基因的表达
基因表达的三种方式
基因表达的三种方式基因表达就像一场超级神秘又有趣的魔术表演,有着三种独特的“表演方式”呢。
首先是组成性表达,这就好比是那种永远不休息的勤劳小蜜蜂。
不管外界环境怎么变,它就按照自己的节奏,一直稳定地表达。
就像你家里那个永远准时响的闹钟,风雨无阻,每天都在固定的时间“唱歌”。
这种基因表达就像是一个固执的老派音乐家,只演奏自己最爱的那几首曲子,不管观众的口味怎么变,也不会轻易改曲目。
然后是诱导性表达啦。
这可就像一个超级敏感的小情绪精。
平时呢,安安静静的,一旦感受到外界的某些特定信号,就像被点燃的鞭炮一样,一下子就活跃起来了。
比如说,就像一个在舞台后台打瞌睡的演员,突然听到导演喊自己的名字,马上精神抖擞地冲上台去表演。
这种基因啊,对外界的刺激就像猫咪对毛线球一样敏感,只要有合适的信号,立马就开启表达模式。
最后就是阻遏性表达了。
这就像是一个很怕羞的小怪物。
正常情况下,它是开开心心表达的,可是一旦有了某些抑制它的因素出现,就像突然被施了魔法一样,立马躲起来,不再表达了。
就好像一个在聚光灯下唱歌的歌手,突然灯光一暗,音乐一停,就不敢再出声了。
这种基因对那些抑制因素的害怕程度,就像小老鼠见到大猫,只要那些抑制因素一出现,就乖乖闭嘴。
这三种基因表达方式在我们的身体里就像三个性格迥异的小伙伴。
组成性表达是那个老实巴交的乖孩子,总是按部就班;诱导性表达是那个机灵鬼,随时准备响应外界的召唤;阻遏性表达则是那个胆小鬼,有点风吹草动就不敢吭声了。
它们在身体这个大舞台上,每天都在上演着一场无声又精彩的大戏。
有时候,我都觉得我们的身体就像一个超级复杂的大剧场,基因们就是演员。
这些演员们的不同表演方式,共同构成了生命这个神奇的演出。
如果基因表达乱了套,那就像剧场里突然所有演员都不按剧本演了,那可就乱成一锅粥了。
不过好在,在正常情况下,它们都各司其职,用自己独特的方式,让我们的身体这个大舞台永远充满生机和活力。
基因表达的这三种方式,虽然听起来有点复杂,但其实就像一场场简单又有趣的小闹剧,在我们身体里不停地上演着,是不是超级有趣呢?。
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。
基因组成型表达
基因组成型表达基因组成型表达是指基因组中的基因如何被表达和调控的过程。
基因组是一个生物体内所有基因的集合,它们携带着生物体的遗传信息。
基因的表达是指基因的DNA序列被转录成RNA,然后进一步翻译成蛋白质的过程。
这个过程是生物体生存和发展的基础,对于维持生命的正常功能至关重要。
基因组成型表达的过程包括转录和翻译两个主要步骤。
转录是指DNA序列被RNA聚合酶酶解读取,合成成RNA分子的过程。
翻译是指RNA分子被核糖体翻译成蛋白质的过程。
在转录过程中,DNA的双链结构被酶解开,RNA聚合酶沿着DNA模板链进行读取,根据碱基配对规则合成RNA分子。
转录过程中的调控因子和启动子等调控序列在转录因子的调控下起到重要作用,它们能够影响RNA聚合酶的结合和转录效率,从而调控基因的表达水平。
一些转录因子还可以调控多个基因的表达,起到调控基因网络的作用。
翻译是在转录的基础上进行的,它是将RNA分子翻译成蛋白质的过程。
翻译过程中,mRNA被核糖体识别并沿着核糖体的mRNA读取窗口进行翻译。
每个密码子对应着一个氨基酸,核糖体根据密码子的序列合成相应的氨基酸,最终形成蛋白质。
基因组成型表达还受到许多其他因素的调控,包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质结构等。
这些调控作用可以影响基因的可及性,进而影响基因的表达。
此外,环境因素和细胞信号通路等也可以通过调控转录因子的活性和稳定性来影响基因的表达。
基因组成型表达的调控是一个复杂的过程,它涉及到许多分子机制和调控网络的相互作用。
在细胞分化和发育过程中,特定的基因组成型表达模式可以使细胞定向分化为不同类型的细胞,从而形成各种组织和器官。
同时,基因组成型表达的异常也与许多疾病的发生和发展密切相关,如癌症、遗传疾病等。
随着高通量测序技术的发展,人们对基因组成型表达的研究越来越深入。
通过测序和比较不同组织、不同发育阶段、不同疾病状态下的基因组成型表达模式,可以揭示基因的功能和调控机制,为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
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。
基因表达
DNA甲基化、组蛋白修饰及RNA分子的作用可在不同层面影响DNA分子的表达,其中任何环节出现错误都会导致不同的表达错误,从而引发人类疾病。
如果我们能控制DNA的表达,将可以使癌症、病毒引发的疾病(如肝炎、艾滋病)、血液疾病等得到治愈。
首先,简单谈下基因表达。
基因表达指的是基因转录及翻译的过程。
基因表达有两种方式:一种是组成性表达,指不大受环境变动而变化的一类基因表达。
另外一种是适应性表达,指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。
那么基因的表达有何规律呢?时间和空间的特异性是基因表达规律两大特点。
时间特异性指的是按功能需要,某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生。
空间特异性指的是在个体生长全过程,某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现。
基因的表达调控无论是对真核生物还是原核生物都有着重要的作用,它能维持个体发育和分化,让个体更好的适应环境。
在基因表达里有个在存在于DNA分子中,RNA聚合酶能够识别、结合并导致转录起始的序列称为启动子。
真核生物根据转录的方式可将启动子分三类。
1、RNA聚合酶I的启动子主要由两部分组成。
目前了解较清楚的是人的RNA聚合酶I的启动子。
在转录起始位点的上游有两部分序列。
核心启动子(core promoter)位于-45至+20的区域内,这段序列就足以使转录起始。
在其上游有一序列,从-180至-107,称为上游调控元件(upstream control element,UCE),可以大大的提高核心启动子的转录起始效率。
两个区域内的碱基组成和一般的启动子结构有所差异,均富含G.C对,两者有85%的同源性。
2、RNA聚合酶Ⅱ的启动子位于转录起始点的上游,由多个短序列元件组成。
该类启动子属于通用型启动子,即在各种组织中均可被RNA聚合酶n所识别,没有组织特异性。
经过比较多种启动子,发现RNA聚合酶II的启动子有一些共同的特点,在转录起始点的上游有几个保守序列,又称为元件(elememt)。
基因的表达和调控
基因的表达和调控基因是生命的基础单位,它们通过对细胞产生影响来决定生物的性状和功能。
基因的表达是指在细胞内通过转录和翻译过程将基因序列转化为蛋白质的过程。
而基因的调控则是控制基因表达的过程,确保在不同的细胞类型和环境条件下,基因能够以特定的方式表达出来。
1. 基因表达的过程基因表达的过程可以分为两个主要步骤:转录和翻译。
转录是指基因的DNA序列通过RNA聚合酶酶的作用,转录成RNA分子的过程。
翻译则是指RNA分子通过核糖体的作用,翻译成蛋白质的过程。
转录是基因表达的第一步,它发生在细胞核中。
转录过程中,RNA 聚合酶酶会识别和结合到DNA的启动子区域,然后开始在DNA模板链上合成RNA链。
RNA链的合成是以单链形式进行的,它与DNA模板链相互对应,A对U、C对G等。
转录过程中还需要其他转录因子的参与,它们协助RNA聚合酶酶的结合和转录的进行。
翻译是基因表达的第二步,它发生在细胞质中。
转录生成的RNA 分子被称为信使RNA(mRNA),它包含了基因编码的信息。
翻译过程中,mRNA通过核糖体与转运RNA(tRNA)相互作用,将氨基酸按照特定的顺序连接成蛋白质的链。
tRNA携带着特定的氨基酸,根据mRNA上的密码子来配对,从而在核糖体上合成蛋白质。
2. 基因调控的机制基因表达不仅仅受到转录和翻译的过程影响,还受到复杂的调控网络的控制。
基因调控是通过一系列的调控因子和信号分子来实现的。
调控因子可以是蛋白质或非编码RNA,它们可以与DNA序列特定的区域相互作用,促进或抑制基因的表达。
基因调控的机制非常多样,包括启动子的甲基化、染色质重塑、转录因子的结合等。
甲基化是一种化学修饰过程,通过添加甲基基团到DNA分子上,可以改变DNA的结构和可访问性,从而影响基因的转录活性。
染色质重塑则是通过改变与DNA紧密结合的蛋白质的构象,使得基因区域更容易被转录复合物访问。
此外,还有许多转录因子和辅助蛋白质参与到基因调控的过程中。
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。
基因的表达知识点
基因的表达知识点
嘿,咱今天来好好聊聊基因的表达这个超有意思的知识点!
你想想看啊,基因就好像是生命的密码本。
那基因的表达呢,简单说就是这些密码被“解读”和“执行”啦!比如说,你为啥会长成现在这个样子呀,这可就是基因表达的结果哟!
基因表达第一步,转录。
哎呀呀,就像一个指挥官在下达指令,遗传信息从 DNA 这个“大仓库”里被转录到 RNA 上。
好比一场接力赛,DNA 把接力棒交给了 RNA 呢。
比如说,眼睛的颜色是由特定基因决定的,这时候就是基因开始转录出相应的 RNA 来指挥眼睛颜色的形成呀!
然后到了第二步,翻译。
RNA 带着信息,就像个快递员跑去合成蛋白质啦!这蛋白质可太重要了,很多生命活动都是它们在“干活”呢。
就好像盖房子,砖头就是蛋白质,没有砖头怎么能盖起高楼大厦呢?比如肌肉的收缩,就是靠特定的蛋白质来完成的呀!
基因表达可不是一直不变的哦,它会受到好多因素影响呢!环境啦、生活方式啦等等都会让基因表达发生变化。
这就好比天气会影响我们穿什么衣服一样。
哇塞,是不是很神奇?
总之啦,基因表达真的超级超级重要,它决定了我们是谁,我们会长成什么样,我们能做什么!咱可得好好了解它呀!。
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。
基因表达案例
基因表达案例基因表达是指基因通过转录和翻译过程,将基因信息转化为蛋白质或RNA的过程。
在生物体内,基因表达的调控非常复杂,涉及到多种调控因子和信号通路的调节。
下面我们将通过几个基因表达的案例来探讨基因表达的调控机制。
第一个案例是乳腺癌细胞中基因表达的异常。
乳腺癌是一种常见的恶性肿瘤,其发生和发展与多个基因的异常表达有关。
研究发现,在乳腺癌细胞中,一些抑癌基因的表达受到抑制,而一些促癌基因的表达则受到增强。
这种基因表达异常的调控,可能涉及到DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNA调控等多种机制。
因此,针对乳腺癌基因表达异常的调控,可能成为未来治疗乳腺癌的重要方向。
第二个案例是植物对逆境环境的基因表达调节。
植物在面对逆境环境时,如干旱、高温、盐碱等,会启动一系列基因的表达调节,以适应环境的变化。
例如,一些抗逆基因的表达会被增强,从而增强植物对逆境的抵抗能力。
而一些生长发育相关的基因的表达则会受到抑制,以节约能量和资源。
这种基因表达调节的机制,可能涉及到植物激素的信号传导、转录因子的调控等。
因此,深入研究植物对逆境环境的基因表达调节机制,对于培育抗逆品种具有重要意义。
第三个案例是基因表达与疾病的关联。
许多疾病的发生和发展都与基因表达异常有关。
例如,糖尿病患者胰岛素受体基因的表达减少,导致胰岛素信号通路受损;心血管疾病患者血管内皮细胞中一些炎症因子的表达增加,导致血管炎症反应的加剧。
因此,针对基因表达异常与疾病的关联,可能为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
综上所述,基因表达在生物体内起着至关重要的作用,其调控机制涉及到多种因素和信号通路的调节。
通过深入研究基因表达的调控机制,有望为疾病的治疗和农作物的品种改良提供新的思路和方法。
希望未来能够有更多的研究能够揭示基因表达调控的奥秘,为人类健康和农业生产做出更大的贡献。
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
基因表达的调控和异常
基因表达的调控和异常基因是组成生命体的基本单位,决定了一个人的遗传信息与特征,而基因的表达则是指基因信息被解读并转化为蛋白质或RNA 等分子的过程。
基因表达的正常调控是维持生命活动中至关重要的一个过程,而基因表达的异常则可能导致许多疾病的出现,因此基因表达调控的研究是当前生物学领域的热点之一。
一、基因表达调控的类型基因表达调控分为四类:转录前调控、转录过程中调控、转录后调控以及RNA编辑。
其中转录前调控是指在基因转录前通过某些因素的作用使得基因表达得以激活或抑制,是调控机理中最重要的一类;转录过程中调控则是指转录过程中不同环节上通过RNA剪接、mRNA稳定性等机制来调控基因表达的水平;转录后调控则是基于mRNA信使分子在出核后进一步发挥作用的调控机制;RNA编辑则是指RNA分子内部的化学修饰,为基因表达的调控提供了一种新的策略。
二、基因表达调控的机制1. 转录因子转录因子是一类特殊的蛋白质,能够结合到基因DNA序列上的特定位点,并调控基因表达。
转录因子的存在与表达水平能够直接影响基因的表达水平。
2. 组蛋白修饰组蛋白修饰是指化学修饰因子通过改变染色质的结构和稳定性,调控基因的表达水平。
组蛋白修饰主要包括:乙酰化、甲基化、泛素化等。
3. RNA剪接RNA剪接是基因表达调控中的一个关键环节,指不同形态的RNA分子通过不同的剪接方式产生。
剪接作为一种基因表达调控方式,能够对基因的功能产生重要影响。
三、基因表达异常的原因及危害1. 突变基因的突变是导致基因表达异常的主要原因之一。
如果基因的突变点位在基因调控区域,可能影响基因的稳定性、活性及转录水平,从而导致基因表达异常甚至流程的终止。
2. 环境因素环境因素包括化学物质、辐射、噪声等的存在会改变细胞内基因的表达,引起基因表达异常。
3. 遗传因素遗传因素包括染色体异常、点突变、拷贝数变异等,这些变异都可能影响基因表达的调控,进而导致疾病的发生。
基因表达的异常会导致多种疾病的出现,例如肿瘤、自闭症、早老等。
高考生物基因的传递与表达
高考生物基因的传递与表达基因的传递和表达是生物学中重要的科学概念。
在人类高考生物考试中,基因的传递和表达是一个重要的考点,也是基因遗传学的基础。
基因是生物体内负责遗传信息传递的分子,它位于染色体上。
人类的每个细胞都包含有46条染色体,其中有两条性染色体和44条体染色体。
体染色体共有22对,呈同源染色体对,称为自动体染色体。
性染色体分为X染色体和Y染色体,男性为XY,女性为XX。
基因的传递是指基因从父母传递给子代的过程。
细胞分裂是生物体传递基因的基本过程,通过细胞分裂的过程,基因得以复制和传递给下一代。
生物体的性生殖细胞(卵子和精子)中仅有一半的染色体数目,称之为单倍体。
当卵子和精子结合时,染色体数目恢复为两倍,形成双倍体细胞,即新生个体。
基因的表达是指基因内的信息通过转录和翻译等过程表达出来,进而影响生物体的形态和功能。
转录是指DNA中的遗传信息被转录成RNA,即mRNA,然后mRNA经过核糖体携带到细胞质中,进行翻译过程。
翻译是指mRNA通过核糖体上的tRNA将信息翻译成蛋白质,这一过程也被称为蛋白质合成。
基因的表达是由多个调控因子决定的,包括启动子和转录因子等。
启动子是存在于基因的上游区域,能够与转录因子相互作用,启动基因的转录过程。
转录因子是一类调节基因表达的蛋白质,它能够与启动子结合,促进或阻止基因转录的发生。
基因的表达还受到表观遗传修饰的影响,比如DNA甲基化等。
表观遗传修饰是指通过化学修饰改变DNA分子结构而不改变DNA序列的一种方式,进而影响基因的表达。
基因的突变是基因遗传的重要机制之一。
突变是指DNA序列发生了变化,从而改变了基因信息的传递和表达。
突变可以分为基因突变和染色体突变两种。
基因突变是指基因内的一小段DNA序列发生了变化,比如点突变等。
染色体突变是指染色体数目、结构或排列发生了异常,比如染色体缺失、重复和倒位等。
基因的传递和表达对人类有重要的生理和病理意义。
基因是控制生物体发育和生长的重要因素,也是人类疾病的基础。
基因表达的规律和特点
基因表达的规律和特点
基因表达是指细胞在特定条件下,将DNA 上的遗传信息转化为蛋白质的过程。
基因表达具有以下规律和特点:
1. 时空特异性:基因表达具有时间和空间的特异性。
不同的基因在不同的时间和不同的细胞类型中表达。
2. 组织特异性:不同的组织和器官中表达的基因也不同,这是由于不同组织和器官的功能和代谢需求不同。
3. 调控复杂性:基因表达受到多种因素的调控,包括转录因子、启动子、增强子、抑制子等。
4. 信号转导:细胞可以通过信号转导途径来调节基因表达,从而适应环境变化和细胞功能需求。
5. 多层次调控:基因表达的调控可以发生在多个层次上,包括转录、转录后、翻译和翻译后等。
6. 基因表达的稳定性和可变性:基因表达的稳定性是指细胞维持基因表达水平的能力,而可变性则是指细胞能够根据环境变化和细胞功能需求快速调整基因表达水平的能力。
7. 基因表达的遗传变异:不同个体之间的基因表达水平存在差异,这是由于基因的遗传变异和环境因素的影响。
基因表达是一个复杂的过程,受到多种因素的调控,具有时空特异性、组织特异性、调控复杂性、信号转导、多层次调控、稳定性和可变
性以及遗传变异等特点。
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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。
如图:
基因1可能以α链为模板,而基因2可能是以β链为模板,转录时为模板的链称为有义链,而另一条为反义链。
(2)发生场所
真核:主要在细胞核,其次线粒体、叶绿体。
原核:细胞质
模板:DNA的一条链
原料:四种核糖核苷酸
(3)条件 能量:ATP
酶:解旋酶、RNA聚合酶
(4)原则:碱基互补配对原则: A配U ,G配C,C配G,T配A。
(5)具体过程:遗传信息的转录过程是在RNA聚合酶的催化作用下进行的,当RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合时,DNA分子的这一片段的双螺旋结构解开,以其中的一条链为模板,聚合酶沿着该链移动,按照碱基互补配对原则,使细胞里已经存在的四种核糖核苷酸聚合成与该片段互补的信使RNA,这样储存于DNA分子中的遗传信息便转录到信使RNA分子上。
模板去向:转录完成后,解开的两条链再恢复为双螺旋结构。
产物去向:mRNA从细胞核到细胞质与核糖体结合。
说明:tRNA、rRNA合成方式与mRNA相似,只是转录后不在翻译成蛋白质。
考虑:以下为DNA转录RNA过程的某片段。
①该片段含 种碱基, 种核苷酸。
②β链与mRNA暂时结合是通过 。
③观察上图,如果mRNA中,A占19%,U占21%,能否推出转录该链的DNA 分子的碱基组成。
A T C G
④如果测定某生物的一段核酸的碱基比为A:G:U:T:C=37:13:15:22:13,则可推测这个生物正在进行的是 (生理过程)。
2、 翻译(简式表示为:RNA→蛋白质)
(1) 概念:以信使RNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
如图
(2)场所:细胞质中的核糖体上。
考虑:上步转录的mRNA在细胞核形成后,通过细胞核的( )进入细胞质与核糖体结合,此过程中mRNA从细胞核到细胞质经过 层生物膜。
模板:mRNA
原料:氨基酸
(3)条件: 能量:ATP
酶
转运工具:(翻译者)tRNA
(4)密码子
a、定义:信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,叫做一个“密码子”。
b、数目:43=64个,三个终止子(不决定氨基酸)和61个密码子(决定20种氨基酸)
c、特点一个密码子只能决定一种氨基酸。
一种氨基酸可由一种或几种密码子决定。
(5)运载体——tRNA
a、结构:
b、种类:61种
c、功能特点:专一性:一种tRNA专一的识别一种氨基酸的密码子,专一转运一种氨基酸。
考虑:一种氨基酸是否只能被一种tRNA转运(是、否)
(6)过程
转录成的mRNA与核糖体结合后,由转运RNA携带氨基酸到核糖体上第一个是甲硫氨酸,依次有另一个tRNA携带另一个氨基酸到核糖体上,两个氨基酸形成肽键,核糖体移动位置,第一个tRNA移走再去转运相应的氨基酸,而另一个tRNA又携带氨基酸进入,再形成肽键,依次进行下去,直到核糖体读取到终止密码子,肽健不再延长,合成终止后,mRNA与核糖体分离,水解酶作用下水解为核糖核苷酸。
合成的多肽链也从核糖体上脱离,再经过一定得盘曲折叠,形成有特定空间结构和功能的蛋白质。
说明:在翻译时,一个mRNA分子上可结合多个核糖体。
如图:
这样用少量mRNA就可以迅速合成大量的同种类的蛋白质。
(7)原则:碱基互补配对原则(A配U,U配A,G配C,C配G)(8)产物:多肽(或蛋白质)
3、转录翻译(基因表达过程小结)
四、中心法则及其补充
在遗传学上,把遗传信息的流动方向叫做信息流,信息流的方向可以用“中心法则”来表示
①DNA 复制②转录③翻译④逆转录
⑤RNA复
制
信
息流DNA→DNA DNA→mRNA
mRNA→
蛋白质
mRNA→DNA RNA→RNA
表示为
进行某些病毒
侵染宿主
某些病毒
的细胞分裂的细
胞才进行
分裂、分化的细胞
都进行
细胞
(必要条
件逆转录
酶)
侵染宿主
细胞
五、基因对性状的控制
生物的一切遗传性状都是受基因控制的,基因对性状的控制有两种方式:
1、通过控制酶的合成来控制代谢过程。
从而间接控制生物的性状。
如:人白化病与酪氨酸的关系
基因突变→酪氨酸酶缺乏,酪氨酸转变为黑色素受阻→导致白化病2、通过控制蛋白质的分子结构来直接影响性状
控制血红蛋白分子结构的基因不正常→血红蛋白异常→引起疾病
又如:CFTR基因突变与囊性纤维病的关系
CFTR基因缺失3个碱基
↓
CFTR蛋白结构异常→功能异常
↓
患者支气管内黏液增多
↓
黏液清除困难,细菌繁殖肺部感染
六、遗传信息、密码子和反密码子的比较
含义位置功能
遗传信息基因中脱氧核苷酸排列顺
序
DNA上控制生物性状
密码子mRNA上决定一个氨基酸的
三个相邻的碱基
mRNA上决定氨基酸
反密码子转移RNA分子与mRNA分子中
密码子互补配对的三个碱
基
tRNA上识别密码子
考虑:根据碱基互补配对原则和中心法则完成表格双链DNA
α
βT
mRNA
tRNA
氨基酸种类亮氨酸
注:亮氨酸的密码子为CUA
七、碱基与氨基酸数目、分子量计算
根据蛋白质的合成过程,基因中每3个碱基对转录出mRNA的3个碱基(一个密码子),再通过翻译决定一个氨基酸(无特别说明,不考虑终止密码子)于是存在下图所示的对应关系
考虑:
1、水蛭素是由65个氨基酸组成的蛋白质,控制该蛋白质的基因至少含有碱基的个数___________;需tRNA的个数__________;
2、某氨基酸由n条肽链组成,氨基酸的平均分子量是a,控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对,则该蛋白质的分子量约为( )
A、2ab/3-6b+18n
B、ab/3-6b
C、18(a/3b-a)
D、ab/3
3、科学家用人工合成的只含U的RNA为模板,在一定条件下合成了只有由苯丙氨酸组成的多肽,又有科学家用C、U两种碱基相间排列的mRNA为模板检验一个密码子所含有的碱基数目(为2或3或4)。
假如一个密码子中含有两个或四个碱基,则该RNA指导合成的多肽链应由_______种氨基酸组成。
假如一个密码子中含有三个碱基,则该RNA指导合成的多肽链应由
_______种氨基酸组成。