探针组成的玻璃片或硅片，每个探针都针对一个特定的基因或DNA片段。
基因的表达
蛋白质的多样性 排列顺序变化多端，蛋白质空间结
直接原因
构千差万别）
生物的多样性
（包括遗传多样性、物种多样性、生 态系统多样性）
表现形式
复制
转录
翻译
时间
间期
生长发育的连续过程中
场所
细胞核
细胞核 细胞质(核糖体)
模板数量两条母链分别作模板 DNA的一条链作模板 mRNA作模板
催化酶 解旋酶、DNA聚合酶 解旋酶、RNA聚合酶 合成蛋白质的酶
D.61种、61种
12、有3个核酸分子，经分析含有5种碱基，8种核苷酸，4 条多核苷酸链，它的组成是（ A ）
A.1个DNA分子，两个RNA分子 B.2个DNA分子，1个RNA分子
C.3个DNA分子
D.3个RNA分子
基因的表达包括转录和翻译两个过程
遗传信息的传递过程：
亲代DNA 复制 子代DNA 转录 mRNA 翻译 与亲代相似的蛋白质 与亲代相似的性状
即：遗传信息 遗传密码
基因（DNA上）
mRNA上
生物性状
DNA的多样性
（组成DNA的脱氧核苷酸数目成千上 万，碱基对排列顺序千变万化）
根本原因（决定作用）
（氨基酸种类不同、数目成百上千、
G
A A T C AA T AG U UA G UU
G
A A T C AA T AG U UA G UU A
G
A A T C AA T AG U UA G UU AU
G
A A T C AA T AG U UA G UU AUC
G
A A T C AA T AG U UA G UU AUC
mRNA
红细胞内血红蛋白异常
正常红细胞
基因的表达ppt课件
推断过程：AA数目 →密码子个数 → 1/3 mRNA中碱基数目 → 1/6 基因中碱基数
考点二、中心法则
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质
逆转录
附注：只有在极少数的病毒中，才有逆转录的过程
中心法则的5个过程全都运用了碱基互补配对原则
基因 基因对性状的控制
基因
酶合成代谢 蛋白质结构
性状 性状
► 考点三 相关基因对性状的控制
1．中心法则的内容图解 图解表示出遗传信息传递的 5 个途径：
图 20－2
例 3 关于生物的信息流的说法错误的是( ) A．真核生物的信息流可表示为 B．细菌的信息流可表示为
C．HIV 的信息流可表示为 D．烟草中“最多”和“最少”的分析 (1)翻译时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此 准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目 的3倍还要多一些，即mRNA上的碱基数目最少是蛋白 质中氨基酸数目的3倍。 (2)在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。 如：mRNA上有n个碱基，转录产生此mRNA的基因中至 少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有 n/3个氨基酸。 (3)做题时应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是 个数，是mRNA上密码子的个数还是碱基个数。
④相关数据：密码子有______6_4______种，其中终止密码 子有___3____种，剩余的密码子对应____2__0__种氨基酸。 tRNA有____6__1___种。
基因的表达(一轮复习)
基因的定义和基本概念: 基因是生物遗传信息的基本单位，通过基因表达过程 将DNA中的遗传信息转录为RNA，再翻译为蛋白质。
基因与DNA
基因是DNA上的片段，DNA是包含基因的遗传物质。DNA通过双螺旋结构稳 定基因序列，并在基因表达过程中提供模板。
基因表达的过程
1
翻译
2
翻译是将mRNA转化为氨基酸链的过
基因表达决定了细胞的特 化和组织器官的形成。
疾病诊断和治疗
异常基因表达与疾病发生 和进展相关，被用于疾病 的早期诊断和靶向治疗。
新药开发
通过研究基因表达调控机 制，发现潜在的药物靶点 和治疗方法。
程，在核糖体中进行，最终形成蛋白
质。
3
转录
转录是将DNA模板转录为单链mRNA 的过程，通过RNA聚合酶酶促反应实 现。
调控基因表达
通过转录因子和表观遗传修饰等机制， 控制基因的转录过程，以实现基因表 达水平的调节。
转录和翻译
转录
通过核糖聚合酶将DNA模板转录为mRNA。
翻译
在核糖体中将mRNA翻译为蛋白质。
调控基因表达的机制
转录调控
• 启动子和转录因子的结合 • 甲基化和乙酰化等表观遗传修饰
翻译调控
• 调控mRNA稳达与遗传变异关系
基因表达的差异通过遗传变异产生。多态性和突变影响基因表达，对个体的生理和疾病易感性产生影响。
基因表达的重要性和应用
细胞分化和发育
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起始密码：AUG（mRNA 5’端第一个AUG为起始密码，位于中间者为甲流氨酸的密码）终止密码：UAA、UAG、UGA蛋白质的合成体系：模板（mRN A）+原料（氨基酸）+运载体（tRN A）+装配场所（核糖体）+其他（多种蛋白因子和酶）顺反子：编码一个多肽的遗传单位多顺反子：原核细胞中数个结构基因常串联成一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的大白纸。
单顺反子：真核细胞一个mRNA只编码一种蛋白质。
第六章：基因的表达1.基因表达（遗传信息的表达）：将贮存于基因中的信息转变为具体的RAN分子或蛋白质分子，通过这些生物大分子的功能活动使生物体表现出各种各样的生理功能及千差万别的生物性状。
2.基因表达是指生物基因组中结构基因锁携带的遗传信息通过转录、翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，从而发挥其特定的生物学功能和效应的全过程。
第一节：原核生物基因的转录和翻译是偶联进行的基因表达过程原核生物没有细胞核，所以转录和翻译两个基本过程是发生在同一空间，时间上也没有严格的分开。
①转录体系：包括DNA模板，4中NTP、RNA聚合酶、某些蛋白因子和必要的无机离子。
复制时，基因组全部DNA均需要复制，但转录时，在庞大的基因组中，按照细胞不同的发育时序，生存条件，只有少部分基因发生转录，而能转录出RNA的DNA片段称为结构基因。
②不对称转录的含义：a。
在DNA分子双链上，一股连用于模板指引转录，另一股链不转录。
b。
模板链（有意义链、Watson链）并非总是在一条DNA链上。
原核生物基因表达的四个步骤：1．RNA聚合酶全酶结合启动子而形成闭合复合物：RNA全酶与启动子结合形成的复合物称为闭合复合物，是由RNA全酶中的σ因子识别基因或启动子。
σ因子不能单独与启动子或DNA的其他区域结合，只有与核心酶组成全酶之后，σ因子的构象发生改变，暴露出DNA结合域。
ββ’σ: PS：原核生物RNA聚合酶只有一种（RNA-pol），但是含有4种5个亚基：α2α2：位于启动子上游，决定哪些基因被转录。
与转录的频率有关。
β：与底物NTP结合，形成磷酸二脂键，延长核苷酸链。
β’：酶与模板结合的主要部位。
σ：辨认起始点（决定在哪开始转录），无催化活性。
ββ’亚基称为核心酶，具有催化NTP按模板的指引合成RNA的功能，但合成的RNA没有α2固定的起始位点，σ亚基的功能是辨认起始点，αββ’σ则称为全酶。
22．闭合复合物转变为开放复合物：在RNA聚合酶的作用下，局部DNA发生构象改变，在转录起始点打开双链（约17个碱基对），展示出DNA模板链，形成开放复合物，此时RNA聚合酶与DNA牢固结合。
3．形成开放复合物后，RNA聚合酶仍保持在启动子部位，开始催化RNA合成反应。
转录的起始不需要引物。
4．RNA聚合酶释放σ因子，核心酶与离开启动子区，沿DNA移动，进入延伸阶段。
RNA聚合酶核心酶进入延伸阶段后，沿着模板链3’-5’方向滑行，一面使DNA解链，一方面催化NTP按模板连互补的核苷酸序列逐个连接，使RNA按5’-3’方向不断延伸（转录的方向也是5’-3’），转录生成的RNA与DNA模板链暂时形成DNA-RNA杂交体。
转录的终止：当RNA聚合酶行进到基因或操控子的终止子（terminator）部位时，由于终止子中有GC 富集区组成的反向重复序列，转录生成的RNA可形成发卡结构（hairpin），此结构影响RNA 聚合酶的行进，使RNA聚合作用停止。
此后，新合成的RNA链首先从DNA模板链上解离出来，继而与核心酶分离，随后核心酶与双链DNA解离，此时的σ因子又能与核心酶结合，开始下一次转录过程。
不依赖ρ因子的终止子有两个特征：①一个反向重复序列，使RNA末端形成一个发卡结构。
②在信息链上有一连串的T，因而RNA末端发卡结构之后进阶这出现一串U，RNA/DNA杂交分子中的U-A碱基结合力较弱，当发卡结构形成时，RNA聚合酶停止移动，RNA链从DNA链上脱落。
依赖ρ因子的终止子：当RNA聚合酶移动至终止子部位时，ρ因子与其结合，并发挥A TP酶和解链酶活性，使DNA与RNA分离。
《茎环结构》？？？？原核生物的tRNA和rRNA需要进行转录后加工：mRNA在转录过程结束前就可以作为模板参与蛋白质的生物合成（所以说：原核生物的转录和翻译过程是偶联的）；而tRNA和rRNA则需要进行加工和修饰，才能成为具有生物功能的成熟分子。
1.tRNA前体的加工包括剪切、添加和修饰过程：剪切：将多顺反子初级转录产物分离并切除多余序列：初级转录的5’端都有一个前导序列（RNaseP负责特异地切除前导序列核苷酸），3’端都有一段拖尾序列（参与拖尾序列切除的有RNaseQ、Y、D、BN等）直到切到3’端的CCA序列为止。
若tRNA中没有这种序列，则切完为止。
添加：有些tRNA分子在3’端需要修复或添加CCA序列：tRNA3’端的CCA序列是tRNA转运氨基酸时必不可少的序列，而添加这一序列是由tRNA核苷酸转移酶催化完成的。
修饰：通过某些碱基的化学修饰在tRNA分子中形成稀有碱基：例如假尿嘧啶是由尿嘧啶经化学修饰产生的。
2.成熟rRNA分子是由多顺反子前体经过剪切而成：转录出来的初级rRNA是多顺反子，其中含有16S，23S和5SrRNA前体，tRNA前体以及间隔序列（统称为30SRNA，因为沉降系数是30S）。
30SRNA前体被内切核酸酶（RNasep）剪切成16SrRNA前体，23SrRNA前体和5rSrRNA前体以及tRNA前体，最后再内外切核酸酶的作用下，将多种前体的多余核苷酸（原间隔序列）切除，得到成熟的16SRNA，23SRNA 和5SrRNA。
翻译起始是核糖体与mRNA结合及定位的过程mRNA的功能是携带蛋白质的序列信息，但不是mRNA分子中的所有核苷酸都参与密码子的组成、编码氨基酸。
在mRNA的核苷酸序列中，有一段序列是一个特定蛋白质多肽链的序列信息，这一段核苷酸序列从起始密码子开始、到终止密码子结束，称为蛋白质编码区或开放阅读框（open reading frame），此段核苷酸序列决定蛋白质分子的一级结构。
在开放阅读框中的5’上游和3’端下游的核苷酸序列没有编码功能，称为非翻译区（非编码区），其功能主要是参与翻译起始调控，是将开放阅读框中的多肽序列信息转变为多肽链所必须的序列。
核糖体是蛋白质合成的场所，tRNA是氨基酸的转运工具，mRNA是翻译的模板。
但核糖体本身并不能直接识别和结合mRNA，翻译的起始阶段需要多种起始因子（initiation factor，IF）的辅助作用。
原核生物有3种起始因子，即IF-1（占据A位，防止结合其他tRNA），IF-2(促进起始tRNA与小亚基结合)，IF-3（促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的敏感性）。
原核生物翻译起始阶段包括以下几个步骤：①核糖体的两个亚基必须处于游离状态：完成一轮蛋白质合成的核糖体在IF-1作用下解离（30S和50S亚基分离），解离后IF-3与30S小亚基结合，能防止大小亚基重新聚合。
②SD序列是小亚基与mRNA定位结合的关键：mRNA的起始密码子之所以能与小亚基定位结合，决定于AUG密码子（起始密码子）上游8-13个核苷酸部位，该部位存在4-9个富含AGGAGG的核苷酸一致性序列，该序列称为SD序列。
小亚基16S-rRNA3’端有富含UCCUCC的短序列，与SD序列配对，使密码子定位与翻译起始部位。
SD序列也称为核糖体结合位点。
PS：A位：原核核糖体上结合氨基酰-tRNA的氨基酰位。
主成分：大亚基+小亚基P位：原核核糖体上结合肽酰-tRNA的肽酰位。
主成分：大亚基+小亚基E位：排除卸载tRNA的排出位。
主成分：大亚基③翻译起始复合物的形成还需要三元复合物：？？？？？？？④IF-2水解GTP供能并促使核糖体两个亚基结合：促进30S小亚基和50S大亚基结合，形成70S起始复合物。
氨基酸活化转运和核糖体循环贯穿肽链合成的基本过程：翻译起始阶段结束后，核糖体以mRNA为模板合成蛋白质，进入肽链的延伸阶段，氨基酸被活化，运输到核糖体，在延长因子的协助下，核糖体按照mRNA上密码子的顺序将特定的氨基酸逐个连接，形成肽链。
1.氨基酸以氨基酰-tRNA的形式被活化与搬运：①活化：在氨基酰-tRNA合成酶催化下，氨基酸与A TP反应，生成氨基酰-AMP，氨基酸获得能量而被活化。
氨基酸 + tRNA + ATP---------- 氨基酰-tRNA + AMP + PPi （每个氨基酸活化需消耗一个ATP）②在同一个氨基酰-tRNA合成酶催化下，活化的氨基酸被转移到tRNA分子上。
2．延长因子是辅助核糖体合成肽链的必要条件：大肠杆菌延长因子(EF)有三种: EF-T u（促进氨基酰-tRNA进入核糖体的A位，结合分解GTP）；EF-T s（EF-Tu•GTP在参与一轮核糖体循环后变成EF-Tu•GDP，而EF-Ts的作用是使EF-Tu•GDP再次转变为EF-Tu•GTP以备下次利用）；EF-G（有转位酶活性，促使mRNA-肽酰-tRNA 由A位前移到P位）3．核糖体循环是肽链延长一个氨基酸的基本过程肽链延长是一个循环过程，称为核糖体循环，每个循环包括：进位，转肽和移位三个步骤。
每次循环使肽链增加一个氨基酸残基。
①氨基酰-tRNA在EF-Tu协助下进入核糖体，消耗一个GTP。
②肽酰转移酶催化肽酰基移位和新肽键形成：氨基酰-tRNA进入A位以后，核糖体上P位上已结合了一个肽酰-tRNA（在起始时是甲酰蛋氨酸-tRNA），在肽酰转移酶的催化下，P位上的tRNA所携带的肽酰基的羧基与A位上氨基酸的α氨基形成肽键，此过程称为转肽反应。
③EF-G促使肽酰-tRNA由A位移入P位：转肽后，占据P位的是失去氨基酰基的tRNA，A位是肽酰tRNA，延长因子EF-G可促使A位的肽酰tRNA移位，进入P位。
终止密码子和终止因子决定翻译的终止：终止因子又称为释放因子（RF），其功能是识别mRNAshang 的终止密码子，终止肽链的合成并释放出肽链。
原核生物中的释放因子是RF-1，RF-2，RF-3。
RF-1能识别密码子UAA及UAGRF-2能识别密码子UAA及UGARF-3能结合GTP，并能促进RF-1，RF-2与核糖体结合。
当mRNA分子中的终止密码子进入核糖体的A位上时，由于细胞内并不存在带有相应反密码子的tRNA，没有氨基酰-tRNA能够进入A位。
此时，释放因子（RF）在GTP存在下能识别终止密码子并进入A位，当释放因子与A位结合后，核糖体中肽酰转移酶的两个活性（催化肽酰-tRNA之间脂键的水解和肽酰基与下一个氨基酸之间的形成）只能有一个能发挥活性，即水解酶活性，使肽链从核糖体上脱落下来。