生物必修二第四章：基因的表达

这是一篇关于第四章：基因的表达的思维导图，主要内容包括：第二节：基因表达与性状的关系，第一节：基因指导蛋白质的合成。

第四章：基因的表达

• 第一节：基因指导蛋白质的合成
  • 遗传信息的转录
    • RNA
      • RNA是一类核酸，由基本单位核苷酸组成，含有四种碱基，但与DNA不同的是，RNA的五碳糖是核糖，不是脱氧核糖：ＲＮＡ的碱基组成中没有碱基Ｔ，而替换成碱基Ｕ；ＲＮＡ一般是单链，并且比ＤＮＡ短，因此能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。这种作为信使的ＲＮＡ被叫做ｍＲＮＡ，此外还有转运ＲＮＡ，也叫ｔＲＮＡ，以及核糖体RNA，也叫rRＮＡ
    • 定义
      • RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫做转录。
    • 转录过程
      • 1、当细胞开始合成某种蛋白质时，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段ＤＮＡ结合，使ＤＮＡ双链解开，双链的碱基得以暴露。
      • ２、细胞中游离的核糖核苷酸与ＤＮＡ模版链上的碱基互补配对
      • ３、在ＲＮＡ聚合酶的作用下，依次连接，然后形成一个ｍＲＮＡ分子
      • ４、合成的ｍRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复
  • 遗传信息的翻译
    • 定义
      • 游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRＮＡ为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质，这一过程叫作翻译
    • 碱基与氨基酸的关系
      • ＤＮA和RNA都只含有四种碱基，但绝大多数生物体内，组成蛋白质的氨基酸有21种，那么这4种碱基是怎么决定蛋白质的21种氨基酸呢？mRNA上每三个相邻的碱基决定一个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子，将64个密码子制成了密码子表
    • 翻译过程
      • 第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1
      • 第2步：携带某个氨基酸的tRNA 以同样的方式进入位点2
      • 第3步：甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上
      • 第4步：核糖体沿mＲＮＡ移动，读取下一个密码子。原位点１的ｔRNA离开核糖体，原位点2的tRNA 进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。就这样随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链，直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才终止
      • 概要
  • 中心法则
    • 遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译
    • 概要
• 第二节：基因表达与性状的关系
  • 基因表达产物与性状的关系
    • 间接控制
      • 通过水毛茛的例子引出基因与性状是否一一对应，它是怎么控制性状的？
      • 以圆粒豌豆与皱粒豌豆为例，皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低，而淀粉在细胞中具有保留水分的作用，所以产生了圆皱性状
      • 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
    • 直接控制
      • 囊性纤维化患者：1、编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基对，２、导致CFTR蛋白在508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生变化，使ＣＦＴＲ转运的氯离子的功能出现异常，３、导致患者支气管中粘液增多，管腔受损，细菌在肺部大量生长繁殖，最终肺功能严重受损
        • 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状
  • 基因的选择性表达与细胞分化
    • 管家基因： 在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、合成酶基因;
    • 奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因如卵清蛋白、胰岛素基因
    • 细胞分化的本质就是基因的选择性表达
  • 表观遗传
    • 定义：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传编变化的现象，叫作表观遗传
    • 实例：
      • 1、基因组成相同的同卵双细胞所具有的微小差异就与表观遗传有关
      • 2、一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育来的，但他们在形态结构和生理行为等方面都截然不同
      • 3、香烟会使人的体细胞内DAN的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，精子活力下降
      • 基因通过其表达产物-蛋白质来控制性状，细胞内基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。
  • 大多数情况下，基因与性状的关系并不是一一对应的关系。一个性状可以受到多个基因的影响，例如身高；一个基因也可以影响多个性状，例如水稻中的Ghd7基因不仅参与了开花的调控，而且对水稻生长、发育和产量都有重要作用；同时生物体性状也不完全由基因决定，环境也对形状有重要影响，例如后天的营养和体育锻炼对性状也有着重要影响；问题探讨中的水毛茛两种叶的形成也与环境因素相关