最新基因表达调控原理讲课教案
【2024版】新教材人教版高中生物必修2第4章基因的表达-教案教学设计
可编辑修改精选全文完整版第4章基因的表达教学设计第1节基因知道蛋白质的合成教学目标的确定课程标准的要求是：概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：1. 概述遗传信息的转录和翻译2. 运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系3. 理解中心法则中遗传信息的传递方向教学实际思路以本节的“问题探讨”中《侏罗纪公园》中恐龙复活为切入，为DNA复制创设情境。
问题探讨：从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使他们复活吗？通过小组合作，探讨基因是如何指导蛋白质的合成？通过视频或示意图，让学生直观感受基因指导蛋白质合成的过程，并让学生总结归纳，引出中心法则是如何描述遗传信息的传递规律，最后根据教材或上课时讲解的内容回顾本节课的重难点，加深对本节内容的理解。
板书设计第4章第1节基因指导蛋白质的合成一、遗传信息的转录二、遗传信息的翻译三、中心法则第2节基因表达与性状的关系教学目标的确定课程标准的要求是：概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质的表现，根据上述要求和建议，本节课教学目标确定如下：1.举例说明基因与性状的关系2.了解基因选择性表达与细胞分化的关系3.解释表观遗传教学实际思路以本节的“问题探讨”中“水毛茛”来引出本节课的内容，小组合作，探讨基因是如何控制生物体的性状的？通过资料分析，让学生小组合作共同探讨，让学生拥有合作探究的意识，教师在学生讨论中不断补充，帮助学生对问题的理解，最后，老师对学生的回答进行点评，并进行最后的总结板书设计第4章第2节基因表达与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系二、基因的选择性表达与细胞分化三、表观遗传。
《基因表达的调控》 学历案
《基因表达的调控》学历案在生命的奥秘中，基因表达的调控是一个至关重要的环节。
它就像是一场精心编排的舞蹈，每个基因在特定的时间和条件下，以恰到好处的节奏和姿态展现自己，从而使生物体能够适应不断变化的环境，完成生长、发育、繁殖等一系列复杂的生命活动。
那么，什么是基因表达的调控呢？简单来说，基因表达的调控就是指细胞或生物体在基因水平上对其自身基因的表达进行调节和控制的过程。
这包括了从基因的转录起始、转录过程中的调节、转录后的加工修饰、到翻译水平的调控以及翻译后的修饰等多个环节。
基因表达调控的意义何在呢？想象一下，如果基因的表达不受调控，那么细胞将会陷入一片混乱。
比如，在细胞分裂时，需要大量与分裂相关的基因表达；而在细胞处于静止期时，这些基因则应该保持沉默。
又比如，在胚胎发育的过程中，不同的基因在不同的时间和空间被激活或抑制，从而塑造出各种组织和器官。
如果基因表达调控出现异常，就可能导致疾病的发生，如癌症往往就是由于某些关键基因的表达失控所引起的。
基因表达调控的方式多种多样。
在转录水平上，调控主要发生在基因的启动子区域。
启动子就像是基因的“开关”，它上面结合着各种转录因子，这些转录因子决定了基因是否能够被转录以及转录的效率。
增强子和沉默子则可以远距离地影响启动子的活性，从而增强或抑制基因的转录。
此外，DNA 的甲基化和组蛋白的修饰也能够改变染色质的结构，进而影响基因的转录。
转录后的调控同样重要。
RNA 前体经过剪接、编辑等加工过程，才能成为具有功能的 mRNA。
这些加工过程受到多种因素的调控，从而决定了最终产生的 mRNA 的种类和数量。
翻译水平的调控也不容小觑。
mRNA 的稳定性、核糖体与 mRNA的结合效率、起始密码子的识别等环节都可以影响翻译的进行。
基因表达调控的机制非常复杂，涉及到众多的分子和信号通路。
其中，激素、生长因子等信号分子可以通过细胞表面的受体将信号传递到细胞内，从而激活或抑制一系列的基因表达。
基因的表达与调控教学教案
对实验结果进行深入讨论，解释数据背后的生物 学意义，探讨可能的影响因素及机制。
结论总结
总结实验结果，指出研究的意义和局限性，提出 未来研究方向或建议。
THANKS
感谢观看
PCR技术
通过特异性引物对目的基因进行 扩增，结合凝胶电泳、荧光定量 等方法对PCR产物进行分析，检
测基因突变。
基因芯片技术
将大量基因特异性探针固定在芯 片上，与待测DNA样本进行杂交 ，通过检测杂交信号来识别基因
突变。
单细胞测序技术
对单个细胞进行基因组测序，揭 示细胞间的基因变异和表达差异
。
蛋白质组学技术
基因表达的意义
基因表达是生物体生长、发育、繁殖和应对环境变化的 基础，对于理解生物体的生命活动及其调控机制具有重 要意义。
转录过程及产物
转录过程
转录是以DNA为模板，在RNA聚合酶的催化下， 合成RNA的过程。转录过程包括启动、延伸和终 止三个阶段。
转录产物
转录的产物是RNA，包括mRNA（信使RNA）、 tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）。
DNA测序技术
Sanger测序
利用DNA聚合酶和特异性引物进行DNA合成，通过掺入链终止剂来终止DNA链 的合成，进而通过高分辨率凝胶电泳分离不同长度的DNA片段，实现DNA序列 的测定。
下一代测序技术
利用高通量测序平台对数百万个DNA片段进行同时测序，具有高通量、高灵敏度 、低成本等优点。
基因突变分析技术
蛋白质降解
通过泛素-蛋白酶体途径等 降解途径，调节蛋白质的 稳定性和活性。
蛋白质转运
将蛋白质从合成部位转运 到作用部位，影响其活性 和功能。
03
基因的表达与调控教案
基因的表达与调控教案教学目标：1.让学生了解基因表达与调控的基本概念。
2.让学生理解基因表达调控的生物学意义及其在细胞和生物体发育中的重要性。
3.让学生掌握基因表达调控的环节及其在原核生物和真核生物中的差异。
4.培养学生的思维能力和自主学习能力。
教学内容：1.基因表达调控的概念及重要性。
2.基因表达调控的环节。
3.原核生物和真核生物基因表达调控的差异。
教学重点与难点：重点：基因表达调控的环节及其在原核生物和真核生物中的差异。
难点：基因表达调控的生物学意义及其在细胞和生物体发育中的重要性。
教学方法：1.讲授法：讲授基因表达与调控的基本概念、生物学意义等基础知识。
2.讨论法：组织学生进行小组讨论，探讨基因表达调控在细胞和生物体发育中的重要性及其在原核生物和真核生物中的差异。
3.案例分析法：通过典型案例分析，让学生深入理解基因表达调控的机制及其应用。
教具和多媒体资源：1.投影仪：展示基因表达调控的流程图、示意图等。
2.PowerPoint演示文稿：展示基因表达调控的相关知识点。
3.教学视频：播放基因表达调控的实验过程及相关视频资料。
教学过程：1.导入新课：通过问题导入，让学生思考基因表达调控的意义及其在细胞和生物体发育中的作用。
2.讲授新课：讲解基因表达调控的概念、生物学意义、环节等基础知识，并通过案例分析加深学生的理解。
3.巩固练习：提供一些练习题，让学生巩固所学知识，并组织学生进行小组讨论。
4.归纳小结：总结本节课的主要内容，并回顾基因表达调控在细胞和生物体发育中的重要性及其在原核生物和真核生物中的差异。
评价与反馈：1.设计评价策略：通过小组讨论、提问、测试等方式评价学生对基因表达与调控知识的掌握情况。
2.为学生提供反馈：根据评价结果，为学生提供反馈意见，帮助他们了解自己的学习状况，同时指出需要加强的地方。
基因表达调控教案
基因表达调控教案教案标题：基因表达调控教学目标：1. 理解基因表达调控的概念和重要性。
2. 掌握基因表达调控的机制和方法。
3. 能够解释基因表达调控在细胞和生物体发育、适应环境等方面的作用。
教学准备：1. PowerPoint演示文稿。
2. 实验室材料：PCR仪、电泳仪、琼脂糖凝胶、DNA标准品、引物等。
3. 教学资源：相关教科书、期刊文章、互联网资源等。
教学过程：1. 导入（5分钟）- 向学生介绍基因表达调控的概念，并提出问题：为什么细胞需要调控基因表达？- 引导学生思考基因表达调控在细胞和生物体发育中的重要性。
2. 知识讲解（15分钟）- 使用PowerPoint演示文稿，讲解基因表达调控的机制，包括转录调控和转录后调控。
- 解释转录调控的方式，如启动子区域的甲基化、转录因子的结合等。
- 介绍转录后调控的方式，如RNA剪接、RNA降解等。
3. 实验演示（20分钟）- 展示基因表达调控实验的基本步骤和原理。
- 演示PCR技术的应用，包括反转录PCR和实时定量PCR。
- 展示电泳分析DNA片段的长度和浓度。
4. 实验操作（30分钟）- 将学生分成小组，每组进行基因表达调控实验。
- 学生根据实验操作指导书进行实验，包括RNA提取、cDNA合成、PCR扩增等步骤。
- 学生通过电泳分析结果，判断基因表达调控的情况。
5. 讨论与总结（15分钟）- 学生展示实验结果，并进行讨论。
- 引导学生思考实验结果与理论知识的关联。
- 总结基因表达调控的重要性和应用领域。
6. 作业布置（5分钟）- 布置相关阅读任务，要求学生进一步了解基因表达调控的研究进展。
- 提醒学生准备下节课的讨论和问题解答。
教学评估：1. 实验操作的准确性和结果分析的合理性。
2. 学生对基因表达调控的理解程度，可以通过课堂讨论和问题解答进行评估。
3. 作业的完成情况和内容质量。
拓展活动：1. 邀请相关领域的专家进行讲座，深入探讨基因表达调控的前沿研究。
高中生物教学备课教案基因的表达与调控
高中生物教学备课教案基因的表达与调控高中生物教学备课教案主题：基因的表达与调控引言：基因是生物的遗传信息库，它们通过表达和调控来实现生物的生长和发育。
了解基因的表达与调控对于深入理解生物的遗传机制和细胞功能至关重要。
本节课我们将重点讲解基因的表达和调控的原理及过程，并通过案例分析和实验教学，帮助学生掌握关键概念和实践技能。
一、基因的表达1. 介绍基因表达的概念及重要性（200字）基因表达是指基因信息从DNA转录成RNA，并进一步翻译为蛋白质的过程。
基因表达在维持生物正常功能和适应外界环境中起着重要作用。
2. DNA转录为RNA的过程及关键酶（300字）DNA转录为RNA是基因表达的第一步，包括启动子识别、转录、终止等过程。
RNA聚合酶以及与其相关的辅助因子在此过程中起关键作用。
3. RNA的剪接和后转录修饰（400字）剪接是将转录产物中的内含子切除，将外显子连接为连续RNA的过程。
此外，RNA还需要进行5'帽子和3'端修饰等后转录修饰，以提高稳定性和翻译效率。
4. 蛋白质的翻译（300字）翻译是指在核糖体上将mRNA的信息转化为氨基酸序列的过程。
起始子和终止子的识别以及氨基酸的连接在此过程中发挥关键作用。
二、基因的调控1. 不同细胞类型中基因表达的差异（200字）细胞具有分化和特化的特性，这导致了不同细胞类型中基因表达的差异。
组织特异性转录因子和染色质结构决定了基因表达水平的差异。
2. 转录水平的调控机制（400字）转录水平调控是指通过调控转录因子活性和可及性来控制基因表达水平。
包括转录激活子和转录抑制子的作用，以及DNA甲基化和组蛋白修饰等。
3. 翻译水平的调控机制（400字）翻译水平调控是指通过调控转录后的RNA的翻译效率来控制蛋白质的表达水平。
包括mRNA的稳定性、启动子序列、3' UTR区域及RNA结合蛋白的作用。
4. 长非编码RNA的调控功能（300字）长非编码RNA (lncRNA) 在基因表达调控中发挥重要功能，包括转录调控、染色质构建、转录后修饰等。
基因表达与调控的备课教案
基因表达与调控的备课教案一、引言基因表达与调控是生物学中的重要概念，它涉及到基因在细胞中的表达过程以及调控机制。
本教案旨在通过教授基因表达与调控的相关知识，帮助学生理解基因在生物体内的功能和调控方式。
二、教学目标1. 理解基因表达的概念和过程。
2. 掌握基因的结构和功能。
3. 了解基因表达的调控机制。
三、教学内容1. 基因表达的概念和过程- 什么是基因表达？- 基因表达的三个主要过程：转录、剪接和转译。
- 基因表达的调控对生物体的重要性。
2. 基因的结构和功能- 基因的组成：外显子和内含子。
- 基因的功能：编码蛋白质和非编码RNA。
3. 基因表达的调控机制- 转录调控：启动子、转录因子和增强子的作用。
- 剪接调控：剪接酶和剪接因子的作用。
- 转译调控：miRNA和siRNA的作用。
四、教学方法1. 讲授：通过多媒体展示和口头解释，介绍基因表达与调控的相关知识。
2. 互动讨论：鼓励学生提问和参与讨论，加深对教学内容的理解。
3. 实验演示：展示基因表达实验的过程，增强学生对基因表达的认识。
五、教学资源1. 多媒体设备：用于播放讲授所需的幻灯片和视频。
2. 实验器材：用于演示基因表达实验的相关仪器和试剂。
3. 教材和参考书籍：提供给学生备课和进一步学习的参考资料。
六、教学评估1. 小组讨论：分组进行基因表达与调控相关问题的讨论，检查学生对教学内容的理解和应用能力。
2. 实验报告：要求学生撰写基因表达实验的报告，检查学生对实验过程的掌握和科学实验的写作能力。
3. 平时作业：布置与基因表达与调控相关的练习题，检查学生对知识掌握的情况。
七、教学扩展1. 控制基因表达实验：引导学生设计和执行控制基因表达的实验，探讨基因表达调控的机制。
2. 基因工程：介绍基因工程的基本原理和应用，培养学生的创新思维和实践能力。
八、教学反思通过教授基因表达与调控的备课教案，学生能够全面了解基因表达的重要性、基因的结构和功能以及基因表达的调控机制。
高中生物教学备课教案基因调控与表达
高中生物教学备课教案基因调控与表达高中生物教学备课教案主题：基因调控与表达一、教学目标在学习本节课时，学生将能够：1. 理解基因调控的概念以及其在生物体中的重要性；2. 掌握基因调控的机制，包括转录调控和转译调控；3. 了解基因表达的过程，包括转录、剪切、核糖体翻译等；4. 分析和解释基因调控和表达的相关实例。
二、教学内容本节课将涵盖以下几个内容：1. 基因调控的概念和重要性；2. 转录调控：启动子、转录因子和激活子等；3. 转译调控：miRNA和RNA干扰等；4. 基因表达的过程和分子机制；5. 基因调控与表达的实例分析。
三、教学过程1. 导入（10分钟）通过一个生动的例子引入基因调控和表达的话题，例如：当我们锻炼身体时，肌肉会增长。
这是如何发生的呢？我们的基因是如何调控和表达的呢？请同学们思考一下。
2. 知识讲解（30分钟）2.1 基因调控的概念和重要性通过讲解基因调控的定义和对生物体的重要性，激发学生对该主题的兴趣和好奇心。
2.2 转录调控向学生介绍转录调控的概念，并详细讲解转录调控的机制：启动子、转录因子和激活子等重要元素。
2.3 转译调控讲解转译调控的概念，并举例说明miRNA和RNA干扰在基因调控中的作用。
2.4 基因表达的过程和分子机制向学生解释基因表达的整个过程，包括转录、剪切、核糖体翻译等关键步骤，并深入探讨其分子机制。
3. 实例分析（40分钟）将学生分成小组，每个小组选择一个基因调控或表达的实例进行分析。
组内成员共同讨论并整理实例的基本信息、调控机制和表达效果等方面的内容。
4. 总结与归纳（10分钟）对整节课的内容进行总结，并强调基因调控和表达在维持生命及适应环境变化中的重要作用。
鼓励学生思考基因调控与表达的未来研究方向。
四、教学资源1. PowerPoint演示文稿：包含基因调控和表达的相关概念、机制以及实例分析；2. 实例分析材料：提供给学生进行小组讨论和整理；3. 教学板书：记录重要概念和学生提问。
基因的表达与调控的备课教案
基因的表达与调控的备课教案一、教学目标1.了解基因的表达和调控的概念和意义；2.理解基因的转录和翻译过程；3.掌握基因调控的主要机制；4.了解基因表达与调控在生物体发育和功能调节中的作用。
二、教学准备1.教师准备：PPT课件、板书工具、示范实验用材料；2.学生准备：教材、参考书籍、答题笔。
三、教学流程及内容1.导入（5分钟）通过引入一段关于基因的故事或新闻，激发学生对基因表达与调控的兴趣，并提出问题，引导学生思考。
2.知识讲解（30分钟）(1)基因的表达与调控的概念- 解释基因表达的含义，并强调基因表达的重要性；- 分析基因调控对维持生命机能的作用。
(2)基因转录的过程- 解释基因转录的含义，以及DNA转录为RNA的过程；- 探讨转录的三个主要步骤：启动、延伸和终止；- 引入外显子和内含子的概念，解释其在转录过程中的作用。
(3)基因翻译的过程- 解释基因翻译的含义，以及RNA翻译为蛋白质的过程；- 分析翻译的三个主要步骤：启动、延伸和终止；- 强调蛋白质合成的重要性和多样性。
(4)基因调控的机制- 介绍基因调控的目的和方式：转录调控和后转录调控；- 分析正、负调控的原理；- 介绍转录因子和miRNA在基因调控中的作用。
3.实验演示（20分钟）为使学生更好地理解基因的表达与调控，进行一项简单的实验演示，例如：- 在示范实验中，通过调节培养基中的某一因子的浓度，观察基因表达的变化；- 强调实验结果与基因表达及调控的关联。
4.案例学习（25分钟）选取一个相关的生物学案例，让学生分析其中的基因表达与调控过程，并讨论对生物个体的意义。
通过小组合作，进行讨论和答辩。
5.拓展延伸（10分钟）鼓励学生拓展自己的知识领域，了解更多关于基因表达与调控的前沿研究和应用领域。
6.教学反思（5分钟）总结本节课的教学内容，并针对学生的问题进行解答和补充说明。
四、教学评估与作业1.教师可通过课堂讨论和案例研究的答辩来评估学生的理解程度；2.布置基因表达与调控的相关作业，包括概念解释和实例分析。
生物化学临床五年制教案—基因表达调控
生物化学临床五年制教案基因表达调控教学要求：1．掌握原核生物转录水平的调控方式和机理。
2．熟悉基因表达调控基本概念与原理。
3．了解真核生物的基因转录调控方式。
课时安排：总学时 4.0第一节基因表达调控的基本概念1.0第二节基因表达调控的基本原理1.0第三节原核基因表达调节1.5第四节真核基因表达调节0.5重点：1．原核生物转录水平的调控方式2．乳糖操纵子调控模式难点：真核生物的基因转录调控方式教学内容：一、基因表达调控的基本概念1．基因表达是指基因转录及翻译的过程2．基因表达具有时间特异性和空间特异性3．基因表达的方式及调节存在很大的差异组成性表达、诱导和阻遏表达。
4．基因表达调控为生物体学生长、发育所必需适应环境、维持生长和增殖、维持个体发育与分化。
二、基因表达调控的基本原理1．基因表达调控呈现多层次和复杂性2．基因转录激活受到转录调节蛋白与启动子相互作用的调节三、原核基因表达调节1．原核基因转录调节特点σ因子决定RNA聚合酶识别特异性、操纵子调控模型和阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性。
2．操纵子调控模式在原核基因转录起始调节中具有普遍性乳糖操纵子结构、阻遏蛋白的负调节、cAMP-CAP的正调节、协调调节。
3．原核生物具有不同的转录终止调节机制4．原核生物在翻译水平同样受到多个环节的调节四、真核基因表达调节1．真核基因组具有独特的结构特点2．真核基因表达调控更为复杂3．RNA PolI和PolIII转录体系的调节相对简单4．RNA PolII转录起始的调节非常复杂顺式作用元件、反式作用因子、mRNA转录激活及其调节。
5．RNA PolII转录终止的调节机制尚不清楚6．转录后水平的调节也是基因表达调控的重要环节7．基因表达在翻译水平以及翻译后阶段仍然可以受到调节中、英文专业词汇：promoter启动子lac operon乳糖操纵子temporal specificity时间特异性spatial specificity空间特异性housekeeping gene管家基因constitutive expression组成性基因表达induction诱导repression阻遏operator操纵序列cis-acting element顺式作用元件trans-acting factor反式作用因子repressor阻遏物activator激活物catabolite gene activation protein CAP分解代谢物基因激活蛋白attenuation转录衰减attenuator衰减子enhance增强子general transcription factor基本转录因子zinc finger锌指思考题：1．原核生物基因表达调控的基本原理是什么？2．乳糖操纵子是如何实现基因表达调控的？3．顺式作用元件、反式作用因子在真核基因表达调节中的作用是什么？参考书：1．Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer.Biochemistry. 6th ed. New York : W.H. Freeman, 2007.2．Robert H. Glew and Miriam D. Rosenthal. Clinical studies in medicalbiochemistry. 3rd ed. New York: Oxford University Press, 2007.3．药立波，冯作化，周春燕。
2024-2025学年新教材高中生物第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系教案新人教版必修第二册
（一）教学特色创新
1.实例分析：我在教学中引入了生动的实例，让学生能够直观地理解基因表达与性状之间的关系。这种教学方式受到了学生的欢迎，因此在未来的教学中，我会继续增加更多的实例分析，以提高学生的学习兴趣和理解能力。
2.小组讨论：我组织学生进行小组讨论，让他们共同探讨基因表达调控机制和基因表达与性状之间的内在联系。这种教学方式有助于培养学生的合作能力和解决问题的能力。因此，在未来的教学中，我会继续采用小组讨论的方式，以提高学生的实践能力和思维能力。
过程：
简要回顾本节课的学习内容，包括基因表达的基本概念、组成部分、案例分析等。
强调基因表达与生物性状关系在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用基因表达。
布置课后作业：让学生撰写一篇关于基因表达与性状关系的短文或报告，以巩固学习效果。
知识点梳理
本节课主要涉及以下知识点：
1.基因表达的概念：让学生了解基因表达的定义，包括转录和翻译两个过程。
6.实例分析：通过具体案例，让学生深入了解基因表达与性状之间的关系，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病等。
7.基因表达在实际应用中的意义：介绍基因表达在医学、农业、生物技术等领域的应用，让学生了解基因表达的实际价值。
针对每个知识点，教师应详细讲解其相关概念、原理和应用，结合具体的实例进行分析，使学生能够全面理解和掌握基因表达的相关知识。同时，教师可以通过提问、讨论等方式，引导学生主动思考和探索，提高学生的学习效果和实践能力。
2.基因表达调控生物性状
五、基因表达的调控
1.转录因子：调控转录过程
2.启动子：调控转录起始
3.增强子：增强转录效率
六、实例分析
1.镰刀型细胞贫血症：基因表达调控异常
《基因表达调控》课件
II. 转录调控
1
A.
B. 各种转录因子的分类及功能
不同类型的转录因子在基因表达调控中扮演不同的角色
3
C. 转录因子的结构和作用机制
了解转录因子结构和作用机制对理解转录调控至关重要
III. RNA加工调控
《基因表达调控》PPT课 件
这是一份关于基因表达调控的PPT课件，涵盖了基本概念、转录调控、RNA加 工调控、蛋白质翻译调控、表观遗传调控、氧气水平调控、微小RNA调控、研 究技术及应用。
I. 介绍基因表达调控的基本概念和意义
什么是基因表达调控？
基因表达调控是控制基因转录和翻译过程的机制和调节
为什么基因表达调控重要？
A. 5'端和3'端加工的调控
了解5'端和3'端加工调控对RNA 稳定性和功能的影响
B. 剪接调控
剪接调控在基因表达调控中起 着重要的作用
C. RNA编辑调控
RNA编辑调控可改变RNA序列， 影响蛋白质功能
IV. 蛋白质翻译调控
A. 起始子处理和调控
起始子处理和调控是蛋白质翻译的重要调控步骤
B. 翻译的调控
生物对低氧环境做出的响应以及调控机制
高原环境对基因表达调控产生的影响
VII. 微小RNA的调控作用
1
什么是微小RNA？
微小RNA是一类重要的非编码RNA分
微小RNA的调控机制
2
子
通过结合目标mRNA来调控基因表达
VIII. 基因表达调控的研究技术
A. 基因芯片
基因芯片是一种常用的基因表 达调控研究技术
了解如何调控翻译过程以控制蛋白质合成
C. 结束子处理及调控
基因的表达调控的教学备课教案
基因的表达调控的教学备课教案一、教学目标通过本节课的教学，学生应能够：1.理解基因表达调控的概念及其重要性；2.了解基因调控的主要机制，包括染色质结构的变化、DNA甲基化、转录因子及miRNA的作用；3.熟悉基因调控的实际应用，如基因工程和疾病治疗等。
二、教学内容及教学步骤1.引入（5分钟）教师向学生解释基因表达调控的概念，以及基因调控在维持生命过程中的重要性。
同时，可通过举例说明基因调控异常可能导致的疾病和发育异常等问题。
2.基因调控的机制（20分钟）教师以图表的形式呈现基因调控的主要机制，包括染色质结构变化、DNA甲基化、转录因子及miRNA的作用。
针对每个机制，教师可进行简要解释并引导学生进行讨论，以激发学生的兴趣和思考。
3.基因调控的实际应用（15分钟）教师向学生介绍基因调控的实际应用，如基因工程和疾病治疗等。
可讲解CRISPR-Cas9技术在基因编辑中的应用，并与学生共同探讨其潜在的道德、伦理问题。
4.实验设计（20分钟）教师引导学生进行一个简单的实验设计，以进一步巩固他们对基因调控的理解。
学生可以选择一个感兴趣的基因，在模拟实验条件下，设计一套方法来调控该基因的表达，同时预测实验结果。
5.小结与讨论（10分钟）教师对本节课的内容进行小结，并与学生一起回顾学习要点和关键概念。
鼓励学生就所学内容进行思考和提问，并进行相互讨论和交流。
三、教学资源及评估方式教学资源：1.投影仪及投影幕布；2.基因调控的相关图表和实验描述；3.实验设计的辅助材料，如基因调控实验步骤和材料清单。
评估方式：1.学生在课堂上积极参与讨论和提问；2.对学生的实验设计进行评估，包括实验思路的合理性和实验结果的可预测性；3.课后布置相关作业，如简答题、实验报告等，对学生的理解程度进行评估。
四、课后作业1.请学生撰写一篇短文，总结基因调控的主要机制和实际应用，并发表自己对基因调控技术的看法；2.要求学生根据实验设计的内容，撰写一份实验报告，包括实验目的、方法、结果和结论等。
《基因表达的调控》 学历案
《基因表达的调控》学历案一、学习目标1、理解基因表达调控的概念和重要性。
2、掌握原核生物基因表达调控的主要机制，如操纵子模型。
3、了解真核生物基因表达调控的特点和方式，包括染色质结构、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平的调控。
4、能够分析基因表达调控的实例，并解释其在生物生长发育、适应环境等方面的作用。
二、学习重难点1、重点（1）原核生物操纵子模型的组成和调控机制。
（2）真核生物基因表达在转录水平和转录后水平的调控方式。
2、难点（1）理解基因表达调控的复杂性和多层次性。
（2）分析基因表达调控在不同生物过程中的具体作用。
三、知识链接1、基因的结构和功能（1）基因是具有遗传效应的 DNA 片段，包含编码区和非编码区。
（2）基因通过转录和翻译过程合成蛋白质，从而发挥其生物学功能。
2、中心法则（1）遗传信息从 DNA 传递到 RNA，再从 RNA 传递到蛋白质。
（2）包括 DNA 复制、转录、翻译等过程。
四、学习过程（一）基因表达调控的概念和意义1、基因表达调控的定义基因表达调控是指细胞或生物体在特定的时间和空间条件下，通过对基因转录和翻译过程的调节，控制基因表达的产物（蛋白质或RNA）的种类和数量，以适应环境变化和维持自身的生长发育。
2、基因表达调控的意义（1）适应环境变化生物体生活在不断变化的环境中，通过基因表达调控可以使细胞迅速调整代谢途径和生理功能，以适应环境的变化，如温度、营养物质浓度、氧气含量等的改变。
（2）生长发育的需要在生物的生长发育过程中，不同的细胞和组织需要表达不同的基因，以实现细胞分化和器官形成。
基因表达调控确保了特定基因在特定的时间和空间进行表达，从而保证了生物体正常的生长发育。
（3）维持细胞内代谢平衡细胞内的各种代谢途径相互关联和协调，基因表达调控可以调节相关酶和蛋白质的合成，使代谢过程保持平衡和稳定。
（二）原核生物基因表达调控1、操纵子模型操纵子是原核生物基因表达调控的一种重要模式，由一组相关联的结构基因、调控基因和操纵序列组成。
《基因表达的调控》 学历案
《基因表达的调控》学历案一、学习目标1、理解基因表达调控的概念和重要性。
2、掌握原核生物基因表达调控的主要机制，如乳糖操纵子模型。
3、了解真核生物基因表达调控的特点和复杂性。
4、认识基因表达调控在生物发育、细胞分化和适应环境中的作用。
二、学习重难点1、重点（1）原核生物基因表达调控的机制，特别是乳糖操纵子的调控原理。
（2）真核生物基因表达调控的多层次性。
2、难点（1）转录水平的调控机制，包括启动子、增强子等元件的作用。
（2）染色质结构对基因表达的影响。
三、知识讲解（一）基因表达调控的概念基因表达是指基因通过转录和翻译产生具有生物学功能的蛋白质或RNA 分子的过程。
而基因表达调控则是指细胞或生物体在特定的时间和空间内，对基因表达的过程进行精确的调节和控制，以适应内外环境的变化和自身的生长发育需求。
（二）原核生物基因表达调控1、操纵子模型以乳糖操纵子为例，它由一个调节基因（I 基因）、一个启动子（P 序列）、一个操纵序列（O 序列）和三个结构基因（Z、Y、A 基因）组成。
当环境中没有乳糖时，I 基因表达产生的阻遏蛋白结合在 O 序列上，阻止 RNA 聚合酶与启动子结合，从而抑制结构基因的转录。
当有乳糖存在时，乳糖经透性酶催化转运进入细胞，再由细胞内原本存在的少量β 半乳糖苷酶催化转变为别乳糖，别乳糖作为一种诱导剂与阻遏蛋白结合，使其构象发生改变而不能结合在 O 序列上，RNA 聚合酶得以与启动子结合并启动转录，产生分解乳糖的三种酶。
2、转录水平的其他调控除了操纵子调控外，原核生物还存在σ因子的更换、转录衰减等转录水平的调控机制。
（三）真核生物基因表达调控1、染色质结构与基因表达染色质的疏松或紧密状态会影响基因的表达。
例如，常染色质区域的基因更容易被转录，而异染色质区域的基因则通常处于转录抑制状态。
2、转录水平调控（1）启动子和增强子：启动子是 RNA 聚合酶结合的部位，决定了转录的起始位点和效率。
增强子则能够增强启动子的活性，远距离调控基因的转录。
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启动po序l 列 操阻纵遏序蛋白列 编码序列
目录
3、其他调节序列、调节蛋白 例如： ➢ 激活蛋白(activator)可结合启动序列邻近的
DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列的 结合，增强RNA聚合酶活性。 ➢ 有些基因在没有激活蛋白存在时，RNA聚 合酶很少或完全不能结合启动序列。
基因表达的调节与基因的结构、性质， 生物个体或细胞所处的内、外环境，以及细 胞内所存在的转录调节蛋白有关。
（一）特异DNA序列决定基因的转录活性 （二）转录调节蛋白可以增强或抑制转录活性
目录
原核生物
—— 操纵子(operon) 机制
启动序列 (promoter)
编码序列
其他调节序列 蛋白质因子
操纵序列 (operator)
特异DNA序列
目录
1、启动序列
-35区
trp
TTGACA
是RNA聚合酶结合并启动转录
的特异DNA序列。
-10区
RNA转录起始
N17 TTAACT
N7
A
tRNATyr
TTTACA
N16 TATGAT
N7
A
lac
TTTACA
N17 TATGTT
N6
A
recA
TTGATA
N16 TATAAT
N7
A
Ara BAD CTGACG N16 TACTGT N6
目录
第二节 基因表达调控的基本原理
Basic Principles of Gene Expression Regulation
目录
一、基因表达调控呈现多层次和复杂性
基因表达的多级调控
基因激活 拷贝数 重排 甲基化程度
转录起始 转录蛋白质降解等
目录
二、基因转录激活受到转录调节蛋白 与启动子相互作用的调节
目录
（二）有些基因的表达受到环境变化的 诱导和阻遏
➢ 在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活， 基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基 因(inducible gene)。
➢ 可诱导基因在特定环境中表达增强的过程， 称为诱导(induction)。
➢ 如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基 因是可阻遏基因(repressible gene)。可阻遏 基因表达产物水平降低的过程称为阻遏 (repression)。
基因表达调控原理
第一节 基因表达调控的基本概念
Basic Conceptions of Gene Expression Regulation
目录
一、基因表达是指基因转录及翻译的过程
➢ 基因组(genome) 来自一个生物体的一整套遗传物质。
➢ 基因表达(gene expression) 是基因转录及翻译的过程，即：生成具 有生物学功能产物的过程。
目录
（二）空间特异性
➢ 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(spatial specificity)。
➢ 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(cell or tissue specificity)。
目录
2、真核基因的调节蛋白 反式作用因子(trans-acting factor)
➢ 由某一基因表达产生的蛋白质因子，通 过与另一基因的特异的顺式作用元件相 互作用，调节其表达。这种调节作用称 为反式作用。
➢ 还有蛋白质因子可特异识别、结合自身 基因的调节序列，调节自身基因的表达， 称顺式作用。
目录
➢ 在一定机制控制下，功能上相关的一组基 因，无论其为何种表达方式，均需协调一 致 、 共 同 表 达 ， 即 为 协 调 表 达 (coordinate expression) ， 这 种 调 节 称 为 协 调 调 节 (coordinate regulation)。
目录
四、基因表达调控为生物体生长、 发育所必需
➢ 基因表达是受调控的。
目录
二、基因表达具有时间特异性和空间特异性
（一）时间特异性
➢ 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(temporal specificity)。
➢ 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段 特异性(stage specificity)。
（一）以适应环境、维持生长和增殖
生物体所处的内、外环境是在不断变化 的。通过一定的程序调控基因的表达，可使 生物体表达出合适的蛋白质分子，以便更好 地适应环境，维持其生长和增殖。
目录
（二）以维持细胞分化与个体发育
在多细胞个体生长、发育的不同阶段， 或同一生长发育阶段，不同组织器官内蛋白 质分子分布、种类和含量存在很大差异，这 些差异是调节细胞表型的关键。
A
共有序列 TTGACA
TATAAT
图13-1 五种E.coli启动序列的共有序列 目录
➢ 共有序列(consensus sequence) 决定启动序 列的转录活性大小。
➢ 某些特异因子（蛋白质）决定RNA聚合酶 对一个或一套启动序列的特异性识别和结 合能力。
目录
2、操纵序列 ——阻遏蛋白(repressor)的结合位点 当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍
目录
三、基因表达的方式及调节存在很大差异
按对刺激的反应性，基因表达的方式分为： ➢ 基本（或组成性）表达 ➢ 诱导或阻遏表达
目录
（一）基本（或组成性）表达
➢ 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 (constitutive gene expression)。
目录
真核生物
1、顺式作用元件(cis-acting element)
——可影响自身基因表达活性的DNA序列
转录起始点
DNA
RNA聚合酶Ⅱ
B
A
编码序列
DNA A
转录起始点
RNA聚合酶Ⅱ
mRNA B
mRNA
图13-2
顺式作用元件 目录
➢ 不同真核生物的顺式作用元件中也会发 现一些共有序列，如TATA盒、CAAT盒 等，这些共有序列是RNA聚合酶或特异 转录因子的结合位点。