4.1基因的表达(转录和翻译)

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。

第12课时转录和翻译的过程学习目标1.简述DNA与RNA的主要区别；2.概述遗传信息的转录与翻译过程(重、难点)；3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系(重点)。

|基础知识|一、RNA的组成及种类1.RNA的基本单位及组成①磷酸②核糖③碱基：A、U、G、C④核糖核苷酸2.RNA的种类及功能mRNA tRNA rRNA名称信使RNA 转运RNA 核糖体RNA 结构单链单链，呈三叶草形单链功能传递遗传信息，蛋白质合成的模板识别密码子，运载氨基酸参与构成核糖体二、遗传信息的转录1.概念理解(1)场所：主要在细胞核中。

(2)模板：DNA的一条链。

(3)原料：4种游离的核糖核苷酸。

(4)配对原则：A—U、G—C、C—G、T—A。

2.转录过程3.遗传信息的传递方向DNA→RNA。

三、遗传信息的翻译1.密码子与反密码子密码子反密码子种类64种61种位置mRNA tRNA实质决定一个氨基酸的3个相邻的碱基(终止密码除外)与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基2.翻译(1)概念(对翻译概念的解读连线)：(2)过程：起始：mRNA与核糖体结合。

↓运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置。

↓延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上(一个mRNA可以结合多个核糖体)。

↓终止：当核糖体读取到mRNA上的终止密码时，合成终止。

|自查自纠|1.DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同，碱基和磷酸种类均相同()2.RNA主要有三种，主要分布于细胞质中()3.转录的模板是DNA解旋后的每一条链，产物是RNA()4.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上()5.翻译过程发生于核糖体上()6.一条mRNA只能与一个核糖体结合()答案 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√ 6.×|图解图说|★核糖体：我只含RNA，没有DNA。

真核细胞内DNA的复制和转录均主要发生在细胞核内。

什么是转录和翻译的差异转录和翻译是生物学中常用的两个概念，用于描述基因表达过程中的不同阶段。

虽然它们都与基因表达相关，但转录和翻译之间存在着明显的差异。

本文将详细介绍转录和翻译的含义、过程和差异。

一、转录的定义和过程转录是指在生物体内将DNA模板上的信息转化为RNA分子的过程。

转录是基因表达的第一步，它发生在细胞核内，需要依赖RNA聚合酶酶和DNA模板。

转录过程中，RNA聚合酶酶会解开DNA的双螺旋结构，读取DNA上的编码信息，并利用碱基配对原则合成一条与DNA模板互补的RNA分子，最终合成出的RNA被称为转录本。

转录本可以是信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）或核糖体RNA （rRNA），它们在基因表达的后续步骤中发挥重要作用。

二、翻译的定义和过程翻译是指在细胞质中将转录过程中生成的mRNA序列转化为蛋白质的过程。

翻译是基因表达的第二步，它发生在核糖体（细胞质中的蛋白质复合体）上。

翻译过程中，mRNA会被核糖体读取，根据mRNA上的密码子（三个碱基）与tRNA上的反密码子（互补的三个碱基）进行碱基配对。

tRNA上携带的特定氨基酸会根据密码子的指导加入到正在合成的蛋白质链上，形成特定序列的氨基酸链。

随着mRNA的终止密码子出现，翻译过程结束，蛋白质链会释放出来，并进行折叠和后续修饰。

三、转录和翻译的差异1. 发生地点不同：转录发生在细胞核内，需要依赖DNA和RNA聚合酶酶；而翻译发生在细胞质中的核糖体上。

2. 参与分子不同：转录需要DNA和RNA聚合酶酶作用，以及各种转录因子的协同作用；翻译需要mRNA、tRNA、核糖体和氨基酰tRNA合成酶等多种分子的参与。

3. 产物不同：转录的产物是RNA分子，可以是mRNA、tRNA或rRNA；翻译的产物是蛋白质。

4. 作用过程不同：转录将DNA上的信息转录为RNA分子，为后续的蛋白质合成提供基础；翻译将mRNA序列翻译为特定的氨基酸序列，进而合成蛋白质。

转录与翻译解释DNA到RNA的转录和RNA到蛋白质的翻译过程转录与翻译：解释DNA到RNA的转录和RNA到蛋白质的翻译过程转录和翻译是基因表达过程中两个重要的步骤，它们负责将基因信息转化为蛋白质的物质基础。

转录是指DNA序列转写成RNA分子序列的过程，而翻译则是指RNA序列指导下的蛋白质合成过程。

本文将详细解释DNA到RNA的转录和RNA到蛋白质的翻译的过程。

一、转录：从DNA到RNA转录是在细胞质内进行的，它将DNA的编码信息转录为RNA分子。

转录的关键酶是RNA聚合酶，它能识别并复制DNA上的特定片段为RNA。

以下是转录过程的具体步骤：第一步：启动子结合转录过程开始时，RNA聚合酶会通过一种特殊的序列，称为启动子，识别DNA上需要转录的区域。

启动子一般位于基因的上游区域，它向RNA聚合酶提供了必要的结合信号。

第二步：RNA链合成RNA聚合酶移动至DNA链的3'端，开始合成RNA链。

在该过程中，RNA聚合酶会依据DNA模板链的碱基序列，在新合成的RNA链上以互补配对的方式加入相应的核苷酸。

第三步：终止子识别当RNA聚合酶复制到特定的终止子区域时，转录过程终止。

终止子是一种特殊的DNA序列，它提供了终止转录的信号。

经过以上步骤，一个完整的RNA分子就被合成了出来。

这个RNA 分子可能是信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）或核糖体RNA （rRNA）。

二、翻译：从RNA到蛋白质翻译是指RNA上的编码信息被翻译为氨基酸序列，从而合成出特定的蛋白质。

翻译过程需要依赖核糖体和tRNA，具体步骤如下：第一步：起始子识别翻译过程开始时，核糖体会识别mRNA上的起始子序列，该序列一般为AUG（编码蛋白质中的甲硫氨酸）。

第二步：氨基酸连接随后，核糖体会依次读取mRNA上的密码子序列，每次读取一个密码子，利用tRNA将对应的氨基酸带到核糖体上，并通过肽键连接起来形成多肽链。

第三步：终止子识别当核糖体读取到终止子序列时，翻译过程终止。

第4章基因的表达§4.1.1 基因指导蛋白质的合成【课标要求】1.总结转录和复制的异同点。

2.说明基因与遗传信息的关系。

【学习目标】1.说出RNA的种类。

2.通过对比，找出DNA和RNA的区别。

3.概述遗传信息的转录过程。

4.总结转录和复制的异同点。

【学习重难点】遗传信息的转录的过程。

【预习任务】1．为什么RNA适于作DNA的信使？RNA有几种？2．RNA和DNA有什么区别？3．什么叫做转录？转录包括哪几步？4．比较DNA的转录和DNA的复制：【知识点构建】【自主检测】1．对比RNA和DNA化学成分，RNA特有的是（）A. 核糖和尿嘧啶B. 脱氧核糖和尿嘧啶C. 核糖和胸腺嘧啶D. 脱氧核糖和胸腺嘧啶2．DNA分子的解旋发生在哪一过程中（）A. 复制B. 转录C. 翻译D. 复制和转录3．RNA在水解后得到的产物是（）A．氨基酸、葡萄糖、碱基 B．氨基酸、核苷酸、葡萄糖C．核糖、碱基、磷酸 D．脱氧核糖、碱基、磷酸4．以下哪项对RNA来说是正确的（）A. C＋G＝A＋UB. C＋G＞A＋UC. G＋A＝C＋UD. 前三项都不对5． DNA转录形成的mRNA从细胞核中出来进入细胞质，穿过( )磷脂双分子层？A．6层 B．0层 C．2层 D． 4层6．已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是（）A．12 B．24 C．18 D．307．某信使RNA上，A的含量是24%，U的含量是26%， C的含量是27%，则控制其合成的模板链中G的含量为（）A. 23%B. 25%C. 27%D. 24%8. 对于下列式子，正确的说法有（）①表示DNA复制过程②表示DNA转录过程③图中共有5种碱基④图中共有8种核苷酸⑤图中共有5种核苷酸⑥图中的A均代表同一种核苷酸A.①②③B.④⑤⑥C.②③④D.①③⑤9．已知DNA片段的碱基顺序,写出对应的mRNA的碱基顺序 (以链2为模板进行转录)。

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。

基因的表达过程
基因是生命的基础单位，是DNA分子直接控制生物体遗传特征的基本质料。

但是基因不能直接转化成蛋白质，还需要一系列复杂的步骤来控制和调节基因的表达。

基因的表达过程可以分为转录和翻译两大部分。

一、转录
转录是指基因信息从DNA模板被转录成RNA分子的过程。

这个过程是在细胞核中进行的，包括以下几个步骤：
1. 启动子识别：RNA聚合酶需要在基因区起始位点寻找所谓的启动子，才能开始转录基因。

2. RNA合成：RNA聚合酶按照DNA模板单链进行合成新的RNA链，与DNA模板链形成互补配对。

3. 终止转录：RNA聚合酶需要识别到一个终止序列，才能结束合成过程，而产生的RNA链与DNA单链分离。

二、翻译
翻译是指RNA分子指导下的蛋白质合成过程。

这个过程是在细胞质内进行的，包括以下几个步骤：
1. 连接：氨基酸在载体RNA上得到激活后与tRNA结合，进而和RNA分子上的三联密码子匹配。

2. 延伸：一个已经连接的氨基酸和它的载体RNA脱离，留下了一个暴露的氨基酸和连接到下一个氨基酸的tRNA。

3. 终止翻译：翻译终止的命令是由一些不对应于氨基酸的RNA 信号识别。

这个信号使酶靠近并断开多肽链和RNA的连接。

总之，基因的表达是一个高度复杂的过程，需要许多不同类型的细胞成分协同工作才能完成。

研究基因表达和调控过程有助于我们理解生命的奥秘，也为新药开发提供了新的思路。

遗传信息的转录与翻译过程生命的形成和演化离不开遗传信息的传递和变异。

遗传信息储存于细胞核内的 DNA 分子中，通过转录和翻译过程转换成蛋白质，这一过程也是生命活动的基础。

本文将从转录与翻译的角度来探讨遗传信息的表达过程。

一、DNA的转录DNA 分子不能直接参与细胞内的代谢和功能活动，需要将其中的遗传信息转换成 RNA 分子，再由 RNA 分子进行下一步的转化。

这一过程被称为转录。

转录分为三个步骤：起始、中间、终止。

在起始步骤中，RNA 聚合酶与 DNA 分子结合，使双链 DNA分子解开，形成单链的 RNA 轴线。

此时，RNA 聚合酶与 DNA 分子结合的部位称为启动子。

RNA 聚合酶会扫描DNA 分子的长度，寻找与所需转录的基因序列相符合的区域。

进入中间步骤，RNA 聚合酶开始在模板链上逐个拼接核苷酸，从而合成 RNA 分子。

过程中，RNA 段不断伸长，在引导 RNA 在DNA 分子上滑动的作用下，RNA 聚合酶逐渐遍历全部需要被转录的基因序列，合成完整的 RNA 分子。

这一过程被称为延长链。

RNA 分子与 DNA 分子的匹配是以互补配对为基础的。

即腺嘌呤（A）与尿嘧啶（U）互补，鸟嘌呤（G）与胸腺嘧啶（A）互补。

转录进行到一定程度，RNA 聚合酶便会达到基因序列的末端。

在转录的终止步骤中，RNA 聚合酶把所合成的 RNA 和 DNA 分子分离。

此时，RNA 分子还没有成为最终的 RNA 产物，需经过多个步骤的处理和修饰方可形成具有生物学功能的 RNA 分子。

这些处理和修饰包括剪接、加工和修饰等过程。

二、RNA的翻译在细胞内，RNA 最终转化成蛋白质。

这一过程称为翻译，与转录相比翻译更为复杂。

翻译由核糖体和多种 tRNA（转移 RNA）共同参与。

tRNA 负责将特定的氨基酸转运到核糖体上，而核糖体则通过识别 mRNA（信使 RNA）序列并将其翻译成蛋白质。

翻译可以分为三个阶段：起始、延长和终止。

转录与翻译的过程与调控生物学中的转录与翻译过程是细胞内分子生物学中的关键过程，是基因表达的基础。

其中的调控机制也是细胞调节功能的基础，影响生命、疾病、药物的许多重要方面。

本文将首先介绍转录与翻译的过程，随后深入讨论它们的调控机制，以及在疾病和药物研究中的应用。

一、转录与翻译的过程转录是指在DNA序列上引导RNA合成的过程，它是基因表达的第一步。

转录过程由三个基本部分组成：启动、延伸和终止。

这些部分的顺序和方式完全取决于被转录的DNA序列。

在转录的过程中，RNA多聚酶与合适的助手蛋白复合物一起协同作用，按照特定模式将mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）等不同种类的RNA合成出来。

随后，转录出的mRNA将进入细胞质内，翻译成蛋白质物质。

翻译的过程由三个主要环节组成：起始，延伸和终止。

这些环节是由不同种类的核糖体和tRNA复合物来完成的，每种组合能翻译一个特定的氨基酸，通过一个相对固定的模式将氨基酸聚合成多肽链。

二、转录与翻译的调控机制在生物体内，为了适应不同的外部信号和内部需求，细胞通过各种机制对转录和翻译过程进行调控。

这些调控机制是由一些重要的蛋白质所介导的。

1、转录调控机制其中最为重要的是转录因子。

这些因子能与DNA相互作用，调节RNA聚合酶与DNA轨道的相互作用，从而扭曲、分离或展开DNA，并控制转录启动、速率和终止。

有许多种不同的转录因子，它们能够与特定的启动子结合，并在环境信号（如荷尔蒙、光照等）作用下进行激活或抑制。

此外，还有一些上游启动子元件（UEPs），它们存在于基因的上游区域，并能与RNA聚合酶和转录因子相互作用，调节转录速率和灵敏度。

有些UEPs可通过促进或阻断转录因子与RNA聚合酶的结合而影响基因转录。

2、翻译调控机制在翻译环节中，调控机制主要分为两个方面：第一个方面是调节翻译起始，而第二个方面则是调节翻译速率和终止。

在翻译起始时，主要通过mRNA的剪切和核糖体扫描等机制实现。

基因表达的名词解释基因表达（Gene Expression）是指细胞或个体中的基因通过转录和翻译过程产生功能性蛋白质的过程。

基因表达是生命活动的核心，控制着生物体内各种生理和生化过程的进行。

本文将从基本概念、机制和调控等角度解释基因表达，并探讨其在生物学领域中的重要性。

一、基因表达的基本概念基因是控制生物体遗传特征和性状的分子单位，位于染色体上。

基因表达指的是将基因的信息转化为具体的功能性产物，主要包括RNA和蛋白质。

基因表达的过程分为两个主要步骤：转录和翻译。

转录是指DNA模板上的信息被转录成为mRNA，而翻译是指mRNA被翻译成为蛋白质。

二、基因表达的机制1. 转录（Transcription）转录是基因表达的第一步，发生在细胞核中。

转录过程中，DNA的片段作为模板被RNA聚合酶酶作用下转录成为mRNA。

转录的结果是形成了一条具有与DNA相同编码信息的mRNA分子。

2. 翻译（Translation）翻译是基因表达的第二步，发生在细胞质中。

翻译是指mRNA分子通过与核糖体结合，在氨基酸的帮助下合成特定序列的蛋白质。

翻译的结果是将具体的基因序列转化为功能性蛋白质。

三、基因表达的调控基因表达的调控是指细胞根据内外环境信号对基因转录和翻译进行调节，从而实现细胞功能的适应性变化。

基因表达调控的主要方式包括转录调控和后转录调控。

1. 转录调控（Transcriptional Regulation）转录调控是指通过一系列转录因子的结合和激活，调控基因转录过程的速度和程度。

转录因子是DNA结合蛋白，能够结合到转录起始位点以及启动子区域，激活或抑制转录过程。

2. 后转录调控（Post-transcriptional Regulation）后转录调控发生在mRNA合成之后，通过影响mRNA的运输、剪接、稳定性和翻译等过程来调控蛋白质的合成。

这些调控可以通过RNA降解、RNA剪接、RNA编辑和表观遗传修饰等方式实现。