基因的表达课件

权威解读 1.概述遗传信息的转 录与翻译。 1.遗传信息的转录和 2 ．运用数学方法， 翻译(Ⅱ) 分析碱基与氨基 2．基因与性状的关 酸的对应关系。 系( Ⅱ ) 3．掌握基因决定性 状的两条途径。
考纲要求
• 一、遗传信息的转录 • 1．RNA的结构和种类 • (1)RNA与DNA的区别 物质组成 五碳糖 特有碱基 脱氧核 T(胸腺嘧 啶) 糖 核糖 U(尿嘧啶) 结构特点 一般是双 链 通常是单 链
复制 ATP
转录 都需要
翻译
解旋酶、 解旋酶、 DNA聚合 RNA聚合 合成酶 酶 酶 酶 2个双链 1个单链 多肽链(或 产物 DNA RNA 蛋白质) 传递到2个 离开细胞核 组成细胞结 产物去向 子细胞或 进入细胞 构蛋白或 子代 质 功能蛋白
特点 边解旋边转 翻译结束后， 边解旋边复 mRNA被 录，转录 制，半保
• 2．密码子 • (1)概念：在⑧________上决定1个氨基酸的 3个相邻的碱基。 • (2) 种类：⑨ __________ 种，其中决定氨基 酸的密码子有⑩________种。 • 3．tRNA • (1) 结构特点：形状像三叶草，一端有携带 ⑪__________的部位，另一端有 3个碱基可 与密码子互补配对，称为⑫________。 • (2)种类：⑬__________种。
• 二、遗传信息、密码子和反密码子的比较 • 1．区别 存在位 置 含义 生理作用
脱氧核苷 酸(碱基 遗传信 DNA 对)的排 息 列顺序
mRNA上3 密码子 mRNA 个相邻
直接决定mRNA 中碱基排列顺 序，间接决定 氨基酸排列顺 序 直接决定翻译 的起止和氨基
• 2.联系 • (1) 遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺 序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的 核糖核苷酸的排列顺序上。 • (2)mRNA 的密码子直接控制蛋白质分子中 氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别 密码子的作用。 • 3.对应关系

----TAC -----TTG GAC CTT AAG GAT CCA---
DNA序列
AAT CGG AAG AAT TCA GAC CTA GGT TTA GCC TTC TTA AGT CTG GCT CCA
基因的克隆与表达课件
位相载体----含有3种读码框的系列载体
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优点： • 表达效率高 • 产物稳定 • 易鉴定：融合蛋白分子量大，电泳可
➢基因克隆(gene cloning) ➢基因表达(gene expression)
-原核基因表达 -真核基因表达
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基因克 隆 Gene Cloning
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➢概述 ➢克隆载体 ➢受体细胞 ➢体外重组的策略 ➢基因克隆工作流程
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一、概述
• 确定了遗传信息的携带者，即基因的盆 子载体是DNA而不是蛋白质
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（二）体外重组 连接体系的建立： • 温度：粘末端连接：12-18℃
平末端连接：室温（低于30℃) • DNA量：载体分子数/目的基因分子数
=1：1-3 • 酶量：平端连接时需加大酶量
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（三）转化—Cacl2法、电击法
（四）重组子的筛选及鉴定
1、筛选：平板法（抗生素、蓝白斑）
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二．原核生物基因结构和表达特点
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• 原核生物染色体DNA是裸露的环形 DNA，其转录和翻译是偶联的连续 进行。
• 原核生物形成多顺反子mRNA： mRNA在合成过程中和多个核糖体 结合，翻译形成多条肽链。
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3、一般不含内含子（intron），没有转 录及翻译后加工系统

➢ 包含体表达的优点
o 可以避免宿主的降解。 o 当以包含体表达时，目的基因产物的表达量也往往比较高， o 包含体容易纯化，往往仅通过简单的差速离心及洗涤等几步即可得到较
高纯度的目的蛋白。 o 当所表达的重组蛋白产物对宿主细胞具有毒性时，使重组目的产物以无
活性的包含体形式表达可能是蛋白表达的最佳方式。
一、大肠杆菌表达系统的特点 二、大肠杆菌表达融合蛋白 三、大肠杆菌细胞包含体 四、提高克隆基因在大肠杆菌表达效率的途径
为了在大肠杆菌中合成某种特殊的真核生物的蛋白质以满足商品生产 的广泛需求，仅仅停留在检测水平上的表达是远远不够的，所以，必须设 法提高克隆基因的表达效率。
许多因素诸如启动子的强度、DNA转录起始序列、密码子的选择、 mRNA分子的二级结构、转录的终止、质粒的拷贝数以及质粒的稳定性和 寄主细胞的生理特征等，都会不同程度地影响到克隆基因的表达效率，因 而从分析这些因素入手就能够寻找提高克隆基因表达效率的有效途径。
克隆基因末端的转录终止区的存在，可避免以下几种不利现象：
①若干非必须的转录本的合成，会使细胞消耗巨大的能量用于制造大 量非必须的蛋白质；
②在转录本上有可能形成一些不期望其出现的二级结构，从而降低了 转译的效率；
③偶然会出现启动子阻塞现象，即克隆基因启动子所开始的转录干扰 另一个必要的基因或调节基因的转译。
第八章 目的基因的表达
第一节 基因工程中的基因表达
一、制约目的基因表达的因素 二、阅读框架 三、启动子的影响 四、终止子的影响 五、翻译过程对表达的影响
不论基因工程的研究目的如何，最终均涉及到目的基因的表达问 题。
绝大多数的基因工程研究是以获得基因表达产物为目标。在构建重 组体DNA分子和选择宿主细胞时，还须考虑外源基因表达的问题。

二. 基因的选择性表达与细胞分化
二. 基因的选择性表达与细胞分化
科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。在不同类型的细胞中，表达的 基因大致可以分为两类： • 一类是在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需
的（持家基因），如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因； • 另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因（奢侈基因），如卵清蛋白基因、胰岛素基
第4章 基因的表达
4.2 基因表达与性状的关系
本节聚焦
基因如何控制生物体的性状？ 细胞分化与基因表达有什么关系？ 表观遗传信息是如何调控基因表达的？ 怎样理解基因与性状关系的复杂性？
一. 基因表达产物与性状的关系
1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的 性状
实例：豌豆的圆粒和皱粒、白化病、苯丙酮尿症
低苯丙氨酸饮食治疗包括立即停止母乳喂养，给予患儿低苯丙氨酸水解蛋白及补充酪 氨酸，例如，给予特制的低苯丙氨酸奶粉，患儿辅食应以淀粉类、蔬菜和水果等低蛋白食 物为主。饮食治疗期间应定期监测患儿血液中的苯丙氨酸浓度，将其控制在合理范围。此 后，患者须严格限制含苯丙氨酸的高蛋白食物摄入，如肉类、蛋类、乳制品、豆类等，多 吃蔬菜和水果。上述饮食治疗需要终身坚持，可使大部分患者达到正常人的智力水平。
2、表观遗传：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，叫作表观遗传。
表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。例如，基 因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关；一个蜂群中，蜂王和工蜂 都是由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传 也在其中发挥了重要作用。

目的基因表达的机制
目的基因的表达是通过转录和翻译的过程实现的，同时也受到转录因子和后转录修饰的调控。 ## 1. 转录与翻译的过程 基因的信息首先通过转录过程转化为RNA，然后通过翻译过程合成蛋白质。 ## 2. 转录因子的作用 转录因子能够结合到目的基因的启动子区域，调控基因的转录过程。 ## 3. 后转录修饰的作用 通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式对RNA和蛋白质进行修饰，影响目的基因的重要活动之一，对于理解生物体的发育和生理功能具有重要意义。 ## 目的基因表达的重要性 目的基因的表达对生物体的正常生理功能起到关键作用。 ## 目的基因表达的未来研究方向 未来的研究将更加深入地探究目的基因的调控机制和应用前景。
参考文献
1. 张三, 李四. (2020) 目的基因表达的研究进展. 《生物科学》, 10(2), 123-135.
目的基因表达与疾病
目的基因的异常表达常常与各种遗传疾病和环境疾病的发生和发展密切相关。 ## 1. 目的基因表达与遗传疾病 目的基因的突变或缺失会导致遗传疾病的发生。 ## 2. 目的基因表达与环境疾病 环境因素的影响可能改变目的基因的表达水平，导致环境疾病的发生。
目的基因表达的应用
目的基因的表达在生物技术和临床医学领域有着广泛的应用。 ## 1. 生物技术领域的应用 目的基因的表达与基因工程、转基因技术等密切相关。 ## 2. 临床医学领域的应用 目的基因的表达研究为疾病的诊断、治疗和预防提供了重要的理论基础。
2. 王五, 赵六. (2021) 目的基因的功能及表达调控机制. 《遗传学报》, 15(3), 456-467.
《目的基因的表达》PPT 课件
# 目的基因的表达
基因的表达是指基因中的信息在生物体内转化成蛋白质或RNA的过程。了解目 的基因的表达机制对于研究基因功能和理解生物发育过程具有重要意义。

14
联想质疑 “管家基因”是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基 本生命活动所必需的。 “奢侈基因”是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种 类型细胞特定的形态结构特征与功能。
9
基因的选择性表达与细胞分化 ———————————————自主梳理———————————————
多种性状
管家
基因表达
10
———————————————素养提升———————————————
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的 DNA和mRNA进行了检测，结果如下：
→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，空间结构变化→CFTR转运 氯离子
功能异常→患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌滋生，肺功能严
重受损。
蛋白质的结构
(2)结论：基因可以通过控制
直接控制生物体的性状。
4
[典例1] (2019·聊城一中期中)牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的 合成与颜色变化途径示意图：
第2节 基因表达与性状的关系
1
课程标准要求
核心素养对接
学业质量水平
1.科学思维——通过分析基因表达产物蛋白质与生物性状的关系的 实例，认识到生物的性状主要通过蛋白质来表现。 概述生物的性状主要 2. 生命观念——通过对DNA甲基化等表观遗传现象的分析，认识到 通过蛋白质表现；概 生物的性状是基因、环境和表观遗传修饰共同作用的结果。 述某些基因中碱基序 3.科学思维——通过实例分析，认识到生物的性状与基因之间并非 列不变但表型改变的 都是简单的线性关系。 表观遗传现象。 4.社会责任——通过分析吸烟会使人体细胞和精子细胞中DNA甲基 化水平升高，认识到吸烟有害健康。

5、遗传学上把某种分子上决定一个氨基酸的三个相
邻碱基称为“密码子”，这种分子是C（ ）
A 肽链 B DNA C信使RNA D转运RNA
巩固练习：
6、已知某转运RNA一端的三个碱基顺序是 GAU，它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么 决定此氨基酸的密码子是由下列哪个转录来
的（A ）
A GAT B GAA C GUA D GTA
功能： 当细胞中含有DNA时， ＿D＿N＿A 是遗传物质； RNA主要是负责DNA遗传信息的＿转＿录＿和＿＿翻＿译＿。 当生物体中只有RNA时，＿R＿N＿A＿＿是遗传物质。
比较项目 基本单位
五碳糖 含氮碱基
结构 主要存在部位
DNA 脱氧核苷酸
脱氧核糖
ATCG
双链螺旋 细胞核
RNA 核糖核苷酸
核糖
AUCG
码的氨基酸相同
的遗传信息怎样传递到细胞质中去的呢 ？
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质
基因的表达
复习重点：
1、DNA和RNA分子的 区别。
2、遗传信息的转录和 翻译过程。
要点一：DNA和RNA的区别
大家讨论一下：
DNA和RNA有何区别？我们可以从哪几方面
去比较它们呢？
要点一要：D点NA一与：RNDA的NA区和别RNA的区别
解析：考查转录和翻译过程中碱基配对的规律
转运RNA：
GAU
信使RNA：
CUA
DNA的一条模板链：GAT
答案：A
巩固练习：

7、对下列图式，正确的说法有（ DNA： G—C—A—C
B
）

︰ ︰︰ ︰
RNA： C—G—U—G
①表示DNA复制过程

B．传递和表达
C．贮存和传递
D．转录和翻译
5、某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成
的DNA中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸
A．1200 B．600
C．400
D．200
6、DNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是
A．DNA，RNA，蛋白质 B．DNA，RNA和氨基
酸
C．RNA，DNA和核糖
2、基因通过控制蛋白质分子的结构来直 接影响性状。
例如：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病等
表现型=基因型+环境因素
所有的性状都是由一个基因来 决定的嘛？
染色体
呈主 线要 性载 排体 列
组成成 分
DNA + 蛋白质
拟核、线
含有
具有遗传效应的
粒体和叶 绿体中也
基因
DNA片段，是遗 传的功能和结构单
(6)每种氨基酸仅由一种密码子编码。( × ) 提示：一种氨基酸由一种或多种密码子编码。 (7)mRNA 上所含有的密码子均能在 tRNA 上找到相对应的反密码
子。( × ) 提示：终止密码子无对应的反密码子。 (8)细胞中的 mRNA 在核糖体上移动，指导蛋白质的合成。( × ) 提示：应是核糖体在 mRNA 上移动。 (9)存在于叶绿体和线粒体中的 DNA 都能进行复制、转录，进而翻
基因表达（基因控制蛋白质合成）的 过程，可分为两个步骤 ：
第一步是基因的遗传信息传递给mRNA ，此步可称为“转录”；
第二步mRNA移入细胞质通过指导蛋白质 合成来表达信息，此步可称为“翻译”。
基因 转录 mRNA 翻译 蛋白质
一、RNA的结构与种类
1、RNA的基本组成元____________ 2、基本单位：_____________。 3、 组成成分：

三.基因的功能 ①.通过复制传递遗传信息.（亲DNA 子 DNA） ②. 通过一定的方式表达遗传信息.
基因的表达：基因可以使遗传信息以一定的
方式反映到蛋白质的分子结构上，从而使
后代表现出与亲代相似的性状。
遗传信息是如何传递给蛋白质的？
细胞核（DNA）
信使 m？RNA
细胞质（蛋白 质）
DNA与RNA的比较
A A U CUA
异亮氨酸
tRNA有61种 U A G 一种tRNA只能携带一种氨基酸? 一种氨基酸只能由一种tRNA携带?
小结 1、复制、转录、翻译的比较
项目 复 制
转录
翻译
时间 分裂间期
整个生长、发育过程
场所 细胞核
细胞核
模板 DNA的两条链 DNA的一条链
C、C-G
人教版必修2
第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成
一.基因的概念（三个要点）
①基因是决定生物性状的基本单位。
②基因在染色体上呈线性排列。染色体 是基因的主要载体.
③基因是有遗传效应的ＤＮＡ片段。
二.基因、DNA和染色体三者之间
的关系
1条染色体上
1个或2个DNA分子
很多个基因
每个基因是由成百上千 个脱氧核苷酸
场所：主要在细胞核内
时期： 在细胞分裂的间期G1和G2
原料： 四种核糖核苷酸；
酶： 解旋酶、RNA聚合酶
模板：DNA 解旋后的一条链（模板链）
原则： 碱基互补配对 产物： mRNA
A-U、T-A、 G-C、C-G。
能量： ATP；
遗传信息传递方向： DNA 的遗传信息就传递到mRNA上 RNA
二、遗传信息的翻译
产物：_蛋___白__质___ 遗传信息传递方向：_m__R_N__A_____蛋__白___质__

胰岛素基因
+++
+++
+++
卵清蛋白 mRNA
+ － －
珠蛋白 mRNA
－ + －
1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同
胰岛素 mRNA
－ － +
基因的选择性表达与细胞分化
检测的3种细胞
输卵管细胞 红细胞 胰岛细胞
卵清蛋白基因珠 蛋白基因
胰岛素基因
+++
这段碱基序列的甲基化程度越高， Avy基因的表达受到的抑制越明显， 小鼠体色体毛的颜色就越深。
表观遗传：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，叫作表观遗传。
DNA甲基化调控基因表达机制：
RNA聚合酶
RNA聚合酶
DNA甲基化后转录异常
RNA聚合酶
DNA甲基化常发生在CG碱基对上
三、表观遗传
表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生 命活动过程中。
除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化、 磷酸化等修饰也会影响基因的表达。
工蜂
表观遗传形成的原因
亲本
环境
遗传
诱发
DNA甲基化等 表观遗传修饰
有研究表明：吸烟会使人的体细胞内 DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组 蛋白也会产生影响。不仅如此，还有研究 发现男性吸烟者的精子活力下降，精子中 DNA的甲基化水平明显升高。
血友病。下列叙述错误的是（ C ）
A、该项研究说明人和羊共用一套遗传密码子
B、该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因