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基因的表达
基因表达 英文名称：gene expression：指使基因所携带的遗传信息表现为表型的过程。包括基因转录成互补的RNA序列。对于结构基因，信使核糖核酸(mRNA)继而翻译成多肽链，并装配加工成最终的蛋白质产物。
第一课时：1·基因是有遗传效应的DNA片段
(l)基因的概念:三个要点
(2)基因的位置:在染色体上呈直线排列
(3)基因的化学组成
(4)基因不同的实质
2.基因的表达
3.基因控制蛋白质的合成
DNA和RNA的比较
T→U;脱氧核糖→核糖
第二课时 ：明确目标
显示本堂课应达到的学习目标。
1.基因控制蛋白质的合成:转录和翻译(B:识记)。
2.基因控制性状的原理(B:识记)。
内容概述 在RNA聚合酶的催化下,以DNA为模板合成mRNA的过程称为转录在双链DNA中,作为转录模板的链称为模板链或反义链而不作为转录模板的链称为编码链或有义链.在双链DNA中与转录模板互补。
相关图示
互补的一条DNA链即编码链,它与转录产物的差异仅在于DNA中T变为RNA中的U.在含许多基因的DNA双链中,每个基因的模板链并不总是在同一条链上,亦即一条链可作为某些基因的模板链的,也可是另外一些基因的编码链。
基因
转录后要进行加工,转录后的加工包括：剪切。加帽。加伟。
翻译过程
转录
以mRNA作为模板，tRNA作为运载工具，在有关酶、辅助因子和能量的作用下将活化的氨基酸在核糖体（亦称核蛋白体）上装配为蛋白质多肽链的过程，称为翻译（translation）,这一过程大致可分为3个阶段：
1、基因表达调控
（1）肽链的起始：在许多起始因子的作用下，首先是核糖体的小亚基和mRNA上的起始密码子结合，然后甲酰甲硫氨酰tRNA(tRNA fMet)结合上去，构成起始复合物。通过tRNA的反密码子UAC，识别mRNA上的起始密码子AUG，并相互配对，随后核糖体大亚基结合到小亚基上去，形成稳定的复合体，从而完成了起始的作用。
肽链的延和长
核糖体上有两个结合点——P位和A位，可以同时结合两个氨酰tRNA。当核糖体沿着mRNA从5’→3’移动时，便依次读出密码子。首先是tRNAfMet结合在P位，随后第二个氨酰tRNA进入A位。此时，在肽基转移酶的催化下，P位和A位上的2个氨基酸之间形成肽键。第一个tRNA失去了所携带的氨基酸而从P位脱落，P位空载。A位上的氨酰tRNA在移位酶和GTP的作用下，移到P位，A位则空载。核糖体沿mRNA 5’端向3’端移动一个密码子的距离。第三个氨酰tRNA进入A位，与P位上氨基酸再形成肽键，并接受P位上的肽链，P位上tRNA释放，A位上肽链又移到P位，如此反复进行，肽链不断延长，直到mRNA的终止密码出现时，没有一个氨酰tRNA
2、真核基因表达
终止信号是mRNA上的终止密码子（UAA、UAG或UGA）。当核糖体沿着mRNA移动时，多肽链不断延长，到A位上出现终止信号后，就不再有任何氨酰tRNA接上去，多肽链的合成就进入终止阶段。在释放因子的作用下，肽酰tRNA的的酯键分开，于是完整的多肽链和核糖体的大亚基便释放出来，然后小亚基也脱离mRNA。
翻译后加工
（postranslational processing）：从核糖体上释放出来的多肽需要进一步加工修饰才能形成具有生物活性的蛋白质。翻译后的肽链加工包括肽链切断，某些氨基酸的羟基化、磷酸化、乙酰化、糖基化等。真核生物在新生手肽链翻译后将甲硫氨酸裂解掉。有一类基因的翻译产物前体含有多种氨基酸顺序，可以切断为不同的蛋白质或肽，称为多蛋白质（polyprotein）。例如胰岛素（insulin）是先合成86个氨基酸的初级翻译产物，称为胰岛素原（proinsulin），胰岛素原包括A、B、C三段，经过加工，切去其中无活性的C肽段，并在A肽和B肽之间形成二硫键，这样才得到由51个氨基酸组成的有活性的胰岛素。
外显子
外显子与内含子表达过程中的相对性 从内含子与外显子的定义来看，两者是不能混淆的，但是真核生物的外显子也并非都“显”（编码氨基酸），除了tRNA基因和rRNA基因的外显子完全“不显”之外，几乎全部的结构基因的首尾两外显子都只有部分核苷酸顺序编码氨基酸，还有完全不编码基酸的外显子，如人类G6PD基因的第一外显子核苷酸顺序。
翻译
1、基因表达调控
现在已发现一个基因的外显子可以是另一基因的内含子，所这亦然。以小鼠的淀粉酶基因为例，来源于肝的与来源于唾液腺的是同一基因。淀粉酶基因包括4个外显子，肝生成的淀粉酶不保留外显子1，而唾液腺中的淀粉酶则保留了外显子1的50bp顺序，但把外显子2与前后两段内含子一起剪切掉，经过这样剪接，外显子2就变成唾液淀粉酶基因中的内含子。
同一基因在不同组织能生成不同的基因产物来源于不同组织的类似蛋白，可以由同一基因编码产生，这种现象首先是由于基因中的增强子等有组织特异性，它能与不同组织中的组织特异因子结合，故在不同组织中同一基因会产生不同的转录物与转录后加工作用。此外真核生物基因可有一个以一的poly(A)位点，因此能在不同的细胞中产生具有不同3’末端的前mRNA，从而会有不同的剪接方式。由于大多数真核生物基因的转录物是先加poly(A)尾巴，然后再行剪接，因此不同组织、细胞中会有不同的因子干预多聚腺苷酸化作用，最后影响剪接模式。
2、原核基因表达调控
分析的结果表明，有197个基因在短期胁迫下差异表达（53％上调），而在长期胁迫下，则有1009个基因差异表达（32％上调）。分离得到的差异表达基因中约有一半的基因功能未知，其他基因按功能则可分为：代谢相关；细胞信号转导；转录相关；蛋白质合成；细胞防御；细胞运输；亚细胞定位等几大类。分析实验表明，在短期胁迫下上调表达的基因中，约有1/3的已知功能基因属于信号转导功能的分类范畴，参与细胞内不同的信号转导途径，这表明信号转导相关基因在玉米对干旱的早期反应中起重要作用。而在长期干旱条件下，顶叶中大量的代谢相关基因差异表达。
吸烟者肺细胞的基因表达模式有助于肺癌的早期诊断
在全世界癌症患者的死亡率中，肺癌的死亡率位居前列。肺癌高死亡率的主要原因之一是缺乏早期诊断工具。研究人员在3月出版的《自然—医学》中报道：吸烟者肺细胞的基因表达模式也许有助于肺癌的早期诊断。
四膜虫基因表达
因在原肠期开始表达，在10体节期时表达量上升到最高，此后表达量保持稳定。Western印迹显示胚胎早期有一条19kDa的母源CagMdkb蛋白带，合子CagMdkb蛋白从原肠期开始产生。大约在10体节时，19kDa的CagMdkb蛋白剪掉了信号肽，变成17kDa的成熟蛋白。在胚胎发育早期，母源的CagMdkb蛋白在所有卵裂球的细胞质中被检测到。
编辑本段
显子
3、DNA个体差异能导致基因表达蛋白大不同
研究人员证明DNA水平上个体之间的微小差异能导致基因表达蛋白的巨大不同，这导致了个体之间的自然特征的许多变化。在人类由30亿个碱基对、大约数万个基因组成的基因组中，哪些基因或者基因的突变可能导致疾病？这种寻找致病基因的工作通常如同大海捞针。人类基因组计划（HGP）和人类基因组单体型图计划（HapMap）这两个超级研究项目的设立兴起了一场致病基因淘金热，其中科学家使用了一种称为“全基因组关联研究”的方法，寻找可能的致病因素。
这种新的方法把注意力集中在人类基因组的一种微小突变上。这种突变是指DNA上的某个“字母”被另外一个字母取代（例如AAG变成了ATG），它被称作“单核苷酸多态性”（SNP）。科学家估计，在人类基因组中可能存在约1500万个单字母突变，或者说，在人类这个遗传结构相当统一的群体内，还有1500万个可能的SNP。借助于基因芯片等新技术，科学家可以同时分析一个人的基因组中的数十万个SNP。把许多健康人和疾病患者（这些人不一定必须属于同一个家族）的SNP结果放在一起，SNP的分布状况就可以显示出致病基因的一些蛛丝马迹。[1]
《基因的表达》—教学目标
1、讲述蛋白质合成过程
①转录
a.概念:指以DNA的一条链为模板,按照A--U、G--C、T--A、C--G碱基互补配对原则,合成信使RNA的过程。
b.场所:细胞核内。
c.信息传递方向:DNA→信使RNA。
d.转录的过程:
讲解:
②翻译
a.概念:是指以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
b.场所:mRNA经核孔进入细胞质中与核糖体结合。
C.信息传递方向:mRNA→一定结构的蛋白质。
d.翻译过程。
设问:蛋白质多样性的原因?
3、请学生答出:组成蛋白质的氨基酸种类较多(20种),氨基酸数目巨大,氨基酸的排列顺序千变万化,肽链的空间结构也变化多端。
请同学们想想:氨基酸 和同学一起讨论(用排列组合):
biaoda
《基因的表达》
1、基因的本质
投影：“将基因、染色体、DNA、核苷酸按逻辑大小关系排列。”
利用动画说明上述四个概念之间的关系。
讲述：现代遗传学研究表明，基因是控制生物性状的基本单位。
思考、得出结论：基因是有遗传效应的DNA片段。
2、生物性状的体现
分别投影：白化病、镰刀型红细胞贫血症、抗虫棉的图片。
讲述：上述三种性状表现的原因。
提问：生物的性状是通过什么来体现的？
回答：蛋白质
3、基因的表达
概述 那么，基因怎样控制生物的性状呢？
讲述：基因控制生物的性状是通过控制蛋白质的合成来实现的，这一过程称为基因的表达。
引导学生比较基因和核糖体所在的部位，说明基因的表达需要中间媒介—RNA。
回答：通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。 思考，推理
4、DNA的半保留复制
Waston和Click在提出DNA双螺旋结构模型时曾就DNA复制过程进行过研究，他们推测，DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋分开，每条链分别作模板合成新链，每个子代DNA的一条链来自亲代，另一条则是新合成的，故称之为半保留式复制(semiconservative replication)。
fuzhi
5、转录
讲述：在细胞核中以DNA为摸板形成RNA的过程称为转录。
投影：DNA与RNA在组成上的比较。
问题：在转录过程中，怎样保证DNA中的遗传信息准确地传递到RNA上呢？
板书： 一段基因片段。
动画展示： 转录的过程。 观察，归纳出RNA与DNA 的区别。
思考回答：碱基互补配对原则，即：A-U、G-C。
根据基因片段写出转录后的RNA。 观察，理解
6、翻译
讲述：在细胞质中以RNA为模板形成蛋白质的过程称为翻译。
提问：4种碱基怎样决定20种氨基酸的呢？
讲述：在信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做一个“密码子”。
投影：20种氨基酸的密码子表和问题
设问：氨基酸是怎样被运送到核糖体中的mRNA上，并放到相应位置的呢？
讲述：tRNA的空间结构特点及其功能。
板书：查密码子表写出翻译后的肽链的氨基酸组成。 《基因的表达》—总结
基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程,转录是以DNA的一条链为模板,合成mRNA。这样,基因中的遗传信息就传递到mRNA上。翻译是以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。它包括①mRNA从核孔进入到细胞质中,与核糖体结合起来;②转运氨基酸;③安放氨基酸;④合成多肽链、并盘曲折叠成有一定功能的蛋白质等四个主要步骤。
