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(共24张PPT)
第3节
基因选择性表达导致细胞的差异化
第一课时
环境改变与基因表达
1940年，Monod发现大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完以后，才利用乳糖。
环境改变与基因表达
○操纵子( operon ) :很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录调控。包括结构基因及调节基因的整个DNA序列，共同组成一个转录单位。
○主要见于原核生物的转录调控，如乳糖操纵子、色氨酸操纵子
环境改变与基因表达
环境改变与基因表达
环境改变与基因表达
阻遏基因
DNA
mRNA
阻遏蛋白
---基因关闭
没有乳糖存在时
没有乳糖存在时,I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处,乳糖操纵子处于阻遏状态,不能合成分解乳糖的三种酶。
环境改变与基因表达
阻遏基因
DNA
mRNA
阻遏蛋白
--启动转录
乳糖存在时
×
乳糖
别乳糖
有乳糖存在时,乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构,不能结合于操纵序列,乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。
环境改变与基因表达
环境改变与基因表达
1.根据上述资料，怎样理解大肠杆菌在不同条件下基因的差异化表达
2.通过上述实例，推测生物体中的基因表达受到严格调控的意义。
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
动物个体发育
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
1.多细胞生物体发育起点是什么？
2.受精卵进行分裂的方式是什么？
受精卵
有丝分裂
思考
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
问题探讨1：细胞分化的过程、概念、原因及意义
1. 定义：
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
功能：光合作用
功能：保护功能
功能：贮藏营养物质
分化
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
果蝇中有一类基因，在果蝇早期胚胎的不同细胞中表达不同，使得不同细胞向着形成不同器官的方向进行分化。图1-24A中，用不同色块显示了果蝇的部分基因以及表达区域的对应关系。
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
2.黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。
下列事实分别说明了细胞分化的哪一特征
稳定性
3.造血干细胞 原红细胞 早幼红细胞 中幼红细胞 晚幼红细胞 成熟红细胞 死亡
不可逆性
1.细胞分化发生在整个生命进程中。
持久性
2. 特点：
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
3.意义：
⑵细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向
专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
⑴细胞分化是个体发育的基础；
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
相同，都是由受精卵经有丝分裂而获得，核遗传物质相同
2.红细胞为什么能合成血红蛋白？
血红蛋白基因表达
肌细胞为什么能合成肌动蛋白？
肌动蛋白基因表达
1.红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？
资料：在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反。
4. 细胞分化的原因（实质）：
归纳小结：细胞分化的实质：不同细胞中遗传信息的执行情况不同
一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果
迁移训练1.
下列关于细胞分化的说法不正确的是（ ）
A．细胞分化与生物的发育有密切关系
B．细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象
C．细胞分化常常发生在胚胎时期
D．细胞分化是细胞的形态．结构和生理功能上发
生稳定性差异的过程
迁移训练2.
在一个多细胞生物的个体发育中，一个受精卵常常
能生长发育为一个复杂完整的生物体，其主要是下
列哪一个生理过程起的作用（ ）
A．细胞的增殖 B．细胞的生长
C．细胞的成熟 D．细胞的增殖和细胞的分化
C
D
真核生物基因表达的多种调控方式
真核生物基因表达的多种调控方式
转录水平调控
凡是能影响RNA聚合酶催化活性的因素都会影响转录，从而在转录水平上实现对基因表达的调控。例如，某些蛋白质因子可以与RNA聚合酶结合，促进其与启动子结合，从而增强基因的表达;而阻遏蛋白则会抑制RNA聚合酶与启动子的结合，从而阻断基因的表达。
真核生物基因表达的多种调控方式
转录后水平调控
很多真核生物基因的碱基序列中，编码序列会被若干段非编码序列隔开。包含编码信息的序列称为外显子(图1-25中的①~⑥)，其间的非编码序列称为内含子。
真核生物基因表达的多种调控方式
翻译水平调控
凡是影响mRNA寿命或翻译效率的因素都会对翻译形成调控。例如，不同mRNA的寿命从几分钟到几个小时不等，有的甚至长达数年。这些mRNA参与翻译的次数不同，产生多肽链的量也不同，这属于翻译水平的调控方式。
真核生物基因表达的多种调控方式
翻译后水平调控
翻译后水平调控真核生物中，翻译产生的多肽链，往往需要经过加工、修饰等过程,才能形成有正确空间结构的蛋白质。
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