望采納
基因的表達(dá)
第一課時(shí)：1·基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
(l)基因的概念:三個(gè)要點(diǎn)
(2)基因的位置:在染色體上呈直線排列
(3)基因的化學(xué)組成
(4)基因不同的實(shí)質(zhì)
2.基因的表達(dá)
3.基因控制蛋白質(zhì)的合成
DNA和RNA的比較
T→U;脫氧核糖→核糖
第二課時(shí) ：明確目標(biāo)
顯示本堂課應(yīng)達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo).
1.基因控制蛋白質(zhì)的合成:轉(zhuǎn)錄和翻譯(B:識(shí)記).
2.基因控制性狀的原理(B:識(shí)記).
內(nèi)容概述 在RNA聚合酶的催化下,以DNA為模板合成mRNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄在雙鏈DNA中,作為轉(zhuǎn)錄模板的鏈稱為模板鏈或反義鏈而不作為轉(zhuǎn)錄模板的鏈稱為編碼鏈或有義鏈.在雙鏈DNA中與轉(zhuǎn)錄模板互補(bǔ).
相關(guān)圖示
互補(bǔ)的一條DNA鏈即編碼鏈,它與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的差異僅在于DNA中T變?yōu)镽NA中的U.在含許多基因的DNA雙鏈中,每個(gè)基因的模板鏈并不總是在同一條鏈上,亦即一條鏈可作為某些基因的模板鏈的,也可是另外一些基因的編碼鏈.
轉(zhuǎn)錄后要進(jìn)行加工,轉(zhuǎn)錄后的加工包括：剪切.加帽.加偉.
翻譯過程
以mRNA作為模板,tRNA作為運(yùn)載工具,在有關(guān)酶、輔助因子和能量的作用下將活化的氨基酸在核糖體（亦稱核蛋白體）上裝配為蛋白質(zhì)多肽鏈的過程,稱為翻譯（translation）,這一過程大致可分為3個(gè)階段：
1、基因表達(dá)調(diào)控
（1）肽鏈的起始：在許多起始因子的作用下,首先是核糖體的小亞基和mRNA上的起始密碼子結(jié)合,然后甲酰甲硫氨酰tRNA(tRNA fMet)結(jié)合上去,構(gòu)成起始復(fù)合物.通過tRNA的反密碼子UAC,識(shí)別mRNA上的起始密碼子AUG,并相互配對(duì),隨后核糖體大亞基結(jié)合到小亞基上去,形成穩(wěn)定的復(fù)合體,從而完成了起始的作用.
肽鏈的延和長(zhǎng)
核糖體上有兩個(gè)結(jié)合點(diǎn)——P位和A位,可以同時(shí)結(jié)合兩個(gè)氨酰tRNA.當(dāng)核糖體沿著mRNA從5’→3’移動(dòng)時(shí),便依次讀出密碼子.首先是tRNAfMet結(jié)合在P位,隨后第二個(gè)氨酰tRNA進(jìn)入A位.此時(shí),在肽基轉(zhuǎn)移酶的催化下,P位和A位上的2個(gè)氨基酸之間形成肽鍵.第一個(gè)tRNA失去了所攜帶的氨基酸而從P位脫落,P位空載.A位上的氨酰tRNA在移位酶和GTP的作用下,移到P位,A位則空載.核糖體沿mRNA 5’端向3’端移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離.第三個(gè)氨酰tRNA進(jìn)入A位,與P位上氨基酸再形成肽鍵,并接受P位上的肽鏈,P位上tRNA釋放,A位上肽鏈又移到P位,如此反復(fù)進(jìn)行,肽鏈不斷延長(zhǎng),直到mRNA的終止密碼出現(xiàn)時(shí),沒有一個(gè)氨酰tRNA
2、真核基因表達(dá)
終止信號(hào)是mRNA上的終止密碼子（UAA、UAG或UGA）.當(dāng)核糖體沿著mRNA移動(dòng)時(shí),多肽鏈不斷延長(zhǎng),到A位上出現(xiàn)終止信號(hào)后,就不再有任何氨酰tRNA接上去,多肽鏈的合成就進(jìn)入終止階段.在釋放因子的作用下,肽酰tRNA的的酯鍵分開,于是完整的多肽鏈和核糖體的大亞基便釋放出來,然后小亞基也脫離mRNA.
翻譯后加工
?。╬ostranslational processing）：從核糖體上釋放出來的多肽需要進(jìn)一步加工修飾才能形成具有生物活性的蛋白質(zhì).翻譯后的肽鏈加工包括肽鏈切斷,某些氨基酸的羥基化、磷酸化、乙?；?、糖基化等.真核生物在新生手肽鏈翻譯后將甲硫氨酸裂解掉.有一類基因的翻譯產(chǎn)物前體含有多種氨基酸順序,可以切斷為不同的蛋白質(zhì)或肽,稱為多蛋白質(zhì)（polyprotein）.例如胰島素（insulin）是先合成86個(gè)氨基酸的初級(jí)翻譯產(chǎn)物,稱為胰島素原（proinsulin）,胰島素原包括A、B、C三段,經(jīng)過加工,切去其中無活性的C肽段,并在A肽和B肽之間形成二硫鍵,這樣才得到由51個(gè)氨基酸組成的有活性的胰島素.
外顯子
外顯子與內(nèi)含子表達(dá)過程中的相對(duì)性 從內(nèi)含子與外顯子的定義來看,兩者是不能混淆的,但是真核生物的外顯子也并非都“顯”（編碼氨基酸）,除了tRNA基因和rRNA基因的外顯子完全“不顯”之外,幾乎全部的結(jié)構(gòu)基因的首尾兩外顯子都只有部分核苷酸順序編碼氨基酸,還有完全不編碼基酸的外顯子,如人類G6PD基因的第一外顯子核苷酸順序.
1、基因表達(dá)調(diào)控
現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)一個(gè)基因的外顯子可以是另一基因的內(nèi)含子,所這亦然.以小鼠的淀粉酶基因?yàn)槔?來源于肝的與來源于唾液腺的是同一基因.淀粉酶基因包括4個(gè)外顯子,肝生成的淀粉酶不保留外顯子1,而唾液腺中的淀粉酶則保留了外顯子1的50bp順序,但把外顯子2與前后兩段內(nèi)含子一起剪切掉,經(jīng)過這樣剪接,外顯子2就變成唾液淀粉酶基因中的內(nèi)含子.
同一基因在不同組織能生成不同的基因產(chǎn)物來源于不同組織的類似蛋白,可以由同一基因編碼產(chǎn)生,這種現(xiàn)象首先是由于基因中的增強(qiáng)子等有組織特異性,它能與不同組織中的組織特異因子結(jié)合,故在不同組織中同一基因會(huì)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄物與轉(zhuǎn)錄后加工作用.此外真核生物基因可有一個(gè)以一的poly(A)位點(diǎn),因此能在不同的細(xì)胞中產(chǎn)生具有不同3’末端的前mRNA,從而會(huì)有不同的剪接方式.由于大多數(shù)真核生物基因的轉(zhuǎn)錄物是先加poly(A)尾巴,然后再行剪接,因此不同組織、細(xì)胞中會(huì)有不同的因子干預(yù)多聚腺苷酸化作用,最后影響剪接模式.
2、原核基因表達(dá)調(diào)控
分析的結(jié)果表明,有197個(gè)基因在短期脅迫下差異表達(dá)（53％上調(diào)）,而在長(zhǎng)期脅迫下,則有1009個(gè)基因差異表達(dá)（32％上調(diào)）.分離得到的差異表達(dá)基因中約有一半的基因功能未知,其他基因按功能則可分為：代謝相關(guān)；細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；轉(zhuǎn)錄相關(guān)；蛋白質(zhì)合成；細(xì)胞防御；細(xì)胞運(yùn)輸；亞細(xì)胞定位等幾大類.分析實(shí)驗(yàn)表明,在短期脅迫下上調(diào)表達(dá)的基因中,約有1/3的已知功能基因?qū)儆谛盘?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能的分類范疇,參與細(xì)胞內(nèi)不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,這表明信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因在玉米對(duì)干旱的早期反應(yīng)中起重要作用.而在長(zhǎng)期干旱條件下,頂葉中大量的代謝相關(guān)基因差異表達(dá).
吸煙者肺細(xì)胞的基因表達(dá)模式有助于肺癌的早期診斷
在全世界癌癥患者的死亡率中,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診斷工具.研究人員在3月出版的《自然—醫(yī)學(xué)》中報(bào)道：吸煙者肺細(xì)胞的基因表達(dá)模式也許有助于肺癌的早期診斷.
四膜蟲基因表達(dá)
因在原腸期開始表達(dá),在10體節(jié)期時(shí)表達(dá)量上升到最高,此后表達(dá)量保持穩(wěn)定.Western印跡顯示胚胎早期有一條19kDa的母源CagMdkb蛋白帶,合子CagMdkb蛋白從原腸期開始產(chǎn)生.大約在10體節(jié)時(shí),19kDa的CagMdkb蛋白剪掉了信號(hào)肽,變成17kDa的成熟蛋白.在胚胎發(fā)育早期,母源的CagMdkb蛋白在所有卵裂球的細(xì)胞質(zhì)中被檢測(cè)到.
編輯本段
3、DNA個(gè)體差異能導(dǎo)致基因表達(dá)蛋白大不同
研究人員證明DNA水平上個(gè)體之間的微小差異能導(dǎo)致基因表達(dá)蛋白的巨大不同,這導(dǎo)致了個(gè)體之間的自然特征的許多變化.在人類由30億個(gè)堿基對(duì)、大約數(shù)萬個(gè)基因組成的基因組中,哪些基因或者基因的突變可能導(dǎo)致疾病?這種尋找致病基因的工作通常如同大海撈針.人類基因組計(jì)劃（HGP）和人類基因組單體型圖計(jì)劃（HapMap）這兩個(gè)超級(jí)研究項(xiàng)目的設(shè)立興起了一場(chǎng)致病基因淘金熱,其中科學(xué)家使用了一種稱為“全基因組關(guān)聯(lián)研究”的方法,尋找可能的致病因素.
這種新的方法把注意力集中在人類基因組的一種微小突變上.這種突變是指DNA上的某個(gè)“字母”被另外一個(gè)字母取代（例如AAG變成了ATG）,它被稱作“單核苷酸多態(tài)性”（SNP）.科學(xué)家估計(jì),在人類基因組中可能存在約1500萬個(gè)單字母突變,或者說,在人類這個(gè)遺傳結(jié)構(gòu)相當(dāng)統(tǒng)一的群體內(nèi),還有1500萬個(gè)可能的SNP.借助于基因芯片等新技術(shù),科學(xué)家可以同時(shí)分析一個(gè)人的基因組中的數(shù)十萬個(gè)SNP.把許多健康人和疾病患者（這些人不一定必須屬于同一個(gè)家族）的SNP結(jié)果放在一起,SNP的分布狀況就可以顯示出致病基因的一些蛛絲馬跡.[1]
《基因的表達(dá)》—教學(xué)目標(biāo)
1、講述蛋白質(zhì)合成過程
①轉(zhuǎn)錄
a.概念:指以DNA的一條鏈為模板,按照A--U、G--C、T--A、C--G堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,合成信使RNA的過程.
b.場(chǎng)所:細(xì)胞核內(nèi).
c.信息傳遞方向:DNA→信使RNA.
d.轉(zhuǎn)錄的過程:
講解:
②翻譯
a.概念:是指以mRNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程.
b.場(chǎng)所:mRNA經(jīng)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合.
C.信息傳遞方向:mRNA→一定結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì).
d.翻譯過程.
設(shè)問:蛋白質(zhì)多樣性的原因?
3、請(qǐng)學(xué)生答出:組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類較多(20種),氨基酸數(shù)目巨大,氨基酸的排列順序千變?nèi)f化,肽鏈的空間結(jié)構(gòu)也變化多端.
請(qǐng)同學(xué)們想想:氨基酸 和同學(xué)一起討論(用排列組合):
1、基因的本質(zhì)
投影：“將基因、染色體、DNA、核苷酸按邏輯大小關(guān)系排列.”
利用動(dòng)畫說明上述四個(gè)概念之間的關(guān)系.
講述：現(xiàn)代遺傳學(xué)研究表明,基因是控制生物性狀的基本單位.
思考、得出結(jié)論：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段.
2、生物性狀的體現(xiàn)
分別投影：白化病、鐮刀型紅細(xì)胞貧血癥、抗蟲棉的圖片.
講述：上述三種性狀表現(xiàn)的原因.
提問：生物的性狀是通過什么來體現(xiàn)的?
回答：蛋白質(zhì)
3、基因的表達(dá)
概述 那么,基因怎樣控制生物的性狀呢?
講述：基因控制生物的性狀是通過控制蛋白質(zhì)的合成來實(shí)現(xiàn)的,這一過程稱為基因的表達(dá).
引導(dǎo)學(xué)生比較基因和核糖體所在的部位,說明基因的表達(dá)需要中間媒介—RNA.
回答：通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀. 思考,推理
4、DNA的半保留復(fù)制
Waston和Click在提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)曾就DNA復(fù)制過程進(jìn)行過研究,他們推測(cè),DNA在復(fù)制過程中堿基間的氫鍵首先斷裂,雙螺旋解旋分開,每條鏈分別作模板合成新鏈,每個(gè)子代DNA的一條鏈來自親代,另一條則是新合成的,故稱之為半保留式復(fù)制(semiconservative replication).
5、轉(zhuǎn)錄
講述：在細(xì)胞核中以DNA為摸板形成RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄.
投影：DNA與RNA在組成上的比較.
問題：在轉(zhuǎn)錄過程中,怎樣保證DNA中的遺傳信息準(zhǔn)確地傳遞到RNA上呢?
板書： 一段基因片段.
動(dòng)畫展示： 轉(zhuǎn)錄的過程. 觀察,歸納出RNA與DNA 的區(qū)別.
思考回答：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,即：A-U、G-C.
根據(jù)基因片段寫出轉(zhuǎn)錄后的RNA. 觀察,理解
6、翻譯
講述：在細(xì)胞質(zhì)中以RNA為模板形成蛋白質(zhì)的過程稱為翻譯.
提問：4種堿基怎樣決定20種氨基酸的呢?
講述：在信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基,叫做一個(gè)“密碼子”.
投影：20種氨基酸的密碼子表和問題
設(shè)問：氨基酸是怎樣被運(yùn)送到核糖體中的mRNA上,并放到相應(yīng)位置的呢?
講述：tRNA的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其功能.
板書：查密碼子表寫出翻譯后的肽鏈的氨基酸組成. 《基因的表達(dá)》—總結(jié)
基因控制蛋白質(zhì)的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程,轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板,合成mRNA.這樣,基因中的遺傳信息就傳遞到mRNA上.翻譯是以mRNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程.它包括①mRNA從核孔進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中,與核糖體結(jié)合起來;②轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸;③安放氨基酸;④合成多肽鏈、并盤曲折疊成有一定功能的蛋白質(zhì)等四個(gè)主要步驟.