高中生物基因表达的调控精选PPT.ppt

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1、高中生物课件基因表达的调控第1页，此课件共30页哦预习提问预习提问真核细胞基因结构和原核细胞的有何不同真核细胞基因结构和原核细胞的有何不同？原核细胞基因的编码区是原核细胞基因的编码区是连续连续的，的，真核细真核细胞胞基因的编码区是基因的编码区是间隔间隔的，的，不连续不连续的。的。人类基因组计划人类基因组计划(HGP)的主要目标是什么？的主要目标是什么？完成对人的基因组的完成对人的基因组的所有碱基序列的测所有碱基序列的测定定，阐明人体中全部基因的位置、结构、功能、，阐明人体中全部基因的位置、结构、功能、表达、调控方式及致病突变的全部信息。表达、调控方式及致病突变的全部信息。第2页，此课件共30页

2、哦 20世纪世纪60年代，法国分子生物家雅各布和年代，法国分子生物家雅各布和莫诺通过对大肠杆菌乳糖代谢的研究，首先弄清莫诺通过对大肠杆菌乳糖代谢的研究，首先弄清了原核生物基因表达调控的机制。这一机制的发了原核生物基因表达调控的机制。这一机制的发现是生物学领域中的一个划时代突破。为此，他现是生物学领域中的一个划时代突破。为此，他们在们在1965年获得了诺贝尔生理学或医学奖。年获得了诺贝尔生理学或医学奖。小资料小资料第3页，此课件共30页哦一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控大肠杆菌一般是将葡萄糖作为碳源，当其生活大肠杆菌一般是将葡萄糖作为碳源，当其生活的环境中有乳糖而没有葡萄糖时，

3、大肠杆菌产的环境中有乳糖而没有葡萄糖时，大肠杆菌产生的适应性变化是什么？生的适应性变化是什么？大肠杆菌会迅速合成大量的分解乳糖的大肠杆菌会迅速合成大量的分解乳糖的酶酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶，将乳糖分解成葡萄糖和，将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖加以利用。半乳糖加以利用。当大肠杆菌生活的环境中没有乳糖后，又会怎样当大肠杆菌生活的环境中没有乳糖后，又会怎样？这说明什么？这说明什么？没有乳糖，半乳糖苷酶的没有乳糖，半乳糖苷酶的合成就停止合成就停止。说明半乳糖苷酶的合成与周围环境中有无说明半乳糖苷酶的合成与周围环境中有无乳糖有密切关系。乳糖有密切关系。第4页，此课件共30页哦半乳糖苷酶的合成受什么控制？半乳糖

4、苷酶的合成受什么控制？受半乳糖苷酶受半乳糖苷酶基因基因控制。控制。乳糖存在与否，关系到半乳糖苷酶是否合成，乳糖存在与否，关系到半乳糖苷酶是否合成，可见，乳糖似乎对半乳糖苷酶基因的表达起到可见，乳糖似乎对半乳糖苷酶基因的表达起到诱导作用。诱导作用。一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第5页，此课件共30页哦与乳糖代谢有关的核苷酸序列：与乳糖代谢有关的核苷酸序列：1）结构基因（）结构基因（3个）个）2）操纵基因）操纵基因3）启动子）启动子4）调节基因）调节基因P启动子启动子启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R一一 原

5、核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第6页，此课件共30页哦与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R1）结构基因：）结构基因：）结构基因：）结构基因：直接编码直接编码直接编码直接编码乳糖分解代谢所需酶类的基因。乳糖分解代谢所需酶类的基因。lacZ：编码半乳糖苷酶。编码半乳糖苷酶。编码半乳糖苷酶。编码半乳糖苷酶。lacY、lacA：分别编码另外两种与乳糖分解代分别编码另外两种与乳糖分解代谢有关的酶。谢有关的酶。一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第

6、7页，此课件共30页哦与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R2 2）操纵基因（）操纵基因（O）：）：）：）：对结构基因起着对结构基因起着“开关开关”的作用，可的作用，可的作用，可的作用，可直接控制直接控制直接控制直接控制结构基因结构基因结构基因结构基因的转录。的转录。一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第8页，此课件共30页哦与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因

7、OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R3）启动子（）启动子（P）：）：有与有与RNA聚合酶结合的位点聚合酶结合的位点，可识别转录起，可识别转录起始点。始点。RNA聚合酶聚合酶一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第9页，此课件共30页哦与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？与乳糖代谢有关的核苷酸序列分别有何作用？P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R4 4）调节基因（）调节基因（）调节基因（）调节基因（R）：）：能能产生阻抑物产生阻抑物，通过阻抑物，通过阻抑物与操纵基因的结合与操纵基因的结合与否与否来控制操纵基因的关闭和开

8、启。来控制操纵基因的关闭和开启。一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第10页，此课件共30页哦当环境中当环境中没有乳糖没有乳糖时：时：信使信使信使信使RNARNA转录转录转录转录P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R阻抑物阻抑物阻抑物阻抑物翻译翻译翻译翻译阻抑物与操纵基因结合，同时阻抑物与操纵基因结合，同时阻挡了RNA聚合酶与启动子聚合酶与启动子的结合的结合，从而使，从而使结构基因转录和翻译受阻，不能合成有关的酶。一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第11页，此课件共30页哦当环境中当环境中有乳糖有乳糖时：时：P启

9、动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R+阻抑物阻抑物阻抑物阻抑物乳糖乳糖乳糖乳糖RNA聚合酶聚合酶转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译乳糖与阻抑物结合，引起其构象变化，使阻抑物，使阻抑物失去与操纵基因结合的能力，RNARNA聚合酶便可与启动子结合，从聚合酶便可与启动子结合，从而使结构基因转录和翻译正常而使结构基因转录和翻译正常进行。进行。一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第12页，此课件共30页哦当环境中当环境中有乳糖有乳糖时：时：P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R半乳糖苷酶半乳

10、糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶酶酶酶酶酶酶转录转录转录转录翻译翻译+阻抑物阻抑物乳糖乳糖RNA聚合酶聚合酶转录转录翻译翻译分解分解分解分解乳糖乳糖乳糖乳糖一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第13页，此课件共30页哦 一个一个操纵基因控制下操纵基因控制下的一组相邻的的一组相邻的结构基结构基因因以及以及启动子启动子和和调节基因调节基因，统称为操纵子。，统称为操纵子。P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R操纵子操纵子 操纵子是原核生物的基因在操纵子是原核生物的基因在转录水平上进转录水平上进行调控行调控的一个的一个功能单位功能单位。一一

11、原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第14页，此课件共30页哦从大肠杆菌乳糖调控过程可以看出什么？从大肠杆菌乳糖调控过程可以看出什么？大肠杆菌细胞只有在环境中有乳糖存在时，大肠杆菌细胞只有在环境中有乳糖存在时，才能产生相关的酶。所以，其乳糖代谢调控过程才能产生相关的酶。所以，其乳糖代谢调控过程是一个是一个自我调控过程自我调控过程。在这一过程的作用下，生物体才在这一过程的作用下，生物体才不会浪费不会浪费细胞中的物质和能量，并能细胞中的物质和能量，并能不断适应变化的外界不断适应变化的外界环境环境。一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控第15页，此课件共30页哦当环境中当环境中没

12、有乳糖没有乳糖时：时：P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R信使信使信使信使RNARNA转录转录阻抑物阻抑物翻译翻译知识回顾知识回顾第16页，此课件共30页哦当环境中当环境中有乳糖有乳糖时：时：P启动子启动子结构基因结构基因调节基因调节基因OlacZlacYlacA操纵基因操纵基因R半乳糖苷酶半乳糖苷酶酶酶酶酶转录转录翻译翻译分解分解乳糖乳糖一一 原核生物基因表达的调控原核生物基因表达的调控+阻抑物阻抑物乳糖乳糖RNA聚合酶聚合酶转录转录翻译翻译第17页，此课件共30页哦真核细胞基因结构如何？真核细胞基因结构如何？编码区下游编码区下游编码区上

13、游编码区上游编码区编码区外显子外显子内含子内含子内含子内含子 真核细胞基因的编码区是真核细胞基因的编码区是间隔间隔的，的，不不连续连续的。的。外显子能编码蛋白质外显子能编码蛋白质，内含子不能，内含子不能编码蛋白质。编码蛋白质。二二 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控第18页，此课件共30页哦二二 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控真核生物基因表达调控过程与原核生物有何共真核生物基因表达调控过程与原核生物有何共同之处？同之处？在真核生物结构基因的侧翼序列上，同样存在真核生物结构基因的侧翼序列上，同样存在许多不同的在许多不同的调控序列调控序列，并能通过，并能通过特异性蛋白特异性

14、蛋白与某些调控序列的结合与否与某些调控序列的结合与否，来，来调控基因的转调控基因的转录录。第19页，此课件共30页哦什么叫侧翼序列？什么叫侧翼序列？每个基因在第一个和最后一个外显子的外侧每个基因在第一个和最后一个外显子的外侧各有一段各有一段非编码区非编码区，称为侧翼序列。侧翼序列上，称为侧翼序列。侧翼序列上有一系列的调控序列。有一系列的调控序列。编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区侧翼序列侧翼序列二二 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控第20页，此课件共30页哦真核生物基因表达调控过程与原核生物有何真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同之处？不同之处？不同不同：真核生物中

15、编码蛋白质的基因通常是真核生物中编码蛋白质的基因通常是间间断断的、的、不连续不连续的，由于转录时内含子和外显子的，由于转录时内含子和外显子是一起转录的，因而转录产生的是一起转录的，因而转录产生的信使信使RNA必须必须经加工经加工，将，将内含子转录部分剪切掉内含子转录部分剪切掉，将，将外显子外显子转录部分拼接转录部分拼接起来，才能成为成熟的起来，才能成为成熟的RNA。二二 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控第21页，此课件共30页哦信使信使RNA的加工：的加工：编码区下游编码区下游编码区上游编码区上游成熟的信使成熟的信使RNA转录转录转录转录加工加工加工加工初级转录物初级转录物剪切内含

16、子剪切内含子转录部分拼接外显子转录部分二二 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控 真核生物基因转录后的真核生物基因转录后的真核生物基因转录后的真核生物基因转录后的剪剪剪剪切切切切、拼接拼接拼接拼接和和和和转移转移转移转移等过程，都需等过程，都需等过程，都需等过程，都需要有要有要有要有调控序列的调控调控序列的调控调控序列的调控调控序列的调控，这是，这是，这是，这是真真真真核生物核生物核生物核生物所所所所特有特有特有特有的的的的。第22页，此课件共30页哦真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同之处？之处？不同不同：真核生物由于有细胞核，核膜将核

17、质与真核生物由于有细胞核，核膜将核质与细胞质分隔开，因此，转录在细胞核中进行，细胞质分隔开，因此，转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行。可见其翻译在细胞质中进行。可见其转录和翻译具转录和翻译具有时间和空间上的分隔有时间和空间上的分隔。二二 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控第23页，此课件共30页哦真核生物基因表达调控过程与原核生物有何真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同之处？不同之处？不同不同：真核生物大多是真核生物大多是多细胞生物多细胞生物，个体发育，个体发育过程中要发生过程中要发生细胞分化细胞分化。分化是不同的基因。分化是不同的基因特异性表达的结果。细胞中关闭或开启某些

18、特异性表达的结果。细胞中关闭或开启某些基因，都是在严格调控作用下进行的。基因基因，都是在严格调控作用下进行的。基因的这种的这种特异性表达的调控机制特异性表达的调控机制也是也是真核生物真核生物所所特有特有的。的。二二 真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控第24页，此课件共30页哦1）真真核核生生物物的的基基因因表表达达调调控控比比原原核核生生物物复复杂杂的的原原因是因是 （）A、必须对转录产生的、必须对转录产生的mRNA进行加工进行加工 B、转录和翻译在时间和空间上有分隔、转录和翻译在时间和空间上有分隔 C、某些基因只能特异地在某些细胞中表达、某些基因只能特异地在某些细胞中表达 D、包括

19、、包括A、B、C在内的多方面原因在内的多方面原因 D练习练习第25页，此课件共30页哦2）以以下下关关于于大大肠肠杆杆菌菌基基因因调调控控的的说说法法错错误误的的是是 （）A、几几个个结结构构基基因因往往往往连连在在一一起起，共共同同受受调调控控序序列的调控列的调控 B、在在大大肠肠杆杆菌菌中中，如如果果调调节节基基因因突突变变造造成成阻阻抑抑物物缺缺乏乏，那那么么与与乳乳糖糖分分解解代代谢谢有有关关的的三三种种酶就不能合成酶就不能合成 C、大大肠肠杆杆菌菌乳乳糖糖代代谢谢的的调调控控主主要要是是对对转转录录水水平平的调控的调控 D、在在大大肠肠杆杆菌菌中中，如如果果控控制制乳乳糖糖代代谢谢启

20、启动动子子发生了突变，转录便不能进行发生了突变，转录便不能进行B练习练习第26页，此课件共30页哦3）关关于于基基因因表表达达调调控控的的叙叙述述中中，不不准准确确的的是是 （）A、调节基因控制合成阻抑物、调节基因控制合成阻抑物 B、启动子上有启动子上有RNA聚合酶的结合位点聚合酶的结合位点 C、结构基因的转录受操纵基因的调控结构基因的转录受操纵基因的调控 D、阻抑物构象变化时，转录开始阻抑物构象变化时，转录开始C练习练习第27页，此课件共30页哦4）生生物物的的每每个个细细胞胞都都含含有有一一整整套套该该物物种种的的基基因因，对这些基因表达正确是说法是（对这些基因表达正确是说法是（）A、整套

21、基因同时表达、整套基因同时表达 B、每种基因时时开启着、每种基因时时开启着 C、可随特定情况开启或关闭某些基因、可随特定情况开启或关闭某些基因 D、一旦开启便不能关闭、一旦开启便不能关闭C练习练习第28页，此课件共30页哦5）乳糖基因对代谢的调控是）乳糖基因对代谢的调控是 （）A、对基因结构的调控、对基因结构的调控 B、对结构基因转录的调控、对结构基因转录的调控 C、对结构翻译的调控、对结构翻译的调控 D、对调节基因产物的调控、对调节基因产物的调控B练习练习第29页，此课件共30页哦6）环环境境中中乳乳糖糖存存在在时时，大大肠肠杆杆菌菌半半乳乳糖糖苷苷酶酶基基因转录正常进行的原因是因转录正常进行的原因是 （）A、使阻抑物失去与操纵基因结合的能力、使阻抑物失去与操纵基因结合的能力 B、使阻抑物失去与调节基因结合的能力、使阻抑物失去与调节基因结合的能力 C、使阻抑物失去与启动子结合的能力、使阻抑物失去与启动子结合的能力 D、使阻抑物失去与结构基因结合的能力、使阻抑物失去与结构基因结合的能力 A练习练习第30页，此课件共30页哦