高考生物一輪復(fù)習(xí)---基因的表達(dá)匯報(bào)人：AA2024-01-27目錄基因表達(dá)概述DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過程翻譯過程與蛋白質(zhì)合成基因表達(dá)調(diào)控因素及機(jī)制生物技術(shù)應(yīng)用在基因表達(dá)研究中實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)手段在基因表達(dá)研究中應(yīng)用CONTENTS01基因表達(dá)概述CHAPTER基因表達(dá)是指基因所攜帶的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯等一系列過程，最終合成具有生物活性的蛋白質(zhì)分子或其他產(chǎn)物的過程?；虮磉_(dá)定義基因表達(dá)是生物體生長發(fā)育、新陳代謝等生命活動的基礎(chǔ)，對于理解生物體的生命現(xiàn)象和調(diào)控機(jī)制具有重要意義?；虮磉_(dá)意義基因表達(dá)定義與意義基因表達(dá)的主要產(chǎn)物，具有催化、運(yùn)輸、免疫、調(diào)節(jié)等多種功能，是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)非編碼RNA其他小分子物質(zhì)如tRNA、rRNA等，參與蛋白質(zhì)的合成和加工過程。如激素、生長因子等，具有調(diào)節(jié)生物體生理功能的作用。030201基因表達(dá)產(chǎn)物及功能轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控：通過控制轉(zhuǎn)錄因子的活性或數(shù)量來調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄過程，如啟動子、增強(qiáng)子等順式作用元件和轉(zhuǎn)錄因子等反式作用因子的相互作用。翻譯水平調(diào)控：通過控制mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率來調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成，如mRNA的降解、翻譯起始因子的作用等。表觀遺傳學(xué)調(diào)控：通過改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)和DNA的甲基化狀態(tài)來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，如組蛋白修飾、DNA甲基化等。微生物與基因表達(dá)的調(diào)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(diào)節(jié)宿主細(xì)胞的基因表達(dá)，從而影響宿主的生理功能或免疫反應(yīng)。例如，一些細(xì)菌可以產(chǎn)生毒素或激素類物質(zhì)來影響宿主細(xì)胞的代謝或信號傳導(dǎo)途徑；一些病毒可以整合到宿主細(xì)胞的基因組中，通過表達(dá)自身的基因來影響宿主細(xì)胞的生理功能或免疫反應(yīng)。這些微生物與基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制在生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值?；虮磉_(dá)調(diào)控機(jī)制02DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過程CHAPTERDNA復(fù)制特點(diǎn)半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制DNA復(fù)制意義保持了親子代之間遺傳信息的連續(xù)性DNA復(fù)制特點(diǎn)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(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）、核糖體RNA（rRNA）轉(zhuǎn)錄過程及產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，可防止mRNA被核酸酶降解，并可與核糖體小亞基結(jié)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(zhì)翻譯終止的信號3'端加尾去除內(nèi)含子，連接外顯子，形成成熟的mRNA剪接對mRNA中的某些堿基進(jìn)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(zhuǎn)錄后加工與修飾03翻譯過程與蛋白質(zhì)合成CHAPTER核糖體小亞基與mRNA結(jié)合，識別起始信號并開始翻譯。翻譯起始核糖體大亞基結(jié)合，tRNA攜帶氨基酸進(jìn)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(zhì)合成機(jī)制遺傳信息的轉(zhuǎn)錄DNA雙鏈解旋，以其中一條鏈為模板合成mRNA。mRNA的加工與轉(zhuǎn)運(yùn)mRNA經(jīng)過剪接、修飾等加工過程，轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)。蛋白質(zhì)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(zhì)。蛋白質(zhì)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(zhì)。蛋白質(zhì)的修飾如磷酸化、糖基化等，增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和功能多樣性。蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)與定位合成后的蛋白質(zhì)被轉(zhuǎn)運(yùn)至特定部位，如細(xì)胞膜、細(xì)胞器等，發(fā)揮相應(yīng)功能。翻譯后加工與修飾04基因表達(dá)調(diào)控因素及機(jī)制CHAPTER順式作用元件包括啟動子、增強(qiáng)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(diào)控基因表達(dá)。反式作用因子是一類蛋白質(zhì)，它們通過與順式作用元件結(jié)合來激活或抑制基因表達(dá)。反式作用因子可以分為轉(zhuǎn)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(gòu)象和穩(wěn)定性來調(diào)控基因表達(dá)，甲基化水平高的區(qū)域通?；虮磉_(dá)受到抑制。DNA甲基化組蛋白的乙?；?、甲基化等修飾可以影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，從而調(diào)控基因表達(dá)。組蛋白修飾包括microRNA、lncRNA等，它們可以通過與靶mRNA結(jié)合來抑制其翻譯或促進(jìn)其降解，從而影響基因表達(dá)。非編碼RNA表觀遺傳學(xué)在基因表達(dá)中作用溫度營養(yǎng)激素光照環(huán)境因素對基因表達(dá)影響溫度變化可以影響生物體內(nèi)酶的活性，從而影響基因表達(dá)的調(diào)控。激素可以通過與受體結(jié)合來激活或抑制基因表達(dá)，從而影響生物體的生長發(fā)育和代謝過程。營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)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(dá)的調(diào)控。光照可以影響生物體內(nèi)的生物鐘和光敏色素等，從而影響基因表達(dá)的調(diào)控。05生物技術(shù)應(yīng)用在基因表達(dá)研究中CHAPTER基因編輯技術(shù)如CRISPR-Cas9等，可對基因組進(jìn)行定點(diǎn)編輯，研究基因表達(dá)對生物性狀的影響?；蚩寺〖夹g(shù)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(dǎo)入受體細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)基因的大量擴(kuò)增和表達(dá)?；蜣D(zhuǎn)移技術(shù)將外源基因?qū)肷矬w內(nèi)，研究其在生物體內(nèi)的表達(dá)情況和功能?；蚬こ碳夹g(shù)在基因表達(dá)中應(yīng)用利用微陣列技術(shù)，同時(shí)檢測大量基因的表達(dá)水平，分析基因表達(dá)的時(shí)空特異性和調(diào)控機(jī)制?；虮磉_(dá)譜芯片將大量蛋白質(zhì)固定在芯片上，通過蛋白質(zhì)與DNA、RNA等相互作用的研究，揭示基因表達(dá)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。蛋白質(zhì)芯片生物芯片技術(shù)在基因表達(dá)分析中應(yīng)用123研究特定生理?xiàng)l件下細(xì)胞內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的種類、結(jié)構(gòu)和功能，揭示基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制。轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究細(xì)胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)的種類、數(shù)量、結(jié)構(gòu)和功能，分析蛋白質(zhì)在基因表達(dá)調(diào)控中的作用。蛋白質(zhì)組學(xué)研究生物體內(nèi)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(dá)的調(diào)控作用。代謝組學(xué)組學(xué)技術(shù)在基因表達(dá)研究中應(yīng)用06實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)手段在基因表達(dá)研究中應(yīng)用CHAPTERNorthernblot技術(shù)原理：利用DNA-RNA雜交原理，檢測特定mRNA分子的表達(dá)水平。首先將RNA樣本進(jìn)行凝膠電泳分離，然后轉(zhuǎn)移至固相支持物（如尼龍膜）上，與標(biāo)記的DNA探針進(jìn)行雜交，最后通過放射自顯影或化學(xué)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(zhuǎn)移、預(yù)雜交、雜交、洗膜、顯影等步驟。RT-PCR技術(shù)原理：以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA，再以cDNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增，從而檢測基因的表達(dá)情況。RT-PCR操作步驟：包括RNA提取、逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA、PCR擴(kuò)增、產(chǎn)物分析等步驟。Northernblot和RT-PCR技術(shù)原理及操作步驟利用特異性抗體與抗原（蛋白質(zhì)）結(jié)合的免疫學(xué)原理，檢測特定蛋白質(zhì)的表達(dá)情況。首先將蛋白質(zhì)樣本進(jìn)行凝膠電泳分離，然后轉(zhuǎn)移至固相支持物（如PVDF膜）上，與特異性抗體進(jìn)行免疫反應(yīng)，最后通過化學(xué)發(fā)光等方法顯示反應(yīng)信號。Westernblot技術(shù)原理包括蛋白質(zhì)提取、凝膠電泳、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移、封閉、抗體孵育、洗膜、顯影等步驟。Westernblot操作步驟Westernblot技術(shù)原理及操作步驟ChIP-seq技術(shù)原理結(jié)合染色質(zhì)免疫共沉淀（ChIP）和高通量測序技術(shù)，研究蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，從而揭示基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制。該技術(shù)首先用特異性抗體將目標(biāo)蛋白質(zhì)及其結(jié)合的DNA片段沉淀下來，然后對DNA片段進(jìn)行高通量測序分析。ChIP-seq在基因表達(dá)研究中的應(yīng)用可用于鑒定轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)、