基因表达 课件
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《基因差异表达分析》课件
《基因差异表达分析 》ppt课件
• 引言 • 基因差异表达分析的方法 • 基因差异表达分析的实验设计 • 基因差异表达分析的结果解读 • 基因差异表达分析的挑战与展望 • 案例分享与讨论
目录
Part
01
引言
基因差异表达分析的定义
基因差异表达分析是通过比较不同条件下基因表达水平的变化，来研究基因功能、 生物体对环境或刺激的响应机制以及疾病发生发展机制的方法。
加强跨学科合作
基因差异表达分析涉及到多个学 科领域，加强跨学科合作有助于 推动该领域的发展。
Part
06
案例分享与讨论
案例一：肺癌中的基因差异表达分析
总结词
肺癌是一种常见的恶性肿瘤，基因差异表达分析有助于揭示肺癌的发病机制和潜在治疗 靶点。
详细描述
通过对肺癌组织与正常组织进行基因差异表达分析，可以发现与肺癌发生、发展相关的 关键基因，如EGFR、KRAS等。这些基因的异常表达可能导致肺癌细胞的增殖、转移和 耐药性产生。基因差异表达分析为肺癌的诊断、治疗和预后评估提供了重要的科学依据
STEP 02
STEP 01
实验可重复性差
样本获取困难
在某些情况下，获取足够 的样本可能非常困难，特 别是在临床研究中。
STEP 03
实验设计不合理
在某些情况下，实验设计 可能不合理，导致无法准 确地检测基因差异表达。
由于实验条件、操作过程 等因素的影响，基因差异 表达分析实验的可重复性 可能较差。
数据质量控制
数据完整性
检查测序数据的完整性，确保数据没有缺失或损坏。
数据一致性
比较不同样本之间的测序数据，确保它们具有相似性和一致性，以便进行后续的 比较分析。
Part
• 引言 • 基因差异表达分析的方法 • 基因差异表达分析的实验设计 • 基因差异表达分析的结果解读 • 基因差异表达分析的挑战与展望 • 案例分享与讨论
目录
Part
01
引言
基因差异表达分析的定义
基因差异表达分析是通过比较不同条件下基因表达水平的变化，来研究基因功能、 生物体对环境或刺激的响应机制以及疾病发生发展机制的方法。
加强跨学科合作
基因差异表达分析涉及到多个学 科领域，加强跨学科合作有助于 推动该领域的发展。
Part
06
案例分享与讨论
案例一：肺癌中的基因差异表达分析
总结词
肺癌是一种常见的恶性肿瘤，基因差异表达分析有助于揭示肺癌的发病机制和潜在治疗 靶点。
详细描述
通过对肺癌组织与正常组织进行基因差异表达分析，可以发现与肺癌发生、发展相关的 关键基因，如EGFR、KRAS等。这些基因的异常表达可能导致肺癌细胞的增殖、转移和 耐药性产生。基因差异表达分析为肺癌的诊断、治疗和预后评估提供了重要的科学依据
STEP 02
STEP 01
实验可重复性差
样本获取困难
在某些情况下，获取足够 的样本可能非常困难，特 别是在临床研究中。
STEP 03
实验设计不合理
在某些情况下，实验设计 可能不合理，导致无法准 确地检测基因差异表达。
由于实验条件、操作过程 等因素的影响，基因差异 表达分析实验的可重复性 可能较差。
数据质量控制
数据完整性
检查测序数据的完整性，确保数据没有缺失或损坏。
数据一致性
比较不同样本之间的测序数据，确保它们具有相似性和一致性，以便进行后续的 比较分析。
Part
基因的表达ppt课件演示文稿
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
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
《基因表达的随机性》课件
因表达水平会有所不同。
基因表达的随机性的来源
基因表达的随机性来源于基因调控网络的复杂性，细胞内外环境的变化及遗
传因素。
随机性对生命体的影响
1
多样性
2
个体发育
3
进化
基因表达的随机性导致细
基因表达的随机性决定个
随机性对基因突变的选择
胞和生物体之间的差异，
体内不同细胞的功能和分
和保留起着关键作用，影
产生多样性，有助于适应
工，推动个体的发育和分
响生物体的进化和适应能
环境变化。
化。
ห้องสมุดไป่ตู้
力。
基因表达的控制
基因调控通过调整基因活性、转录和翻译水平来精确控制基因表达。它是维持生物体内稳态的关键机制。
基因调控的重要性及其应用
基因调控的研究对于理解疾病发生机制、开发新药物以及改善农作物的生长
和抗病性具有重要意义。
基因表达随机性的研究前景
随着单细胞技术的发展，研究基因表达随机性的方法和技术不断创新，将为生命科学研究提供更深入的理解和
应用。
总结
基因表达的随机性是生命体多样性和进化的基础，基因调控对维持生物体内
稳态至关重要，研究基因表达随机性具有广阔的前景。
希望本课件为大家带来了启示，感谢大家的聆听。
基因表达的随机性
基因表达是指基因信息转录为RNA分子并翻译为蛋白质的过程。本课程将介
绍基因表达的随机性及其对生命体的影响，以及基因调控的重要性和研究前
景。
什么是基因表达？
基因表达是生物体将基因信息转化为蛋白质的过程。它是细胞功能的基础，
对生物体的发育和功能发挥至关重要。
基因表达的随机性
基因表达的随机性指的是在相同的基因底物和环境条件下，不同细胞中的基
基因表达的随机性的来源
基因表达的随机性来源于基因调控网络的复杂性，细胞内外环境的变化及遗
传因素。
随机性对生命体的影响
1
多样性
2
个体发育
3
进化
基因表达的随机性导致细
基因表达的随机性决定个
随机性对基因突变的选择
胞和生物体之间的差异，
体内不同细胞的功能和分
和保留起着关键作用，影
产生多样性，有助于适应
工，推动个体的发育和分
响生物体的进化和适应能
环境变化。
化。
ห้องสมุดไป่ตู้
力。
基因表达的控制
基因调控通过调整基因活性、转录和翻译水平来精确控制基因表达。它是维持生物体内稳态的关键机制。
基因调控的重要性及其应用
基因调控的研究对于理解疾病发生机制、开发新药物以及改善农作物的生长
和抗病性具有重要意义。
基因表达随机性的研究前景
随着单细胞技术的发展，研究基因表达随机性的方法和技术不断创新，将为生命科学研究提供更深入的理解和
应用。
总结
基因表达的随机性是生命体多样性和进化的基础，基因调控对维持生物体内
稳态至关重要，研究基因表达随机性具有广阔的前景。
希望本课件为大家带来了启示，感谢大家的聆听。
基因表达的随机性
基因表达是指基因信息转录为RNA分子并翻译为蛋白质的过程。本课程将介
绍基因表达的随机性及其对生命体的影响，以及基因调控的重要性和研究前
景。
什么是基因表达？
基因表达是生物体将基因信息转化为蛋白质的过程。它是细胞功能的基础，
对生物体的发育和功能发挥至关重要。
基因表达的随机性
基因表达的随机性指的是在相同的基因底物和环境条件下，不同细胞中的基
4.2基因表达与性状的关系 课件(共20页ppt)
翻译水平的调控
4.miRNA是miRNA前体经过加工之后的一类非编码的具有调控功能的小RNA分 子(18～25个核苷酸)，它含有一段能够自我配对形成“茎环”结构的序列(如图 所示)。某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成，如图是某真核细
胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图。下列叙述错误的是( D )
如图所示。下列相关推测不合理的是( D )
A.染色质中的组蛋白乙酰化与去乙 酰化不属于可逆反应 B.HDAC复合物使组蛋白去乙酰化 伴随着对基因转录的抑制 C.激活因子、抑制因子可能改变了 组蛋白的空间结构 D.活性染色质更便于DNA聚合酶与 DNA的结合
转录水平的调控
2.大肠杆菌乳糖操纵子包括lacZ、lacY、 lacA三个结构基因(编码参与乳糖代谢 的酶，其中酶a能够水解乳糖)，以及 操纵基因、启动子和调节基因，调节 基因表达的阻遏蛋白可调控结构基因 表达。培养基中无乳糖存在时，阻遏 蛋白和操纵基因结合，导致RNA聚合 酶不能与启动子结合；乳糖存在时， 乳糖与阻遏蛋白结合，改变其构象。
转录后水平的调控
3.如图是人体细胞内细胞核基因的表达过程示意图，前体mRNA在细胞核内剪切、
拼接后参与翻译过程。下列叙述正确的是( C )
A.基因的转录需要解旋酶和DNA聚合酶的催化 B.一个基因控制合成不同的多肽链与转录时的模板链不同有关 C.翻译过程需要成熟的mRNA、tRNA、氨基酸、能量和核糖体等 D.若该基因为呼吸酶基因，则图示过程可发生在任何成熟的细胞中
问题一：基因控制生物性状的方式有几种，举教材中实例说明 问题二：细胞中表达的基因分为哪两类？细胞分化的本质是什么？分化
后不同功能的细胞中核DNA、RNA、蛋白质是（相同or不同or不完全相 同）？
基因的克隆与表达课件
----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
基因的克隆与表达课件
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
基因的克隆与表达课件
基因克 隆 Gene Cloning
基因的克隆与表达课件
➢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
基因的克隆与表达课件
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
基因的克隆与表达课件
（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
基因的克隆与表达课件
（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）
基因的克隆与表达课件
二．原核生物基因结构和表达特点
基因的克隆与表达课件
• 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。
基因的克隆与表达课件
3、一般不含内含子（intron），没有转 录及翻译后加工系统
《目的基因的表达》PPT课件
➢ 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。
《基因表达与性状的关系》基因的表达PPT优质教学课件
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。
基因表达调控PPT课件
全球第一例中国人标准基因组序列图谱的一部分
基因表达
是基因转录及翻译的过程，即：生成具有生物学 功能产物的过程。
（激活）
基因表达调控
（功能及形态表型）
控制基因表达的调节机制，细胞或生物体在接受 内外环境信号刺激时或适应环境变化的过程中在
基因表达水平做出应答的分子机制。
例如：人类基因组含2-2.5万个编码基因，在某一特定时 期或生长阶段，只有一小部分基因处于表达状态。
① 真核基因组比原核基因组大得多 ② 原核基因组的大部分序列都为编码基因，而哺
乳 类 基 因 组 中 只 有 10% 的 序 列 编 码 蛋 白 质 、 rRNA、tRNA等，其余90%的序列，包括大量 的重复序列功能至今还不清楚，可能参与调控 ③ 真核生物编码蛋白质的基因是不连续的，转录 后需要剪接去除内含子，这就增加了基因表达 调控的层次
④ 原核生物的基因编码序列在操纵子中，多顺反子 mRNA使得几个功能相关的基因自然协调控制； 而真核生物则是一个结构基因转录生成一条 mRNA ， 即 mRNA 是 单 顺 反 子 （ monocistron ） ，许多功能相关的蛋白、即使是一种蛋白的不同 亚基也将涉及到多个基因的协调表达
⑤ 真核生物DNA在细胞核内与多种蛋白质结合构 成染色质，这种复杂的结构直接影响着基因表 达；
整理
❖ 掌握操纵子的概念。 ❖ 掌握乳糖操纵子的结构，阻遏蛋白的负性调
节，CAP的正性调节，协调调节。 ❖ 了解原核基因表达转录终止阶段的调控机制。 ❖ 了解原核基因表达翻译水平的调控。
第四节
真核基因表达调节
Regulation of Gene Expression in Eukaryote
一、真核细胞基因表达的特点
基因表达
是基因转录及翻译的过程，即：生成具有生物学 功能产物的过程。
（激活）
基因表达调控
（功能及形态表型）
控制基因表达的调节机制，细胞或生物体在接受 内外环境信号刺激时或适应环境变化的过程中在
基因表达水平做出应答的分子机制。
例如：人类基因组含2-2.5万个编码基因，在某一特定时 期或生长阶段，只有一小部分基因处于表达状态。
① 真核基因组比原核基因组大得多 ② 原核基因组的大部分序列都为编码基因，而哺
乳 类 基 因 组 中 只 有 10% 的 序 列 编 码 蛋 白 质 、 rRNA、tRNA等，其余90%的序列，包括大量 的重复序列功能至今还不清楚，可能参与调控 ③ 真核生物编码蛋白质的基因是不连续的，转录 后需要剪接去除内含子，这就增加了基因表达 调控的层次
④ 原核生物的基因编码序列在操纵子中，多顺反子 mRNA使得几个功能相关的基因自然协调控制； 而真核生物则是一个结构基因转录生成一条 mRNA ， 即 mRNA 是 单 顺 反 子 （ monocistron ） ，许多功能相关的蛋白、即使是一种蛋白的不同 亚基也将涉及到多个基因的协调表达
⑤ 真核生物DNA在细胞核内与多种蛋白质结合构 成染色质，这种复杂的结构直接影响着基因表 达；
整理
❖ 掌握操纵子的概念。 ❖ 掌握乳糖操纵子的结构，阻遏蛋白的负性调
节，CAP的正性调节，协调调节。 ❖ 了解原核基因表达转录终止阶段的调控机制。 ❖ 了解原核基因表达翻译水平的调控。
第四节
真核基因表达调节
Regulation of Gene Expression in Eukaryote
一、真核细胞基因表达的特点
《目的基因的表达》课件
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。
分子生物学原核生物基因表达调控ppt课件
14
一、原核基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
15
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
54
55
③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻遏物的结合位点。
56
RNA聚合酶结合部位
阻遏物结合部位
57
操纵位点的回文序列
58
④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转 录起始受到抑制。
59
未诱导：结构基因被阻遏
阻遏物 四聚体
LacI P O
lacZ
lacY
lacA
32
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
酶蛋白
33
• 可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质 或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物 的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
29
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
一、原核基因表达调控环节
1、转录水平上的调控
（transcriptional regulation）
2、转录后水平上的调控
（post-transcriptional regulation）
① mRNA加工成熟水平上的调控 ② 翻译水平上的调控
15
二、操纵子学说
1、操纵子模型的提出 1961年，Monod和Jacob提出 获1965年诺贝尔生理学和医学奖
54
55
③ 操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp）， 是阻遏物的结合位点。
56
RNA聚合酶结合部位
阻遏物结合部位
57
操纵位点的回文序列
58
④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转 录起始受到抑制。
59
未诱导：结构基因被阻遏
阻遏物 四聚体
LacI P O
lacZ
lacY
lacA
32
酶合成的诱导操纵子模型
调节基因
操纵基因
结构基因
阻遏蛋白
调节基因
操纵基因
结构基因
诱导物
如果某种物质能够促使
阻遏蛋白
mRNA
细菌产生酶来分解它，
这种物质就是诱导物。
诱导物
酶蛋白
33
• 可阻遏调节：基因平时是开启的，处在产生蛋白质 或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物 的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。 例：色氨酸操纵子 合成代谢蛋白的基因
1、根据操纵子对调节蛋白（阻遏蛋白或激活蛋白） 的应答，可分为： 正转录调控 负转录调控
29
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
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复
翻译
制RNA
蛋白质
推论：当内外因素引起DNA损伤或者某些碱基的改变时， 就可能产生异常的性状改变——基因突变
RNA(核糖核酸)基本单位：核糖核苷酸
磷酸 核糖
腺嘌呤核糖核苷酸
A
碱基
G
C
U
腺嘌呤核苷（腺苷)
A
G
C
U
RNA的分类： RNA分子都是以DNA上的基因区段为模板转录而来
mRNA： 信使RNA
把DNA的遗传信息带到细胞质中，并以此为模板， 控制核糖体合成蛋白质（传递遗传信息）。
r RNA：核糖体RNA
构成核糖体的成分。占 RNA总量的82％左右
t RNA：转运RNA
把细胞中游离的氨基酸激活， 并运送到核糖体中装配 （运输氨基酸）.由七十几至 九十几个核苷酸组成
tRNA的空间结构
反密码子 密码子
概念： 以DNA的一条链为模板, 按照碱基互补配对的原 则合成RNA的过程
主要场所：细胞核
遗传信息流动方向：
DNA
mRNA
条件：核糖核苷酸（4种）
RNA聚合酶等
知识总结：中心法则
以mRNA为模板，合成具 有一定氨基酸顺序的蛋 白质的过程。
细胞质（核糖体）
mRNA
遗传密码
多肽链
氨基酸（约20种） 多种tRNA
mRNA
•翻译过程
如何提高翻译效率？
丙
甲
苯
AU G C
丝
精
缩合
肽键
甲
丙
蛋白质 进一步加工
丝
苯
甲
丙
丝 多肽链
…… U C A UG G C U U C U U U C A UG GC U U C U U AG
mRNA 翻译结束之后被RNA水解酶水解成为核糖核苷酸
遗传密码
遗传密码（密码子）。在mRNA分子上每3个相邻核糖核苷 酸组成的三联体——决定肽链上某一个氨基酸
在细胞中，翻译是一个快速的过程。在37℃时，细菌内合成多肽的速
度约为每秒15个氨基酸。 通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽
链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
★mRNA的长短，决 定多聚核糖体的多少。
★在原核细胞中，由于无核膜的影响，转录和翻译 的过程可同时进行。
α链
A C T A C A C G T G G T A G A T CG
T G A T G T G C A C C A T C T A G C β链
甲
半
苏
异亮 四肽
RNA
UA C UG A U G U G C A C C A U CU A GC
mRNA
起始 密码子
终止 密码子
复 制
DNA
转录
逆转录
基因1 基因间区 基因2 基因间区 基因3
DNA
C AG U
ACTGT ACGTGGT A UT G A C A UT G C A C C A UT
核糖核苷酸 RNA聚合酶
•多核糖核苷酸单链结构 •磷酸和核糖交替连结成一条主链
AU G C
•翻译过程 丙 甲 苯 丝 精
…… U C A UG G C U U C U U U C A UG GC U U C U U AG
★线粒体,叶绿体中也可出现与原核细胞中类似的过程。
•对密码子的认识
科学家把信使RNA链上决定一个氨基酸的相邻的 三个碱基叫做一个“密码子”，亦称三联体密码。
主要特点（共64种）：
1.通用性：不同的生物密码子：两个密码子间没有标点
符号，密码子与密码子之间没有任何不编码的核苷酸， 读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始， 一个不漏地一直读到终止信号。
遗传的分子基础
第四节 遗传信息的表达—— RNA和蛋白质的合成
DNA
遗传信息
DNA
的传递 的（遗传信息）
复
制
遗传信息载体（DNA）
转录
位置 细（ 胞主 核要
在 ）
遗
传 信 mRNA
息
的 表
翻译
达
蛋白质
信
息
媒
mRNA
介
（核 细糖 胞体 质上 中合 生命活动体现者（蛋白质）） 成
遗传信息的表达
DNA（基因） 转录 mRNA 翻译 蛋白质
基因（Gene）
基因1 基因间区 基因2 基因1 基因间区 基因2
DNA
染色体
RNA
本质：基因就是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功 能的核酸分子片段。
细胞生物和DNA病毒的基因：是一段DNA。
RNA病毒的基因：是一段RNA。
HIV SARS TMV 脑炎病毒 流感病毒 小儿麻痹病毒
细胞中是如何提高翻译效率的？
•对密码子的认识
主要特点：
3. 简并性：除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一个
氨基酸都至少有两个密码子。这样可以在一定程度内， 使氨基酸序列不会因为某一个碱基被意外替换而导致 氨基酸错误（即基因突变导致mRNA序列改变，但蛋 白质的氨基酸序列却不一定改变）。
4. 密码子阅读与翻译具有一定的方向性：
从5'端到3'端。