高考生物一輪復習-基因的表達

高考生物一輪復習---基因的表達匯報人：AA2024-01-27目錄基因表達概述DNA復制與轉錄過程翻譯過程與蛋白質合成基因表達調控因素及機制生物技術應用在基因表達研究中實驗方法與技術手段在基因表達研究中應用CONTENTS01基因表達概述CHAPTER基因表達是指基因所攜帶的遺傳信息通過轉錄和翻譯等一系列過程，最終合成具有生物活性的蛋白質分子或其他產(chǎn)物的過程?；虮磉_定義基因表達是生物體生長發(fā)育、新陳代謝等生命活動的基礎，對于理解生物體的生命現(xiàn)象和調控機制具有重要意義。基因表達意義基因表達定義與意義基因表達的主要產(chǎn)物，具有催化、運輸、免疫、調節(jié)等多種功能，是生物體結構和功能的基礎。蛋白質非編碼RNA其他小分子物質如tRNA、rRNA等，參與蛋白質的合成和加工過程。如激素、生長因子等，具有調節(jié)生物體生理功能的作用。030201基因表達產(chǎn)物及功能轉錄水平調控：通過控制轉錄因子的活性或數(shù)量來調節(jié)基因的轉錄過程，如啟動子、增強子等順式作用元件和轉錄因子等反式作用因子的相互作用。翻譯水平調控：通過控制mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率來調節(jié)蛋白質的合成，如mRNA的降解、翻譯起始因子的作用等。表觀遺傳學調控：通過改變染色質的結構和DNA的甲基化狀態(tài)來調節(jié)基因的表達，如組蛋白修飾、DNA甲基化等。微生物與基因表達的調控：微生物可以通過產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物或信號分子來調節(jié)宿主細胞的基因表達，從而影響宿主的生理功能或免疫反應。例如，一些細菌可以產(chǎn)生毒素或激素類物質來影響宿主細胞的代謝或信號傳導途徑；一些病毒可以整合到宿主細胞的基因組中，通過表達自身的基因來影響宿主細胞的生理功能或免疫反應。這些微生物與基因表達的調控機制在生物醫(yī)學和生物技術領域具有重要的應用價值?；虮磉_調控機制02DNA復制與轉錄過程CHAPTERDNA復制特點半保留復制，邊解旋邊復制DNA復制意義保持了親子代之間遺傳信息的連續(xù)性DNA復制特點及意義以DNA的一條鏈為模板，以核糖核苷酸為原料，在DNA解旋酶、RNA聚合酶的作用下消耗ATP，合成RNA信使RNA（mRNA）、轉運RNA（tRNA）、核糖體RNA（rRNA）轉錄過程及產(chǎn)物轉錄產(chǎn)物轉錄過程在mRNA的5'端加上甲基鳥嘌呤-三磷酸核苷（m7GpppN）的帽子結構，可防止mRNA被核酸酶降解，并可與核糖體小亞基結合5'端加帽子在mRNA的3'端加上一段多聚腺苷酸（polyA）尾巴，可增加mRNA的穩(wěn)定性，并可作為蛋白質翻譯終止的信號3'端加尾去除內含子，連接外顯子，形成成熟的mRNA剪接對mRNA中的某些堿基進行甲基化、假尿嘧啶化等修飾，可影響mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率堿基修飾轉錄后加工與修飾03翻譯過程與蛋白質合成CHAPTER核糖體小亞基與mRNA結合，識別起始信號并開始翻譯。翻譯起始核糖體大亞基結合，tRNA攜帶氨基酸進入核糖體，形成肽鍵。肽鏈延伸遇到終止密碼子，釋放新生肽鏈，核糖體解離。翻譯終止翻譯過程簡介

蛋白質合成機制遺傳信息的轉錄DNA雙鏈解旋，以其中一條鏈為模板合成mRNA。mRNA的加工與轉運mRNA經(jīng)過剪接、修飾等加工過程，轉運至細胞質。蛋白質的合成核糖體識別mRNA上的遺傳信息，合成特定氨基酸序列的蛋白質。蛋白質的折疊新生肽鏈經(jīng)過特定方式折疊成具有生物活性的蛋白質。蛋白質的修飾如磷酸化、糖基化等，增加蛋白質的穩(wěn)定性和功能多樣性。蛋白質的轉運與定位合成后的蛋白質被轉運至特定部位，如細胞膜、細胞器等，發(fā)揮相應功能。翻譯后加工與修飾04基因表達調控因素及機制CHAPTER順式作用元件包括啟動子、增強子、沉默子等，它們位于基因附近，通過與反式作用因子相互作用來調控基因表達。反式作用因子是一類蛋白質，它們通過與順式作用元件結合來激活或抑制基因表達。反式作用因子可以分為轉錄因子和阻遏蛋白兩類。順式作用元件和反式作用因子通過影響DNA構象和穩(wěn)定性來調控基因表達，甲基化水平高的區(qū)域通?；虮磉_受到抑制。DNA甲基化組蛋白的乙?；⒓谆刃揎椏梢杂绊懭旧|的結構和功能，從而調控基因表達。組蛋白修飾包括microRNA、lncRNA等，它們可以通過與靶mRNA結合來抑制其翻譯或促進其降解，從而影響基因表達。非編碼RNA表觀遺傳學在基因表達中作用溫度營養(yǎng)激素光照環(huán)境因素對基因表達影響溫度變化可以影響生物體內酶的活性，從而影響基因表達的調控。激素可以通過與受體結合來激活或抑制基因表達，從而影響生物體的生長發(fā)育和代謝過程。營養(yǎng)物質的供應可以影響生物體的代謝水平和生理狀態(tài)，從而影響基因表達的調控。光照可以影響生物體內的生物鐘和光敏色素等，從而影響基因表達的調控。05生物技術應用在基因表達研究中CHAPTER基因編輯技術如CRISPR-Cas9等，可對基因組進行定點編輯，研究基因表達對生物性狀的影響?；蚩寺〖夹g通過PCR、基因文庫篩選等方法獲取目的基因，利用載體將其導入受體細胞，實現(xiàn)基因的大量擴增和表達?；蜣D移技術將外源基因導入生物體內，研究其在生物體內的表達情況和功能?；蚬こ碳夹g在基因表達中應用利用微陣列技術，同時檢測大量基因的表達水平，分析基因表達的時空特異性和調控機制?；虮磉_譜芯片將大量蛋白質固定在芯片上，通過蛋白質與DNA、RNA等相互作用的研究，揭示基因表達的調控網(wǎng)絡。蛋白質芯片生物芯片技術在基因表達分析中應用123研究特定生理條件下細胞內所有轉錄產(chǎn)物的種類、結構和功能，揭示基因表達調控機制。轉錄組學研究細胞內所有蛋白質的種類、數(shù)量、結構和功能，分析蛋白質在基因表達調控中的作用。蛋白質組學研究生物體內代謝產(chǎn)物的種類、數(shù)量和變化規(guī)律，探討代謝產(chǎn)物對基因表達的調控作用。代謝組學組學技術在基因表達研究中應用06實驗方法與技術手段在基因表達研究中應用CHAPTERNorthernblot技術原理：利用DNA-RNA雜交原理，檢測特定mRNA分子的表達水平。首先將RNA樣本進行凝膠電泳分離，然后轉移至固相支持物（如尼龍膜）上，與標記的DNA探針進行雜交，最后通過放射自顯影或化學發(fā)光等方法顯示雜交信號。Northernblot操作步驟：包括RNA提取、凝膠電泳、RNA轉移、預雜交、雜交、洗膜、顯影等步驟。RT-PCR技術原理：以mRNA為模板，在逆轉錄酶的作用下合成cDNA，再以cDNA為模板進行PCR擴增，從而檢測基因的表達情況。RT-PCR操作步驟：包括RNA提取、逆轉錄合成cDNA、PCR擴增、產(chǎn)物分析等步驟。Northernblot和RT-PCR技術原理及操作步驟利用特異性抗體與抗原（蛋白質）結合的免疫學原理，檢測特定蛋白質的表達情況。首先將蛋白質樣本進行凝膠電泳分離，然后轉移至固相支持物（如PVDF膜）上，與特異性抗體進行免疫反應，最后通過化學發(fā)光等方法顯示反應信號。Westernblot技術原理包括蛋白質提取、凝膠電泳、蛋白質轉移、封閉、抗體孵育、洗膜、顯影等步驟。Westernblot操作步驟Westernblot技術原理及操作步驟ChIP-seq技術原理結合染色質免疫共沉淀（ChIP）和高通量測序技術，研究蛋白質與DNA的相互作用，從而揭示基因表達的調控機制。該技術首先用特異性抗體將目標蛋白質及其結合的DNA片段沉淀下來，然后對DNA片段進行高通量測序分析。ChIP-seq在基因表達研究中的應用可用于鑒定轉錄因子的結合位點、