基因信息的传递与表达
基因信息的传递与表达
基因信息的传递与表达随着科技的进步和人类基因研究的不断深入，我们对基因信息的传递和表达也越来越清晰。
基因是决定生命特征和遗传信息的重要基础，而基因的传递和表达对于生物的发展和进化至关重要。
本文将就基因信息的传递和表达进行探讨。
一、基因信息的传递基因信息的传递是指从一个生物传递给下一代的基因信息，也就是遗传。
遗传是指生物个体通过生殖细胞把遗传信息（基因）传递给下一代的过程。
传递的方式主要有两种：常染色体遗传和性染色体遗传。
常染色体遗传是指基因位于普通染色体上，儿子和女儿携带的染色体一样多。
而性染色体遗传的情况下，不同性别的个体基因会表现出不同的表型。
在基因信息传递过程中，往往会发生基因突变等意外的情况，导致基因的不同寿命期，甚至出现随机且带有遗传效应的分布，导致不同寿命的基因的比重也不同。
这就是遗传变异。
遗传变异导致父母与子女之间的遗传信息并非完全相同。
基因信息的传递往往会被环境、生活习惯等外在因素影响，在截然不同的压力条件下，基因组分化往往会发生变化。
二、基因信息的表达基因信息的表达指的是基因在特定的生物状态下，转录为RNA 或所编码蛋白质的过程。
基因信息的表达决定了生物的形态、结构和功能。
基因表达又可以分为转录和翻译两个过程。
转录是指DNA序列的一部分被复制为RNA分子，RNA分子相当于DNA的“拷贝”与传输负责的工具，扮演着基因信息编码的物质载体。
翻译是指RNA序列转化为蛋白质的过程。
电子显微镜观察到，随着翻译的进行，蛋白质复合体在翻译时逐步被组装成立体结构，生物体内的所有生命现象可以归为许多蛋白质所组成的各种生物机理。
由于环境的影响、生物体内的许多其他调节功能所影响，生物体内的基因表达会发生改变，这就会导致特定的蛋白质双位点的变化，进而导致生命现象表现上不同的表型。
即，不同的蛋白质组成和数量分布，就将为生命现象带来一个独特的效应。
基因信息的表达在维持生物的正常运作中起着重要的作用。
三、基因信息的传递与表达的相互关系基因信息的传递和表达是基因遗传学领域的两个重要研究方向。
生物医学概论生化第4章基因信息的传递和表达
5 3
串联重复序列 反向重复序列
3 5
· · · TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA
58
66
166
174
201
209
237
245
E. coli复制起始点 oriC
目录
引发体和引物
Dna B、 Dna C Dna A 5 3
引物 酶
进行解链，进行的是单点起始双向复制。
复制中的放射自显影图象
目录
3. 半不连续复制
3
前导链 (leading strand)
5 3
解链方向
后随链 (lagging strand)
5
目录
顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的， 这股链称为前导链(leading strand) 。
另一股链因为复制的方 A C T G G
T C C A T G A C G G T G A C C
C C A C T G G
G G T G A C C
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
+
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
氢键，使DNA双链解开成为两条单链。
单链DNA结合蛋白(single stranded DNA binding
protein, SSB) ——在复制中维持模板处于单链状
态并保护单链的完整。
目录
复制起始点附近区域的DNA双链解开成为两条单链。
SSB
解链方向 解螺旋酶
目录
DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态、理顺DNA链
新教材 人教版高中生物必修2 第四章 基因的表达 知识点考点重点难点提炼汇总
第四章基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成 ........................................................................................... 1 第2节 基因表达与性状的关系 ........................................................................................... 8 专题五 基因表达相关的题型及解题方法 . (12)第1节 基因指导蛋白质的合成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 、C ④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[典例1] 下列叙述中，不属于RNA 功能的是( ) A.细胞质中的遗传物质 B.作为某些病毒的遗传物质 C.具有生物催化作用D.参与核糖体的组成解析 真核生物、原核生物和DNA 病毒的遗传物质都是DNA ，RNA 病毒的遗传物质为RNA ，A 错误、B 正确；少数酶的化学本质为RNA ，C 正确；rRNA 参与核糖体的组成，D 正确。
答案 A【归纳总结】 RNA 和DNA 的区别比较项目DNARNA化学组成基本组成元素 均只含有C 、H 、O 、N 、P 五种元素 基本组成单位脱氧核苷酸核糖核苷酸碱基A、G、C、T A、G、C、U五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构【归纳】DNA与RNA的判定方法(1)根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，一定为RNA；含脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基判定：含T的核酸一定是DNA；含U的核酸一定是RNA。
遗传信息传递的中心法则及基因表达
-T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G-
-A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-
颠换
-T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-
2021/4/22
A 缺失
-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-
2021/4/22
30
2021/4/22
31
原核 生物 核糖 体组 成
真核生 物核糖 体组成
2021/4/22
32
• 2. tRNA
结合氨基酸：一种氨基酸 有几种tRNA携带，结合 需要ATP供能,氨基酸结 合在tRNA3‘-CCA的位置。
反密码子：每种tRNA的反 密码子，决定了所带氨 基酸能准确的在mRNA上 对号入座 。
β——和模板DNA结合 β——起始和催化聚合反应 α——？
2021/4/22
起始因子 全酶(αββ )
19
RNA聚合酶催化的反应
3´
5´
U
A
GC
CG
A
3´
2021/4/22
模板DNA
U
新合成RNA
5´
20
RNA合成过 程
起始
双链DNA 局部解开
启动子（ promoteRrN) A聚合酶
磷酸二酯
键形成
DNA
mRNA
2021/4/22
原核生物
核
核糖体 新生蛋白质
mRNA前体
加工
mRNA
转运
真核生物
27
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
遗传学基因如何传递和表达
遗传学基因如何传递和表达遗传学是研究基因的传递和表达方式的科学领域。
基因是生物体内的遗传信息单位，它们决定了生物的遗传特征以及个体发育和功能的各个方面。
在本文中，将探讨基因如何通过遗传方式传递给后代，并如何在细胞内被表达出来。
一、基因传递基因的传递是指将一个个体的遗传信息传递给下一代的过程。
在有性生殖中，基因的传递是通过生殖细胞（精子和卵子）进行的。
每个生殖细胞都携带了父母亲个体中一半的基因信息。
当精子和卵子结合形成受精卵时，两个个体的基因信息合并，形成新的基因组合。
这样，新生个体就获得了父母亲各自特定的基因信息。
这种基因的重新组合，使得每个个体都是独一无二的。
而在无性生殖中，基因的传递发生在一个个体内部，没有结合和重新组合的过程。
个体通过其生殖细胞分裂来繁殖，并且每一个新生个体携带了与其父母几乎完全相同的基因信息。
因此，在无性生殖中，后代的遗传信息与父母亲高度相似，很少有变异和多样性。
二、基因表达基因的表达是指基因在细胞内被转录成RNA，然后通过翻译过程被转化成蛋白质的过程。
这一过程中，基因的信息转换为具体的功能蛋白质，从而决定了细胞的性状和功能。
基因表达的过程可以分为转录和翻译两个阶段。
在转录阶段，DNA的信息被复制成RNA，具体而言是mRNA（信使RNA）。
这一阶段发生在细胞核中，由RNA聚合酶酶对mRNA链进行合成。
合成的mRNA链包含了基因信息的编码区以及一些非编码区。
在翻译阶段，mRNA离开细胞核进入细胞质，与核糖体结合。
核糖体会将mRNA中的信息翻译成一系列氨基酸，然后连接起来形成蛋白质。
通过蛋白质的形成，基因的信息变得具体化，并且可以通过功能蛋白质的作用来影响细胞的工作。
三、基因调控基因调控指的是细胞内对基因表达的控制和调节过程，使得不同细胞在表达特定基因时呈现出差异性。
基因调控是通过一系列复杂的分子机制来实现的。
在基因调控中，转录因子起着关键的作用。
转录因子是一类可以结合到DNA上的蛋白质，它们具有特异性，可以选择性地结合到特定基因的启动子区域。
遗传信息传递和基因表达
遗传信息传递和基因表达是生物学领域中非常基础和重要的概念。
从传代到发育，从正常代谢到疾病发生，都涉及到。
本文将探讨这两个概念的意义，介绍它们的基本原理和相关实验技术，以及它们在现代生物医学研究中的应用。
一、遗传信息传递遗传信息传递是指遗传物质DNA在细胞分裂和生殖过程中以某种方式传递给下一代。
遗传信息的传递发生在DNA的复制和分离过程中，经由RNA转录和翻译，最终转化为蛋白质的合成。
DNA分子是遗传物质的基本单位，由核苷酸（包括A、T、C、G 四种碱基）组成。
DNA分子的信息通过碱基序列进行编码，而这些序列在细胞分裂时以某种确定的方式进行复制并遗传下去。
中央法则是遗传信息传递的基本原理之一。
它指出，DNA分子的信息在转录和翻译过程中，会被转换成RNA分子的信息，然后进一步被翻译成蛋白质。
这个过程的具体细节是，RNA分子的碱基序列是DNA分子的编码序列的互补序列；RNA分子会被核糖体翻译成多肽链，而多肽链又会通过折叠等过程形成具有生物学功能的蛋白质分子。
遗传信息传递还涉及到基因突变、进化、重组等过程。
基因突变指的是遗传物质中的突发变异，而有些突变可能会导致基因表达的变化，从而影响生物个体的性状和适应能力。
进化是指物种在环境适应和遗传突变的基础上，出现新的生物形态和特征的过程。
基因重组则是生殖细胞中某些基因片段的重组，从而产生新的基因型和表现型，增加种群的遗传多样性。
二、基因表达基因表达是指DNA中遗传信息通过RNA和蛋白质的转录和翻译等过程，最终表现为生物个体性状和功能的过程。
基因表达的调控是非常复杂的，包括转录水平、翻译水平和后转录调控等多个层面。
其中转录调控是基因表达调控的重要层面之一，包括转录因子结合和DNA甲基化等机制。
这些调控机制的正常功能对维持生物体内正常代谢活动和发育运行至关重要。
基因表达的调控和异常在多种生物进程中均有所体现。
例如，在个体发育过程中，特定的基因在不同时期和不同组织中表达，并且数量和时序上也有所调控；而在疾病的发生和治疗中，异常的基因表达往往与病理生理机制的异常有关。
DNA到蛋白质基因信息的传递与实现
DNA到蛋白质基因信息的传递与实现DNA，即脱氧核糖核酸，是生物体中储存遗传信息的重要分子。
然而，这些遗传信息是如何从DNA中传递并最终实现蛋白质合成的呢？本文将从基因转录、mRNA翻译、蛋白质合成等方面，详细探讨DNA 到蛋白质基因信息的传递与实现过程。
一、基因转录基因转录是DNA到RNA的过程，它是蛋白质合成的第一步。
在细胞质中的核糖体中，mRNA由DNA提供的模板进行合成。
转录的过程经历了三个阶段：起始、延伸和终止。
首先，在起始阶段，RNA聚合酶与DNA结合，并在启动子区域识别并结合。
其次，在延伸阶段，RNA聚合酶将核苷酸一个接一个地添加到新型RNA链上，以与DNA模板链互补。
这是一个高度选择性的过程，使用A、U、G和C四种核苷酸来构建mRNA的编码序列，并与DNA双链进行互补配对。
最后，在终止阶段，转录终止信号会导致RNA聚合酶分离并释放新合成的mRNA链。
二、mRNA翻译mRNA翻译是DNA到蛋白质的关键步骤。
它发生在细胞质中的核糖体中，由tRNA分子和核酸进行指导。
首先，翻译的起始是由小核仁体中的小核仁RNA（rRNA）和特定的蛋白质组成的小核仁体促进的。
小核仁体位置在核糖体的初始位置，并与mRNA中的特定序列配对。
其次，起始密码子（通常是AUG）被mRNA上的识别因子识别，然后大核糖体亚基结合并组装到起始位置。
接下来，通过tRNA分子介导，氨基酸按照mRNA的编码被添加到蛋白质链上。
tRNA分子上的天然氨基酸与mRNA上的密码子进行互补配对，以确保正确的氨基酸被添加到蛋白质链上。
最后，遇到终止密码子时，翻译终止。
终止密码子不编码任何氨基酸，它被特定的终止因子识别并导致核糖体解离，释放合成的蛋白质链。
三、蛋白质合成蛋白质合成是通过RNA聚合酶合成mRNA后进行的，它是DNA到蛋白质的最后一步。
蛋白质合成包括折叠、修饰和定位等过程。
合成的蛋白质链在多肽链释放酶的作用下从核糖体上释放出来，并在细胞质中折叠成特定的三维结构。
生物教案：遗传信息的传递和表达
生物教案：遗传信息的传递和表达遗传信息的传递和表达一、引言遗传信息的传递和表达是生物学中关于遗传的重要概念。
通过遗传信息的传递，生物体可以将自身特征和特性传递给下一代。
而通过遗传信息的表达，则是指这些特征和特性在生物体中被实际展现出来的过程。
本文将从DNA复制、转录、翻译等方面探讨遗传信息的传递和表达。
二、DNA复制：基因遗传的保证DNA复制是细胞分裂过程中最为重要的环节之一，也是保证基因遗传稳定性的关键步骤。
在DNA复制过程中，双螺旋结构被解开，DNA链被拆开，并分别与合成RNA链进行互补配对形成新的DNA双链。
每个新生成的DNA双链与原来的父母链完全相同，确保了基因序列在细胞分裂后能够精确地被保留下来。
三、转录：从DNA到RNA转录是指通过酶类催化作用，在细胞核内将某段基因序列转换为RNA信使分子（mRNA）序列的过程。
该过程由三个主要步骤组成：启动、延伸和终止。
转录的结果是生成了一个与DNA碱基配对的mRNA分子，而该mRNA分子将携带着遗传信息前往细胞质中进行进一步的翻译。
四、翻译：从RNA到蛋白质翻译是指在细胞质中，根据mRNA序列编码的遗传信息合成蛋白质的过程。
在翻译过程中，三个不同类型的RNA（tRNA、rRNA和mRNA）发挥重要作用。
tRNA通过酶类催化作用将氨基酸连接到正确的位置上，rRNA则与蛋白质结合形成核糖体，用于在具体位置上进行多肽链合成，最终形成特定功能的蛋白质。
五、遗传信息表达中的调控遗传信息的表达不仅仅依赖于DNA复制、转录和翻译这些基本过程，还受到调控机制的影响。
一些特殊区域被称为“启动子”能够调控基因转录始发点附近DNA序列到底要不要参与转录，并最终影响特定基因的表达。
还有一种名为“转录因子”的蛋白质，能够与启动子结合，进一步调控基因表达。
此外，还有一种名为“环境响应元素”的DNA序列，在生物受到特定的环境刺激后能够被激活或抑制，从而改变基因的表达水平。
六、遗传信息传递的重要性在生物学中，遗传信息传递对于生物体的正常发育和功能维持至关重要。
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DNA-RNA 杂 化双链
RNA酶
单链DNA
逆转录酶
双链DNA
第二节
RNA的生物 合成
转录
RNA的生物 合成方式 RNA复制
一、转录
1、定义：以DNA为模板合成 RNA的过程。
2、转录的原料：四种 dNTP即 dATP 、dTTP、dGTP、 dCTP
3、转录的模板：DNA分子双链 中的一条单链
HbS β 肽链 N-val · his · leu · thr · pro · val · glu · · · · ·C(146)
（二）蛋白质生物合成阻断剂
抗生素、毒素、干扰素：抑制蛋白质 合成中的某一过程抑菌或抑制病毒繁 殖
抗生素抑制蛋白质生物合成的原理
抗生素 四环素族（金霉素 新霉素、土霉素） 链霉素、卡那霉素、 新霉素 氯霉素、林可霉素 红霉素 作用点 原核核蛋白 体小亚基 原核核蛋白 体小亚基 原核核蛋白 体大亚基 原核核蛋白 体大亚基 原核核蛋白 体大亚基 真核核蛋白 体大亚基 真核、原核 核蛋白体 作用原理 应用 抑制氨基酰-tRNA与小亚基 抗菌药 结合 改变构象引起读码错误、抑 抗菌药 制起始 抑制转肽酶、阻断延长 抗菌药 抑制转肽酶、妨碍转位 抗菌药
5 3
解链方向
5 ’ 3 ’
3 ’
5 ’
3
3 ’ 5
冈崎片段
二、逆转录
1、定义：以RNA为模板合成 DNA的过程。
逆转录酶
2、逆转录过程
逆转录病毒细胞内的逆转录现象
RNA 模板
逆转录酶
DNA-RNA 杂 化双链
RNA酶
单链DNA
逆转录酶
双链DNA
逆转录病毒细胞内的逆转录现象
RNA 模板
（一）氨基酸的活化与转运
氨基酸 + tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
ATP
氨基酰- tRNA AMP＋PPi
核蛋白体
（二）核蛋白体循环
1、起始阶段：
大、小亚基、mRNA、蛋氨酰-tRNA结 合，形成起始复合物
进位
2、延长阶段： 转肽
移位
（1）进位：相应的氨基酰tRNA结合在大 亚基的A位 （2）转肽：氨基酸之间在转肽酶作用下形 成肽键，P位上的tRNA脱落 （3）移位：核蛋白体沿mRNA5’→3’移动 一个密码子的位置
3、终止阶段：
（三）翻译后的加工修饰
三、蛋白质生物合成与医学关系
（一）分子病 1、概念：由于DNA分子上基因的缺陷 使RNA和蛋白质合成异常，导致蛋白 质结构和功能障碍造成的疾病。
例：镰刀形红细胞贫血
HbA β 肽 链 N-val · his · leu · thr · pro · glu · glu · · · · ·C(146)
重症联合免疫缺陷（SCID）
患者缺乏正常的人体免疫功
能，只要稍被细菌或者病毒 感染，就会发病死亡。这个 病的机理是细胞的一个常染 色体上编码腺苷酸脱氨酶
（简称ADA）的基因（ada）
发生了突变。可以通过基因
工程的方法治疗。
SCID患者生存在无菌环境中
（2）RNA引物的生成(RNA生 成方向5’→3’)
（3）领头链和随从链的合成 (生成方向5’→3’)
3
领头链 (leading strand)
5
3
解链方向
随从链 (lagging strand)
5
（4）RNA引物的水解(DNA聚 合酶水解RNA引物)
（5）完整DNA分子形成(DNA 连接酶连接冈崎片断)
参与蛋白质生物合成的物质包括：
1、三种RNA
mRNA rRNA tRNA
2、20种氨基酸（AA）作为原料 3、酶及众多蛋白因子 4、ATP、GTP、无机离子
一、三种RNA在蛋白质合成中的作用
1、mRNA: mRNA上存在遗传密码 mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3
个核苷酸为一组，构成密码子，决定肽链上 某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信
基因工程药品的生产
许多药品的生产是从生物组织中提取的。 受材料来源限制产量有限，其价格往往十 分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规 模工业化生产。若将生物合成相应药物成 分的基因导入微生物细胞内，让它们产生 相应的药物，不但能解决产量问题，还能 大大降低生产成本。
SCID的基因工程治疗
梭链孢酸
放线菌酮 嘌呤霉素
与EFG-GTP结合，抑制肽 链延长 Fra bibliotek制转肽酶、阻断延长
氨基酰-tRNA类似物，进位 后引起未成熟肽链脱落
抗菌药
医学研究 抗肿瘤药
放线菌酮
氯霉素 嘌呤霉素
链霉素和卡那霉素
四 环 素 族
基因工程与医药卫生
基因工程概念：在分子水平上，按照人们的 设计，对基因进行人工操作，使基因得以改 造、扩增和表达的一系列技术
4、转录所需的主要酶类：
RNA聚合酶
5、转录部位：细胞核
6、转录 过程
二、RNA复制
定义：以RNA为模板合成 RNA的过程。
第三节
蛋白质的生 物合成
翻译是蛋白质生物合成的同义词
翻译的过程就是将核酸中由4种碱
基序列组成的遗传信息，通过遗传密 码破译的方式转变成为蛋白质中的20 种氨基酸排列顺序。
复制
DNA的生物 合成方式 逆转录
一、DNA复制
1、定义：由亲代DNA为模板，将亲代DNA 的遗传信息准确传递到子代DNA的过程。
复制 亲代DNA
子代DNA
2、复制的原料：四种 dNTP即dATP 、 dTTP、dGTP、 dCTP 3、复制所需的主要酶类
解开一段双螺旋，并保持单链 （1）解链解旋酶：
第七章
基因信息的传递
* DNA通过复制，将基因信息代代相传 * DNA通过基因表达，决定了蛋白质的 结构、功能 * RNA参与DNA遗传信息的表达
* RNA也可作为某些病毒遗传信息的载体
本 章主 要 内 容
1、复制
2、基因表达 转录 翻译 3、基因表达调控 4、基因工程
第一节 DNA的生物合成
（2）引物酶： 合成短片断RNA，作为引物
（3）DNA聚合酶： 催化DNA片断合成
磷酸二酯键相连
（4） DNA连接酶： 催化DNA片断之间以3’，5’-
4、DNA复制过程
子链
母链
1.解旋 2.以母链为模板 进行碱基配对 3.形成两个新的DNA分子
（1）DNA复制的起始阶段
DNA解螺旋，形成复制叉
号。
起始密码: AUG
终止密码: UAA，UAG，UGA
5’
3’
mRNA
mRNA在蛋白质合成中的作用：
是蛋白质合成的直接模板
遗 传 密 码 表
2、tRNA：识别mRNA上的密码子， 转运氨基酸
氨基酸臂
反密码环 反密码子
3、rRNA：蛋白质合成的场所
rRNA
核蛋白体
蛋白质
二、蛋白质的生物合成过程