Mapa mental de biología de la escuela secundaria

Expresión genética

El nombre en inglés de expresión genética: Expresión genética: se refiere al proceso mediante el cual la información genética que porta un gen se expresa en un fenotipo. Implica la transcripción de genes en secuencias de ARN complementarias. En el caso de los genes estructurales, el ácido ribonucleico mensajero (ARNm) se traduce luego en cadenas polipeptídicas, se ensambla y se procesa para obtener el producto proteico final.

La primera categoría: 1. Los genes son segmentos de ADN que tienen efectos hereditarios.

El concepto de genes: tres puntos clave

(2) La ubicación de los genes: dispuestos en línea recta en el cromosoma.

? (3) La composición química de los genes

(4) ¿La naturaleza de las diferencias genéticas?

2. ¿Expresión genética?

3. ¿Los genes controlan la síntesis de proteínas?

¿Comparación de ADN y ARN?

t→U; desoxirribosa→ribosa?

¿Segunda clase? :Objetivos claros

Muestra los objetivos de aprendizaje que este curso debe alcanzar.

1. Los genes controlan la síntesis de proteínas: transcripción y traducción (B: memoria). ?

2. El principio de control genético de los rasgos (b: memoria). ?

Resumen: Bajo la catálisis de la ARN polimerasa, el proceso de síntesis de ARNm utilizando el ADN como plantilla se denomina transcripción en el ADN bicatenario. La hebra utilizada como plantilla de transcripción se denomina hebra plantilla o antisentido. cadena, y no se utiliza como cadena plantilla. La cadena de la plantilla de transcripción se denomina cadena codificante o codificante y es complementaria a la plantilla de transcripción en el ADN bicatenario.

Gráficos relacionados

La cadena de ADN complementaria es la cadena codificante, que se diferencia de la transcripción sólo en que la T del ADN se convierte en la U del ARN. En un ADN de doble hebra que contiene muchos genes, la hebra modelo de cada gen no siempre está en la misma hebra, es decir, una hebra puede servir como hebra modelo para algunos genes y como hebra codificante para otros genes. ? ¿Gene?

Se requiere procesamiento postranscripcional, y el procesamiento postranscripcional incluye: esquila. Añade un sombrero. Wei Jia

Proceso de traducción

¿Transcripción?

Utilizando ARNm como plantilla y ARNt como portador, el proceso de ensamblar aminoácidos activados en cadenas polipeptídicas de proteínas en ribosomas (también conocidos como ribosomas) se denomina traducción y se puede dividir a grandes rasgos en tres etapas: ?

1. Regulación de la expresión genética

(1) Iniciación de la cadena peptídica: bajo la acción de una variedad de factores de iniciación, la subunidad pequeña del ribosoma reacciona primero con el péptido. cadena en el ARNm se une el codón de iniciación, seguido del ARNt de formilmetionina (ARNt? FMet) para formar el complejo inicial. A través del anticodón UAC del ARNt, el codón de inicio AUG en el ARNm se reconoce y se empareja entre sí, y luego la subunidad grande del ribosoma se combina con la subunidad pequeña para formar un complejo estable, completando así la función inicial. ?

Extensión y longitud de la cadena peptídica

Hay dos sitios de unión en el ribosoma: P y A, que pueden unirse a dos aminoacil tRNA al mismo tiempo. A medida que el ribosoma se mueve a lo largo del ARNm de 5' a 3', los codones se leen secuencialmente. Primero el tRNAfMet se une al sitio P, luego el segundo aminoacil tRNA ingresa al sitio A. En este momento, bajo la catálisis de la peptidil transferasa, se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos en la posición P y la posición A. El primer ARNt perdió el aminoácido que transportaba y se desprendió de la posición p, dejando la posición p vacía. El aminoacil-ARNt en la posición A se mueve a la posición P bajo la acción de la translocasa y el GTP, mientras que la posición A está vacía. ¿Ribosomas a lo largo del ARNm? Mueva un codón desde el extremo 5' al extremo 3'. El tercer aminoacil ARNt entra en la posición A, forma un enlace peptídico con el aminoácido en la posición P y acepta la cadena peptídica en la posición P. El ARNt en la posición P se libera y la cadena peptídica en la posición A se mueve a la posición P. Repetidamente, la cadena peptídica continúa extendiéndose hasta que aparece el código de terminación del ARNm y no queda ningún aminoacil ARNt.

2. ¿Expresión de genes eucariotas?

La señal de terminación es el codón de parada (UAA, UAG o UGA) del ARNm. A medida que el ribosoma se mueve a lo largo del ARNm, la cadena polipeptídica continúa extendiéndose. Después de que aparece la señal de terminación en la posición A, no hay conexión aminoacil-ARNt y la síntesis de la cadena polipeptídica entra en la etapa de terminación. Bajo la acción del factor de liberación, el enlace éster del peptidil tRNA se separa, por lo que se liberan la cadena polipeptídica completa y la subunidad grande del ribosoma, y ​​luego la subunidad pequeña también se separa del mRNA. ?

Procesamiento postraduccional

(Procesamiento postraduccional): Los polipéptidos liberados por los ribosomas necesitan ser procesados ​​y modificados adicionalmente para formar proteínas biológicamente activas.

El procesamiento de cadenas peptídicas postraduccionales incluye escisión de cadenas peptídicas, hidroxilación, fosforilación, acetilación y glicosilación de ciertos aminoácidos. Los eucariotas escinden la metionina postraduccionalmente en cadenas peptídicas de mano nacientes. Existe un tipo de gen cuyo producto de traducción precursor contiene múltiples secuencias de aminoácidos y puede escindirse en diferentes proteínas o polipéptidos, llamados poliproteínas. Por ejemplo, la insulina es un producto de traducción primaria de 86 aminoácidos llamado proinsulina. La proinsulina consta de tres segmentos: A, B y C. Después del procesamiento, se elimina el segmento del péptido C inactivo y se forma un enlace disulfuro entre el péptido A y el péptido B, obteniendo así insulina activa compuesta de 51 aminoácidos.

Exones

¿Cuál es la correlación entre la expresión de exones e intrones? A partir de la definición de intrón y exón, no debería haber confusión, pero no todos los exones eucariotas son "obvios" (codifican aminoácidos). A excepción de los exones de los genes de ARNt y de ARNr, el primer y segundo exón de casi todos los genes estructurales sólo codifican parte de los aminoácidos, y también hay exones que no codifican aminoácidos en absoluto, como el primer exón del Gen G6PD humano. La secuencia de nucleótidos del niño. ?

¿Traducción?

1. Regulación de la expresión génica

Se ha descubierto que los exones de un gen pueden ser los intrones de otro gen, por lo que esto también es cierto. Tomemos como ejemplo el gen de la amilasa del ratón, que es el mismo gen del hígado y las glándulas salivales. El gen de la amilasa consta de cuatro exones. La amilasa producida en el hígado no retiene el exón 1, mientras que la amilasa en la glándula salival retiene la secuencia de 50 pb del exón 1, pero el exón 2 se corta junto con los dos intrones antes y después de este empalme, el 2 se convierte en un intrón en la saliva. gen de la amilasa. ?

El mismo gen puede producir diferentes productos génicos en diferentes tejidos, y el mismo gen puede codificar proteínas similares en diferentes tejidos. Este fenómeno se debe al hecho de que los potenciadores de los genes son específicos de cada tejido y pueden unirse a factores específicos de cada tejido en diferentes tejidos. Por lo tanto, el mismo gen producirá diferentes transcripciones y procesamiento postranscripcional en diferentes tejidos. Además, los genes eucarióticos pueden tener un sitio poli(A), por lo que se pueden producir diferentes pre-ARNm en el extremo 3' en diferentes células, por lo que habrá diferentes métodos de corte y empalme. Debido a que la mayoría de las transcripciones de genes eucariotas se empalman después de agregar colas poli (A), en diferentes tejidos y células, diferentes factores interferirán con la poliadenilación y, en última instancia, afectarán el método de empalme. ?

2. ¿Regulación de la expresión de genes procarióticos?

Los resultados mostraron que 197 genes se expresaron diferencialmente bajo estrés a corto plazo (aumentado en un 53%), y 1009 genes se expresaron diferencialmente bajo estrés a largo plazo (aumentado en un 32%). Aproximadamente la mitad de los genes aislados expresados ​​diferencialmente tienen funciones desconocidas y los demás se pueden dividir en: relacionados con el metabolismo; transducción de señales celulares; correlación transcripcional; defensa celular; etc. Los experimentos de análisis muestran que aproximadamente 1/3 de los genes regulados positivamente bajo estrés a corto plazo pertenecen a la clasificación de funciones de transducción de señales y están involucrados en diferentes vías de transducción de señales en las células. Esto indica que los genes relacionados con la transducción de señales desempeñan un papel importante en el proceso. La respuesta temprana del maíz a la sequía juega un papel importante. Sin embargo, en condiciones de sequía prolongada, una gran cantidad de genes relacionados con el metabolismo se expresaron diferencialmente en las hojas superiores. ?

¿Puede el patrón de expresión génica de las células pulmonares en fumadores ayudar en el diagnóstico precoz del cáncer de pulmón?

Entre las tasas de mortalidad entre pacientes con cáncer en el mundo, el cáncer de pulmón se sitúa entre las primeras. Una de las principales razones de la alta tasa de mortalidad por cáncer de pulmón es la falta de herramientas de diagnóstico temprano. Los patrones de expresión genética en las células pulmonares de los fumadores pueden ayudar en el diagnóstico temprano del cáncer de pulmón, informaron los investigadores en la edición de marzo de Nature Medicine. ?

Expresión del gen Tetrahymena

Debido a que la expresión comienza en la etapa de gástrula, el nivel de expresión se eleva al nivel más alto en la etapa de 10 células somáticas y permanece estable a partir de entonces. La transferencia Western mostró que había una banda de proteína CagMdkb materna de 19 kDa en el embrión temprano, y que la proteína CagMdkb cigótica se produjo a partir de la etapa de gástrula. Alrededor de la sección 10, el péptido señal de la proteína CagMdkb de 19 kDa se corta y se convierte en una proteína madura de 17 kDa. Durante el desarrollo embrionario temprano, la proteína materna CagMdkb se detecta en el citoplasma de todos los blastómeros. ?

¿Editar este párrafo?

3. Las diferencias individuales en el ADN pueden dar lugar a enormes diferencias en las proteínas de expresión genética.

Los investigadores han demostrado que pequeñas diferencias a nivel de ADN entre individuos pueden dar lugar a grandes diferencias en las proteínas de expresión genética, lo que provoca muchos cambios en las características naturales entre individuos.

Entre el genoma humano, que consta de 3 mil millones de pares de bases y aproximadamente decenas de miles de genes, ¿qué genes o mutaciones genéticas pueden causar enfermedades? La búsqueda de genes que causan enfermedades es a menudo como buscar una aguja en un pajar. El establecimiento de dos súper proyectos de investigación, el Proyecto Genoma Humano (HGP) y el Mapa de Haplotipos del Genoma Humano (HapMap), desencadenó una fiebre del oro por los genes que causan enfermedades. Los científicos utilizaron un método llamado "estudio de asociación de todo el genoma" para buscar. posibles genes. ?

Este nuevo método se centra en pequeñas mutaciones en el genoma humano. Esta mutación significa que una "letra" del ADN se reemplaza por otra letra (por ejemplo, AAG se convierte en ATG), lo que se denomina "polimorfismo de un solo nucleótido" (SNP). Los científicos estiman que puede haber alrededor de 150.000 mutaciones de una sola letra en el genoma humano, o 150.000 SNP en una población con una estructura genética bastante uniforme. Con la ayuda de nuevas tecnologías, como los chips genéticos, los científicos pueden analizar simultáneamente cientos de miles de SNP en el genoma de una persona. Al reunir los resultados de los SNP de muchas personas sanas y pacientes con enfermedades (que no necesariamente pertenecen a la misma familia), la distribución de los SNP puede mostrar algunas pistas sobre los genes que causan la enfermedad. [1]

Objetivo 1 de enseñanza de la expresión genética. ¿Hablar sobre el proceso de síntesis de proteínas?

①Transcripción

A. Concepto: Se refiere al proceso de síntesis de ARN mensajero utilizando un trozo de ADN como plantilla y basándose en el principio de emparejamiento complementario de a-u, g-c, t-a. y bases c-g.

B. Ubicación: En el núcleo.

C. Dirección de transmisión de la información: ADN → ARN mensajero.

D. El proceso de transcripción:

Explicación:

②Traducción

A. sintetizar El proceso de producir una proteína con una determinada secuencia de aminoácidos.

B. Posición: El ARNm entra al citoplasma a través del poro nuclear y se une al ribosoma.

C. Dirección de transmisión de la información: ARNm → proteína con una estructura determinada.

D. Proceso de traducción.

Pregunta: ¿Por qué las proteínas son diversas?

3. Pida a los estudiantes que respondan: Hay muchos tipos de aminoácidos (20 tipos) que forman las proteínas, la cantidad de aminoácidos es enorme, el orden de los aminoácidos cambia constantemente y el La estructura espacial de la cadena peptídica también es diversa.

Por favor, piénselo: ¿aminoácidos? Discutir con compañeros (permutaciones y combinaciones):?

? Estándar

Expresión genética

1, La esencia de los genes

Proyección: "Organizar genes, cromosomas, ADN y nucleótidos según relaciones lógicas de tamaño".

Utilice animaciones para ilustrar la relación entre los cuatro conceptos anteriores. ?

Narrador: La investigación genética moderna muestra que los genes son las unidades básicas que controlan los rasgos biológicos. ?

Piensa y llega a la conclusión: los genes son fragmentos de ADN con efectos genéticos.

2. Representación de características biológicas

Proyección: cuadros de albinismo, anemia falciforme y algodón resistente a insectos. ?

Narración: Las razones para mostrar las tres cualidades anteriores. ?

Pregunta: ¿Cuáles son las características de los seres vivos? ?

Respuesta: Proteína.

3. Expresión genética

¿Descripción general? Entonces, ¿cómo controlan los genes los rasgos biológicos? ?

Narrador: El control genético de los rasgos biológicos se logra controlando la síntesis de proteínas. Este proceso se llama expresión genética. ?

Guíe a los estudiantes para que comparen las posiciones de los genes y los ribosomas, y explique que la expresión genética requiere un intermediario: el ARN. ?

Respuesta: Los rasgos biológicos se controlan controlando la síntesis de proteínas. ? Pensar, razonar

4. Replicación semiconservativa del ADN

Waston y Click estudiaron el proceso de replicación del ADN cuando propusieron el modelo de estructura de doble hélice del ADN. Especulan que los enlaces de hidrógeno entre las bases se rompen primero, la doble hélice se desenrolla y se separa, y cada hebra sirve como plantilla para sintetizar una nueva hebra. Una hebra de ADN en cada descendencia proviene del padre y la otra hebra se sintetiza recientemente, por lo que se llama replicación semiconservativa (¿semiconservativa? replicación).

Fuzhi

5. Transcripción

Narración: El proceso de utilizar el ADN como plantilla para formar ARN en el núcleo se llama transcripción. ?

Proyección: Comparación de las composiciones de ADN y ARN.

?

Pregunta: ¿Cómo garantizar que la información genética del ADN se transfiera con precisión al ARN durante el proceso de transcripción? ?

Escribe en la pizarra: Un fragmento de gen. ?

Visualización animada: el proceso de transcripción. ? ¿Resumen de observación de ARN y ADN? La diferencia. ?

Piensa en la respuesta: ¿El principio de emparejamiento de bases complementarias, es decir: A-U, G-C?

Escribe el ARN transcrito en función del fragmento del gen. ? Observar y comprender

6. Traducción

Narrador: El proceso de utilizar el ARN como plantilla para formar proteínas en el citoplasma se llama traducción. ?

Pregunta: ¿Cómo determinan cuatro bases 20 aminoácidos? ?

Narración: Las tres bases adyacentes que determinan un aminoácido en el ARN mensajero se llaman "codones". ?

Proyección: ¿Tabla de codones y el problema de los 20 aminoácidos?

Pregunta: ¿Cómo se transportan los aminoácidos al ARNm en el ribosoma y se colocan en la posición correspondiente? ?

Narrativa: Estructura espacial, características y funciones del ARNt. ?

Escribe en la pizarra: Consulta la tabla de codones y anota la composición de aminoácidos de la cadena peptídica traducida. Expresión genética: en resumen, los genes controlan la síntesis de proteínas, incluidos los dos procesos de transcripción y traducción. La transcripción utiliza una hebra de ADN como plantilla para sintetizar ARNm. De esta forma, la información genética del gen se transfiere al ARNm. La traducción es el proceso de sintetizar proteínas con una determinada secuencia de aminoácidos utilizando ARNm como plantilla. Incluyendo: ① el ARNm ingresa al citoplasma desde el poro nuclear y se combina con los ribosomas; ② transporta aminoácidos; ③ coloca aminoácidos: síntesis de cadenas peptídicas, enrollamiento paralelo y plegado en proteínas con ciertas funciones.