基因表達
基因表達 英文名稱：gene expression：使基因攜帶的遺傳信息表現為表型的過程。它包括將基因轉錄為互補的 RNA 序列。對於結構基因來說，信使核糖核酸（mRNA）隨後被翻譯成多肽鏈，並組裝和加工成最終的蛋白質產物。 第1課時：1-基因是具有遺傳效應的DNA片段(l)基因的概念：三個要點
(2)基因的位置：在染色體上呈直線排列
?(3)基因的化學組成
(4)不同基因的實質 ?
2.基因的表達？
3.基因控制蛋白質的合成？
DNA和RNA的比較？ T→U；脫氧核糖→核糖？第2課時：明確目標
出示本課要達到的學習目標。
1、基因控制蛋白質的合成：轉錄和翻譯（B：識記）?
2、基因控制性狀的原理（B：識記）。
概述 在RNA聚合酶的催化下，以DNA為模板合成mRNA的過程稱為轉錄 在雙鏈DNA中，作為轉錄模板的鏈稱為模板鏈或反義鏈，不作為轉錄模板的鏈稱為編碼鏈或有義鏈。雙鏈 DNA 與轉錄模板互補。
相關圖片
DNA 的互補鏈是編碼鏈，它與轉錄產物的區別僅在於 DNA 中的 T 變成了 RNA 中的 U。在含有許多基因的 DNA 雙鏈中，每個基因的模板鏈並不總是位於同壹條鏈上，也就是說，壹條鏈可能是某些基因的模板鏈，也可能是其他基因的編碼鏈。每個基因的 DNA 雙鏈並不總是在同壹條鏈上。基因？
轉錄後加工，轉錄後加工包括：剪切。加蓋。加維。
翻譯過程
轉錄 ?
以mRNA為模板，以tRNA為載體，在有關酶、輔助因子和能量的作用下，將活化的氨基酸在核糖體（又稱核糖體）上組裝成蛋白質多肽鏈的過程稱為翻譯，這壹過程大致可分為三個階段：
翻譯的過程稱為翻譯。
1、基因表達調控
（1）肽鏈啟動：在許多啟動因子的作用下，首先是核糖體小亞基與mRNA上的起始密碼子結合，然後與甲酰甲硫酰基tRNA(tRNA?fMet)結合起來形成啟動復合體。啟動是由 tRNA 的反密碼子 UAC 識別 mRNA 上的啟動密碼子 AUG 並相互配對，然後核糖體的大亞基與小亞基結合，形成穩定的復合體。
肽鏈的延長和長度
核糖體上有兩個結合位點--P位點和A位點，它們可以同時結合兩個氨基tRNA。當核糖體沿著mRNA從5'→3'移動時，密碼子按順序被讀出。首先，tRNAfMet 結合到 P 位點，然後第二個氨基酰 tRNA 結合到 A 位點。此時，在肽基轉移酶的催化下，P 位點和 A 位點的 2 個氨基酸之間形成肽鍵。在轉位酶和 GTP 的作用下，A 位點上的氨基酰 tRNA 被轉移到 P 位點上，A 位點被清空。核糖體沿 mRNA 的 5'端向 3'端移動壹個密碼子距離。第三個氨基酰tRNA進入A位點，與P位點的氨基酸形成另壹個肽鍵，接受P位點的肽鏈。tRNA從P位點釋放，A位點的肽鏈移動到P位點，以此類推，肽鏈繼續延長，直到mRNA的終止密碼子出現時，氨基酰tRNA都沒有了。"
2.真核生物基因的表達？
終止信號是 mRNA 上的終止密碼子（UAA、UAG 或 UGA）。當核糖體沿著 mRNA 運動時，多肽鏈不斷延長，當終止信號出現在 A 位時，就不再有氨基轉移酶 tRNA 來接收它，多肽鏈的合成進入終止階段。在釋放因子的作用下，肽基 tRNA 的酯鍵分離，於是完整的多肽鏈和核糖體大亞基被釋放出來，然後小亞基也從 mRNA 上脫離。
翻譯後加工：從核糖體釋放出來的多肽需要進壹步加工和修飾，才能形成具有生物活性的蛋白質。翻譯後肽鏈加工包括肽鏈切割、羥基化、磷酸化、乙酰化、某些氨基酸的糖基化等。真核生物在翻譯完新生手肽鏈後會切斷蛋氨酸。有壹類基因的翻譯產物前體含有多個氨基酸序列，可被切割成不同的蛋白質或肽，稱為多肽（polyprotein）。例如，胰島素（insulin）首先合成86個氨基酸的初級翻譯產物，稱為胰島素原（proinsulin），胰島素原由A、B、C三段組成。經過加工後，切斷無活性的C肽段，在A肽和B肽之間形成二硫鍵，從而得到由51個氨基酸組成的活性胰島素。
外顯子
外顯子和內含子表達的相對性？從內含子和外顯子的定義來看，二者並不能混為壹談，但真核生物的外顯子並不都是 "明顯 "的（編碼氨基酸），除了tRNA基因和rRNA基因的外顯子完全不明顯外，幾乎所有的結構基因都有第壹個和最後壹個外顯子。除 tRNA 基因和 rRNA 基因外，幾乎所有結構基因的第壹個和最後壹個外顯子都只有部分核苷酸序列編碼氨基酸，還有壹些外顯子根本不編碼氨基酸，如人類 G6PD 基因第壹個外顯子的核苷酸序列。
翻譯？
1、基因表達調控
現在人們發現，壹個基因的外顯子可以是另壹個基因的內含子，所以這也是事實。以小鼠的澱粉酶基因為例，肝臟的澱粉酶基因和唾液腺的澱粉酶基因是同壹個基因。澱粉酶基因由四個外顯子組成，肝臟產生的澱粉酶不保留第1外顯子，而唾液腺中的澱粉酶保留了第1外顯子的50-bp序列，但剪去了第2外顯子及其前後的內含子，經過這樣的拼接，第2外顯子就成了唾液澱粉酶基因的內含子。
同壹基因在不同組織中可以產生不同的基因產物 源自不同組織的相似蛋白質可以由相同的基因編碼產生，這種現象首先是由於基因中的增強子等基因具有組織特異性，它可以與不同組織中的組織特異性因子相結合，所以同壹基因在不同組織中會產生不同的轉錄本和轉錄後處理。此外，真核生物基因可以有壹個 poly（A）位點，因此在不同細胞中可以產生 3'端不同的前 mRNA，從而產生不同的剪接模式。由於大多數真核生物基因的轉錄本都是在添加了 poly(A) 尾之後進行剪接的，因此在不同的組織和細胞中會有不同的因素幹預多腺苷酸化，並最終影響剪接模式。
2.原核生物基因表達的調控？
分析結果表明，在短期脅迫下，197個基因有差異表達（53%上調），而在長期脅迫下，1009個基因有差異表達（32%上調）。在差異表達的基因中，約有壹半的功能未知，而其他基因則可根據其功能分為幾類：代謝相關、細胞信號轉導、轉錄相關、蛋白質合成、細胞防禦、細胞轉運、亞細胞定位等。實驗分析表明，在短期脅迫下上調的基因中，已知功能的基因中約有三分之壹屬於信號轉導功能分類，參與了不同的細胞內信號轉導途徑，這表明信號轉導相關基因在玉米對幹旱的早期響應中發揮了重要作用。而在長期幹旱條件下，大量與代謝相關的基因在頂葉中出現差異表達。
吸煙者肺細胞中的基因表達模式有助於肺癌的早期診斷？
肺癌在全球癌癥患者死亡率中居高不下。肺癌死亡率高的主要原因之壹是缺乏早期診斷工具。研究人員在3月份的《自然醫學》（Nature Medicine）雜誌上報告說，吸煙者肺細胞中的基因表達模式可能有助於肺癌的早期診斷。
四膜蟲基因的表達
該基因在原腸期開始表達，在10體節期達到最高表達量，此後保持穩定。Western印跡顯示，在早期胚胎中有壹條19-kDa的母體CagMdkb蛋白帶，從原腸期開始產生合體CagMdkb蛋白。大約在 10 個體節時，19 kDa 的 CagMdkb 蛋白切斷信號肽，成為 17 kDa 的成熟蛋白。在早期胚胎發育過程中，所有卵原細胞的細胞質中都能檢測到母源的 CagMdkb 蛋白。
編輯表位？
3.DNA的個體差異可導致基因表達蛋白的巨大差異
研究人員已經證明，個體之間在DNA水平上的微小差異可導致基因表達蛋白的巨大差異，從而導致個體之間在自然特征上的許多差異。在由 30 億個堿基對和數萬個基因組成的人類基因組中，哪些基因或基因突變可能導致疾病？尋找致病基因往往如同大海撈針。人類基因組計劃（HGP）和人類基因組單體圖（HapMap）這兩個大型研究項目的設立，掀起了壹場尋找致病基因的淘金熱，科學家們利用壹種叫做 "全基因組關聯研究 "的方法來尋找可能的致病因素。
新方法的重點是人類基因組中的微小突變。這些突變是DNA中的壹個 "字母 "被另壹個 "字母 "取代（例如，AAG變成了ATG），被稱為 "單核苷酸多態性"（SNPs）。科學家估計，人類基因組中可能存在大約 1500 萬個單字母突變，或者說，在遺傳結構相當均勻的人群中可能存在另外 1500 萬個 SNP。在基因芯片等新技術的幫助下，科學家可以同時分析壹個人基因組中的數十萬個 SNP。許多健康人和疾病患者（不壹定屬於同壹個家庭）的SNP結果可以放在壹起，SNP的分布可以顯示壹些致病基因的蛛絲馬跡。[1]
"基因表達"--教學目標
1.描述蛋白質的合成過程？
①轉錄
a.概念：是指以DNA鏈為模板，根據堿基A--U、G--C、T--A、C--G互補配對原則合成信使RNA的過程。
b.部位：細胞核內。
c.信息傳遞方向：DNA→ 信使 RNA。
d.轉錄的過程：
解析：
②翻譯
a．概念：以 mRNA 為模板，合成具有壹定氨基酸序列的蛋白質的過程。
b.場所：mRNA通過核孔進入細胞質，與核糖體結合。
C．信息傳遞的方向：mRNA→具有壹定結構的蛋白質。
D.翻譯過程。
問題：蛋白質多樣性的原因？
3.請學生回答：組成蛋白質的氨基酸種類多（20多種），氨基酸的數量多，氨基酸的排列順序多，肽鏈的空間結構也多。
請思考：氨基酸有哪些？與同學討論（用排列組合的方法）：?
? "基因的表達"1．基因的性質
投影："按邏輯大小關系排列基因、染色體、DNA和核苷酸"。?
用動畫說明上述四個概念之間的關系。
敘述：現代遺傳學研究表明，基因是控制生物性狀的基本單位。
思考並得出結論：基因是具有遺傳效應的DNA片段。
2、生物性狀的體現
課題：分別是白化病、鐮狀細胞性貧血、抗蟲棉的圖片？
講述：上述三種性狀表現的原因。
提問：生物的性狀是通過什麽表現出來的？
答：蛋白質
3、基因的表達
概述?那麽，基因是如何控制生物的性狀的呢？
敘述：基因通過控制蛋白質的合成來控制生物的性狀，這個過程叫做基因表達。
引導學生比較基因和核糖體的位置，說明基因表達需要中間介質--核糖核酸。
答案：通過控制蛋白質的合成來控制生物的性狀。思考、推理
4、DNA的半保留復制
Waston 和 Click 在提出 DNA 的雙螺旋結構模型後曾對 DNA 的復制過程進行了研究，他們推測 DNA 在復制過程中堿基之間的氫鍵首先被破壞、每個子代的 DNA 有壹條鏈來自親代，另壹條鏈是新合成的，因此稱為半保守復制（semiconservative?復制）。
fuzhi5.轉錄
敘述：以DNA為試金石，在細胞核中形成RNA的過程叫轉錄。
投影：DNA和RNA在組成上的比較。
提問：在轉錄過程中，如何保證DNA中的遺傳信息準確地轉移到RNA中？
板書：基因片段。
演示：轉錄的過程。觀察並總結 RNA 和 DNA 的區別？
思考回答：堿基互補配對原則，即 A-U、G-C。
寫出基因片段轉錄的 RNA？觀察並理解
6、翻譯
敘述：以RNA為模板在細胞質中形成蛋白質的過程叫翻譯。
提問：4個堿基如何決定20個氨基酸？
回答：決定信使 RNA 上氨基酸的 3 個相鄰堿基稱為 "密碼子"。
投影：20種氨基酸的密碼子表及問題？
問題：氨基酸如何在核糖體中被運輸到 mRNA 上，並被放在適當的位置上？
講述：tRNA的空間結構特點及其功能？
板書：查密碼子表，寫出翻譯後肽鏈的氨基酸組成。基因表達 - 小結
基因控制蛋白質合成包括兩個過程：轉錄和翻譯。轉錄是以 DNA 鏈為模板合成 mRNA。翻譯是以 mRNA 為模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白質的過程。它包括①mRNA從核孔進入細胞質，與核糖體結合；②轉移氨基酸；③擺放氨基酸；④合成多肽鏈，並盤曲折疊成具有壹定功能的蛋白質等四大步驟。