基因的表达与调控课件人教版必修

基因的表达与调控本课件将深入探讨基因的表达与调控，带你了解生命的奥秘从基因表达的基本原理到各种调控机制，我们将揭示生命活动背后的复杂而精密的运作方式基因表达概述概念重要性基因表达是指细胞利用基因中的遗传信息合成蛋白质的过程基因表达决定了细胞的结构、功能和特性，是生命现象的根，是生命活动的物质基础本原因基因表达的中心法则复制DNA作为遗传物质，通过复制传递给子代细胞，确保遗传DNA信息的稳定性转录RNA中的遗传信息被转录成，作为蛋白质合成的模板DNA RNA蛋白质翻译中的遗传信息被翻译成蛋白质，执行各种生理功能RNA复制DNA解旋双螺旋结构被解开，形成两条单链DNA引物合成引物酶合成引物，为聚合酶提供起始点RNA DNA延伸聚合酶沿着模板链移动，将新的核苷酸添加到引物末端DNA，形成新的链DNA连接连接酶将新合成的片段连接在一起，形成完整DNA DNA的双链DNA转录RNA延伸2聚合酶沿着模板链移动，将新的RNA核苷酸添加到链的末端RNA起始1聚合酶识别并结合到基因的启RNA动子上终止聚合酶遇到终止信号，停止转录RNA3加工RNA加帽1在的端添加一个特殊的结构，称为帽子，保护RNA5RNA免受降解加尾2在的端添加一个多聚腺苷酸尾巴，帮助从细胞RNA3RNA核中转运到细胞质剪接3从中去除内含子，连接外显子，形成成熟的RNA mRNA蛋白质翻译起始延伸核糖体识别并结合到的核糖体沿着移动，将氨mRNA mRNA起始密码子上基酸添加到正在合成的蛋白质链上终止核糖体遇到终止密码子，停止翻译遗传密码甲硫氨酸AUG终止UAG终止UAA终止UAA遗传密码的性质通用性1几乎所有生物都使用相同的遗传密码，体现了生命起源的统一性简并性2一个氨基酸可以由多个密码子编码，增加了基因组的稳定性无歧义性3一个密码子只编码一种氨基酸，确保蛋白质合成的高精度起始和终止密码子4为起始密码子，、、为终止密码子，分别负责蛋AUG UAAUAG UGA白质合成的起始和终止基因的调控概述时间调控空间调控环境调控基因表达在不同时间基因表达在不同组织环境因素对基因表达段的差异，例如发育和细胞中的差异，例的影响，例如温度、阶段、昼夜节律等如肝脏细胞和神经细营养物质等胞操纵子的调控模式启动子1聚合酶结合位点，决定基因表达的起始RNA操纵基因2调控蛋白结合位点，控制基因表达的开启或关闭结构基因3编码蛋白质的基因，是操纵子调控的最终目标正调控激活蛋白一种可以结合到操纵基因上，促进基因表达的蛋白质基因表达激活蛋白与操纵基因结合，使聚合酶能够结合到启动RNA子上，启动基因转录负调控抑制蛋白一种可以结合到操纵基因上，抑制基因表达的蛋白质基因沉默抑制蛋白与操纵基因结合，阻碍聚合酶结合到启动子上，阻RNA止基因转录诱导性调控诱导物1一种可以与抑制蛋白结合，解除抑制，促进基因表达的分子抑制蛋白解除2诱导物与抑制蛋白结合，改变其构象，使其无法与操纵基因结合基因表达3聚合酶能够结合到启动子上，启动基因转录RNA构成性调控1基因一直表达该基因不受环境因素影响，始终保持表达状态基因表达水平的调控时间基因表达水平基因表达水平可以通过各种机制进行调控，例如转录水平、翻译水平、蛋白质降解水平等基因表达的调控机制基因表达的调控机制非常复杂，涉及多个层次，包括转录、翻译、蛋白质降解等转录水平的调控启动子转录因子聚合酶结合位点，决定基因表达的起始与启动子结合，调节聚合酶的活性，影响基因表达的效RNA RNA率转录后水平的调控剪接RNA1去除内含子，连接外显子，形成不同的，产生不mRNA同的蛋白质降解RNA2通过降解酶降解，降低蛋白质合成的效率mRNA修饰RNA3对进行化学修饰，影响其稳定性和翻译效率mRNA转录激活因子结构功能包含结合域和转录激活域，可以与启动子结合，增强促进基因表达，增强蛋白质的合成效率DNA聚合酶的活性RNA转录抑制因子结构包含结合域和转录抑制域，可以与启动子结合，抑制聚合DNA RNA酶的活性功能抑制基因表达，降低蛋白质的合成效率启动子和增强子启动子聚合酶结合位点，决定基因表达的起始RNA增强子可以增强启动子活性的序列，提高基因表达效率DNA的变构DNA结构改变表达调控1结构发生改变，例如螺旋化程DNA结构的改变会影响基因表达的DNA度、超螺旋等，影响转录因子的结2效率，从而调节蛋白质的合成合和聚合酶的活性RNA基因表达调控的实例乳糖操纵子色氨酸操纵子细菌利用乳糖的经典例子，展示了基因表达的诱导性调控机细菌合成色氨酸的例子，展示了基因表达的阻遏性调控机制制细菌的乳糖操纵子启动子1聚合酶结合位点，决定基因表达的起始RNA操纵基因2调控蛋白结合位点，控制基因表达的开启或关闭结构基因3编码蛋白质的基因，是操纵子调控的最终目标细菌的色氨酸操纵子启动子1聚合酶结合位点，决定基因表达的起始RNA操纵基因2调控蛋白结合位点，控制基因表达的开启或关闭结构基因3编码蛋白质的基因，是操纵子调控的最终目标真核生物的基因表达调控转录水平转录后水平启动子、增强子、转录因子等参与基因表达的调控剪接、降解、修饰等参与基因表达的调控RNA RNARNA基因表达与细胞分化基因表达差异1不同细胞类型表达的基因不同，导致细胞的结构和功能差异细胞特异性2细胞分化是基因表达调控的结果，使细胞获得特定的结构和功能基因表达与基因工程基因克隆基因治疗利用基因表达的原理，克隆特利用基因表达的原理，治疗遗定基因，用于生产药物、诊断传性疾病，例如基因替换治疗试剂等转基因生物利用基因表达的原理，改造生物的遗传特性，例如抗虫、抗病转基因作物。