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。
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
基因的表达调控
第十三章基因表达调控一．基因表达是指基因转录及翻译的过程。
1.基因是负载特定遗传信息的DNA片段。
cDNA习惯上也称为基因，无内含子遗传学：遗传的基本单位，含有编码一种RNA（多数也指多肽）的信息单位；分子生物学：负载遗传信息的DNA片段。
结构包括：内含子、外显子和调控序列。
2.基因组是一个生物体的整套遗传信息；即一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。
3.基因表达是基因转录及翻译的过程；即在一定调控机制下，基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子或产生RNA的过程。
二．基因表达具有时间特异性及空间特异性。
1.按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间特异性。
2.多细胞生物从受精卵到个体，有不同的发育阶段。
在每一个阶段都会有不同的基因严格按照自己特定的时间顺序开启和关闭，表现为与分化、发育阶段一致的时间性。
多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性。
3.在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，称之为基因表达的空间特异性。
4.基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，所以空间特异性又称细胞或组织特异性。
三.基因表达的方式及调节存在很大差异。
1.基因表达调控：细胞或生物体在接受环境信号刺激时或适应环境变化的过程中在基因表达水平上做出应答的分子机制。
按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：组成性表达、诱导或阻遏表达。
2.基本（或组成性）表达：（只受RNA聚合酶和启动子相互影响，不受其他机制调节）某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因(housekeeping gene)。
无论表达水平高低，管家基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。
区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性基因表达。
3.诱导和阻遏表达（适应性表达）：（除受RNA聚合酶和启动子相互影响，还受其他机制调节）与管家基因不同，大多数基因表达受环境信号影响。
遗传信息的表达—基因表达
遗传信息的表达—基因表达基因表达是指遗传信息在生物体内通过特定的分子机制转化为蛋白质的过程。
它是生物学中最基本和关键的过程之一，对于维持生物体的正常功能和发展具有重要意义。
基因表达的概念和过程基因是生物体内特定的DNA片段，携带着编码特定蛋白质的遗传信息。
基因表达包括两个主要过程：转录和翻译。
转录是指在细胞核内，DNA的DNA链被RNA聚合酶酶解，产生与DNA反义链互补的mRNA分子。
这个过程将DNA的遗传信息转录为可移动的mRNA分子。
翻译是指mRNA分子通过核糖体（ribosome）的作用，在细胞质中将mRNA的遗传信息转化为蛋白质。
翻译过程需要tRNA和特定的氨基酸参与。
tRNA根据mRNA的编码决定正确的氨基酸序列，从而合成特定的蛋白质。
基因表达调控是指细胞根据生理需要和外界环境对基因表达的调节。
调控因子可以使得特定基因的转录和翻译过程被促进或抑制。
这种调控机制保证了生物体对外界环境变化做出适应或应答。
基因表达的重要性基因表达是维持生物体正常功能和发展的关键过程。
通过基因表达，细胞可以合成需要的蛋白质，从而完成各种细胞代谢活动。
基因表达的异常会导致蛋白质合成失衡，进而引发各种疾病和病理变化。
在发育过程中，基因表达的精确调控决定了细胞定位、分化和形态发生的正确性。
基因表达异常可能导致胚胎发育缺陷和先天性疾病。
在生物体对外界环境变化做出应答时，基因表达的调控起到关键作用。
细胞可以通过增加或减少特定基因的表达来应对环境刺激，提高生存能力和适应性。
基因表达的研究方法为了深入了解基因表达的机制和调控过程，科学家们开发了许多研究方法和技术。
其中一种常用的方法是RT-PCR，通过扩增mRNA的反转录产物来定性和定量基因表达水平。
近年来，高通量测序技术的发展使得基因表达研究更加便捷和准确。
通过测序和分析组织或细胞中的mRNA序列，可以全面了解基因表达的水平和模式。
基因表达的研究对于深入理解生物体的生物学过程、揭示疾病发生机制以及开发新的治疗方法具有重要意义。
6-3基因的表达
[概念检测]
(1)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。
( √)
(2)DNA 病毒中没有 RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。
( ×)
(3)若基因的碱基序列没有改变，则生物体的性状也不会发生改变。
( ×)
(4)吸烟会导致精子中 DNA 的甲基化水平升高，从而影响基因的表达。 (√)
[教材拾遗] 1．(必修 2 P73“思考讨论”)某种实验小鼠的毛色受一对等位基因 Avy 和 a 的控制， Avy
2． (必修 2 P75“拓展应用”)某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性 个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色 的基因是位于 X 染色体上的一对等位基因：XO(黄色)和 XB(黑色)，雄猫只有一 条 X 染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型。 请写出可行的解释。 提示：对于基因型为 XBXO 的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因 B 的 X 染色体失活， XB 就不能表达，而另一条 X 染色体上的 XO 表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上 会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因 O 的 X 染色体失活，则 XO 不 表达，XB 表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为 XBXO 的雌猫会出现黑黄相间的类型。
4．表观遗传 (1)概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现 象。 (2)实例：柳穿鱼 Lcyc 基因和小鼠 Avy 基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生 了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种 DNA 甲基化修饰可以 遗传 给后代，使后代出现同样的表型。 (3)基因与性状的关系 基因与性状的关系并不是简单的一一对应 的关系。 ①一个性状可以受到多个基因的影响。 ②一个基因也可以影响多个性状。 ③生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境 对性状也有着重要影响。
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。
简述基因表达过程
简述基因表达过程
基因表达是指在生物体内，DNA转录成RNA，然后RNA翻译成蛋白质的过程。
这个过程包含了三个主要步骤：转录、RNA加工和翻译。
1. 转录：DNA的双链解旋形成单链模板，在核糖体上形成RNA 链，RNA链与模板DNA链互补配对，RNA聚合酶沿DNA模板移动，合成RNA链，直到遇到终止信号而停止。
2. RNA加工：RNA经过剪切、拼接和修饰等加工，产生成熟的mRNA分子。
其中最常见的是剪接，即将前体mRNA中的内含子切除，使得外显子连接起来，从而生成成熟的mRNA。
3. 翻译：成熟的mRNA通过核糖体进行翻译，将RNA上的信息翻译成氨基酸序列，然后根据氨基酸序列，通过tRNA带有的氨基酸，组装成多肽链，最终形成蛋白质。
基因表达过程是高度调控的，由许多因素调节，包括启动子、转录因子、剪接因子、RNA稳定性、翻译启动因子和调节蛋白等。
这些因素的变化可以影响基因表达水平，从而对生物体的特征和功能产生影响。
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
基因表达名词解释
基因表达名词解释基因表达是指外源基因在培养细胞中的物化表达，是指基因在特定情况下，以蛋白质的形式实现的过程，是生物活动中重要的一环，它影响着细胞的结构和功能，是影响和调控生物体发育和行为的主要因素之一。
基因表达的过程主要有三个基本步骤：基因转录、转录翻译和蛋白质合成，分别表示为DNA-RNA-protein 三步骤。
基因转录是将DNA转录成RNA，这个过程是由RNA聚合起来，合成一条mRNA，如此重复，可以几乎完全复制DNA的信息。
转录翻译是将mRNA中的三碱基密码转化为配对的氨基酸，形成有机体特定的蛋白质，而蛋白质合成则涉及到蛋白质在细胞中的运输和稳定性。
基因表达的控制是一个复杂的过程，包括激活和抑制的过程，以及由此产生的变化。
激活是指增加基因的表达量，激活可以由外界刺激，或因内源因素，如转录因子，来诱导。
抑制是指减少基因的表达量，这是一个精确的过程，它有植物物种之间的差异。
此外，基因表达还受到蛋白质衰败、外源调节蛋白等因素的影响。
基因表达是一个受环境影响的复杂过程，其结果是影响细胞的结构和功能，因此在遗传学、细胞生物学和生物技术开发的研究中，对基因表达的控制有着重要的意义。
要完全理解基因表达的基本机制，需要详细地研究基因转录、转录翻译和蛋白质合成等步骤。
例如，基因转录是一个可调控的过程，它受到转录因子和转录调节因子的调控，研究了转录因子和转录调节因子之间的互作，对解释基因表达可调控性具有重要意义。
同样，蛋白质合成步骤也是可调控的，它受到RNA修饰、蛋白质稳定性等因素的调控，研究了这些因素如何影响蛋白质的表达量，也有助于深入理解基因表达和调控的机制。
基因表达在许多领域中有着重要的意义，在植物学和动物学研究中，对基因表达水平的检测可以帮助研究者了解植物和动物的发育变化和活动，在药物研发过程中，对基因表达的调控也可以有效控制和调节药物的效果从而实现精确的药学治疗。
综上所述，基因表达是一种复杂的过程，它受到多种因素的影响，由于基因表达的调控，可以有效的控制和影响植物与动物的发育和行为，影响药物的精确治疗，是生物活动中重要的一环，研究它对于完全理解和解释生命现象具有不可替代的意义。
基因表达与蛋白质合成
基因表达与蛋白质合成基因是生物体内的遗传信息单位，它们指示着蛋白质的合成。
基因表达是指基因通过转录和翻译的过程将遗传信息转化为功能性蛋白质的过程。
在这篇文章中，我们将介绍基因表达的过程以及与蛋白质合成之间的关系。
一、基因表达的过程基因表达包括两个主要的步骤：转录和翻译。
转录是指在细胞核中，DNA的信息被转录成为RNA分子的过程。
而翻译则是指RNA分子通过核糖体将其信息翻译成具有特定功能的蛋白质的过程。
转录过程主要包括：启动、延伸和终止。
在启动过程中，转录因子会结合到基因的启动子上，使得DNA双链分离并提供一个转录起始位点。
随后，RNA聚合酶会沿着DNA模板链进行延伸，合成出一个与DNA模板链互补的RNA链。
最后，转录酶到达终止信号，停止转录。
翻译过程则是在细胞质中进行的，主要包括：启动、延伸和终止。
在启动过程中，核糖体会辨认mRNA上的起始密码子，并招募第一个氨基酸tRNA。
随后，核糖体通过扫描mRNA，依次招募氨基酸tRNA，使多个氨基酸连接形成多肽链。
当核糖体到达终止密码子时，翻译过程停止，形成一个完整的蛋白质。
二、蛋白质合成的调控蛋白质的合成并不是一直进行的，它受到多种因素的调控。
其中包括转录调控、翻译调控以及蛋白质的后转录修饰。
转录调控主要通过转录因子的结合与启动子上的特异序列相互作用来实现。
一些转录因子能够促进或抑制启动子上的转录活性，从而控制基因的表达水平。
此外，染色质结构的变化也会影响到基因的转录调控。
翻译调控主要通过mRNA上的结构、起始密码子的识别以及转录后修饰来实现。
mRNA的结构可以通过核酸序列的变化来改变，从而影响到核糖体的结合和翻译效率。
起始密码子的识别也受到一些特定序列的影响，例如Kozak序列。
此外，蛋白质的后转录修饰也会对翻译进行调控。
三、基因表达与蛋白质合成的重要性基因表达与蛋白质合成对于生物体的正常功能发挥具有重要作用。
基因表达异常可能导致遗传病、肿瘤等疾病的发生。
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2.填表比较DNA复制、转录、翻译
复制
时间
有丝分裂 间 期和减数第 一次分裂前的 间 期
转录
翻译
个体生长发育的整个过程
题后提升
有关基因表达过程的四个易错点 (1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息,3 种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。 (2)翻译过程中,mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一 个密码子。 (3)转录和翻译过程中的碱基配对不是A—T,而是A—U。 (4)并不是所有的密码子都决定氨基酸,其中终止密码子不决定氨基酸。
解析:RNA是以DNA(基因)为模板转录的产物,包括tRNA、rRNA和mRNA 三种;转录是以基因为单位的,不同基因的转录产物(RNA)不同,而且不同基因 的转录过程相对独立,因此同一细胞中两种RNA的合成可能同时发生;真核细 胞中,叶绿体和线粒体内也有少量的DNA,叶绿体和线粒体内的DNA也能作 为转录的模板合成RNA;DNA是双链分子,转录时以其中一条链(即模板链) 为模板,按照碱基互补配对原则合成出RNA子链,因此转录出的RNA链与模 板链的相应区域碱基互补。
基因 酶的合成
代谢过程
①白化病致病机理图解
生物体的性状(完善实例分析如下)
酪氨酸
酪氨酸 不能将酪氨酸转化为黑色素
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
DNA序列 淀粉分支酶
淀粉分支酶
淀粉降低 蔗糖
皱粒 圆粒
3.基因与性状的对应关系 (1)一般而言,一个基因决定一种 性状 。 (2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响,如玉米叶绿素的形成至少与50 多个不同的基因有关。
考点二 基因对性状的控制
研析教材
1.中心法则 (1)提出者: 克里克 。 (2)补充后的内容图解
内化基本概念
2.基因控制性状的途径 (1)直接控制途径(用文字和箭头表示)
基因
蛋白质结构
生物体的性状(完善实例分析如下)
缺 失了3个
CFTR蛋 白结构
A∥T T∥A 缬氨酸 镰刀状
溶血性贫血
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)
解析:读图知,②为翻译,以mRNA为模板,需tRNA转运氨基酸,核糖体(rRNA 为其组成成分)为场所,因此需3种核酸参与;人体所有细胞都是由同一个受精 卵分裂、分化而来,故per基因存在于所有细胞中;合成肽链的长度由右向左 增大,因此核糖体在图中的移动方向是从右向左。
4.(2018·北京模拟)科研人员从肿瘤细胞中发现了蛋白S,为了研究其功能 做了如下实验:将DNA模板和RNA聚合酶混合一段时间后加入原料,其中鸟嘌 呤核糖核苷酸用32P标记,一起温育一段时间后加入肝素(可以与RNA聚合酶结 合),然后再加入蛋白S,结果如下图所示。下列叙述不正确的是( B ) A.对照组应加入不含蛋白S的缓冲液 B.曲线反映的是模板DNA的复制过程 C.肝素能抑制mRNA的合成 D.蛋白S能解除肝素抑制转录的作用
基因中脱氧核苷酸
mRNA
tRNA
密码子
剖析题型
提升核心素养
题型一 考查遗传信息的转录和翻译过程 1.(2017·全国Ⅲ卷)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是( C ) A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来 B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生 C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生 D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
(3)有时一个基因可影响 多个 性状,如 A
B
C,基因 1 可影响 B 和 C 的性状。
(4)生物体的性状是基因和 环境 共同作用的结果。基因型相同,表现型可
能不同,基因型不同,表现型可能相同。
【深挖教材】 (1)中心法则中遗传信息的传递是否都遵循碱基互补配对原则? 提示:是。
(2)为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代? 提示:受精时,精子的头部进入卵细胞中,受精卵中的细胞质基因几乎全部来自 卵细胞。
3.遗传信息的翻译 (1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以 mRNA 为模板合成具有一定氨基酸 顺序的蛋白质的过程。 (2)密码子 ①概念: mRNA 上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密 码子。 ②种类:64种,其中决定氨基酸的密码子有 61 种,终止密码子有 3 种。
题型二 结合信息考查对基因表达过程的分析 3.研究发现人体的生物钟机理如图所示,下丘脑SCN细胞中,基因表达产物per 蛋白的浓度呈周期性变化,振荡周期为24 h,下列分析正确的是( D ) A.过程②仅需要mRNA、tRNA 2种核酸参与 B.per基因仅存在于下丘脑SCN细胞中 C.核糖体在图中的移动方向是从左向右 D.过程③体现了细胞中物质的反馈调节机制
场所 模板 原料 条件
主要在 细胞核 .
主要在 细胞核 .
DNA的 两 条链
DNA的 一 条链
4种 脱氧核苷酸 . 4种 核糖核苷酸 .
酶(解旋酶、DNA聚合酶)、 酶(RNA聚合酶)、
ATP
ATP
细胞质的 核糖体 . mRNA . 20种 氨基酸 .
酶、ATP、 tRNA .
产物
产物 去向
特点
碱基 配对 信息 传递 意义
思考探究
1.据图分析生物体内遗传信息的传递和表达过程
培养科学思维
(1)在正常人体细胞中发生的过程是 ①②③ 。
(2)①和②过程,碱基配对方式完全相同吗? 提示:不完全相同,①过程是A—T,T—A,G—C,C—G;②过程是A—U,T— A,G—C,C—G。 (3)HIV可发生上述什么过程?其宿主细胞主要是什么?进行蛋白质合成的场所 是哪里?“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供?
2.遗传信息的转录 (1)概念:以 DNA的一条链 为模板,按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
(2)转录过程(见下图):
RNA聚合酶 碱基
一条链 核糖核苷酸
mRNA DNA链
【深挖教材】 (1)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程需要解旋酶吗?
提示:不需要,RNA聚合酶也有解旋功能。 (2)原核细胞中转录过程主要在哪里进行? 提示:拟核。
提示:结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同,因为作为模板 的mRNA相同。
思考探究
1.下图为两类细胞遗传信息表达示意图,据图思考:
培养科学思维
(1)肺炎双球菌为原核生物,只进行
(填“图1”或“图2”)过程。
(2)a～f依次为
。
(3)图1中翻译方向为
。判断依据是
。
图1信息显示一条mRNA可结合多个核糖体,其意义在于
第19讲 基因的表达
【考纲解读】
最新考纲
细解考点
1.说明RNA的种类、功能及
DNA与RNA的不同
1.遗传信息的转 录和翻译(Ⅱ) 2.基因与性状的 关系(Ⅱ)
2.说明遗传信息的转录和翻 译过程 3.比较遗传信息、密码子及 反密码子的概念 4.说明中心法则的内容、基
因对性状的控制方式及基因
与性状的对应关系
1.RNA的结构和种类
(1)基本单位: 核糖核苷酸
。
(2)组成成分:
鸟嘌呤
尿嘧啶
(3)结构:一般是 单 链,长度比DNA短;能通过 核孔 从细胞核转移到细胞 质中。 (4)种类及功能
信使RNAmRNA : 蛋白质 合成的模板 转运RNAtRNA : 识别并转运氨基酸 核糖体RNArRNA : 核糖体 的组成成分
解析:对照组应加入不含蛋白S的缓冲液,保证其他生理过程不受影响;以DNA 为模板,在RNA聚合酶的作用下发生的是DNA转录的过程,而不是DNA复制 过程;分析曲线知,加入肝素之前,产物的合成量在增加,而加入肝素后两曲线 表示的产物的放射性基本没有变化,在大约2.5 min时加入蛋白S后,一段时间 后产物的放射性开始增强,说明蛋白S能解除肝素抑制转录的作用。
(3)翻译过程 核糖体 tRNA mRNA
终止密码
(4)过程图示
tRNA
氨基酸
核糖体
mRNA 多肽
【深挖教材】 (1)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲 硫氨酸?
提示:翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切 掉。 (2)结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同吗?为什么?
2.(2017·海南卷)下列关于生物体内基因表达的叙述,正确的是( A.每种氨基酸都至少有两种相应的密码子 B.HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板 C.真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程 D.一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA
B)
解析:一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码;HIV的遗传物质为RNA,其 可作为逆转录过程的模板合成DNA;rRNA和tRNA的合成也属于基因表达 过程;一个基因的两条DNA链可转录出两条互补的RNA,而不是相同的RNA, 而转录是以DNA的一条链为模板。
一条mRNA上可相继 结合多个核糖体, 同时合成多条肽链
A—U,U—A, G—C,C—G
DNA→ RNA .
mRNA→蛋白质.
表达遗传信息,使生物表现出各种性状
【深度思考】 遗传信息的复制和转录的单位相同吗?
提示:不相同,遗传信息的复制单位是DNA(或RNA),转录的单位是基因。
3.探究遗传信息、密码子与反密码子的关系
核心素养
1.生命观念——结构与功能 观:结合DNA双螺旋结构模 型,阐明DNA分子转录、翻 译的过程 2.科学思维——模型与建模 :运用中心法则,阐明DNA分 子上的遗传信息通过RNA指 导蛋白质合成的过程 3.社会责任——结合实例分 析基因表达的异常情况