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基因的表达

基因的表达. 一、知识结构. 基因的概念. 基因的表达. 信息流. RNA. 基因的功能. 基因控制蛋白质的合成. 中心法则. 传递功能. 表达功能. 翻 译. 种 类. 转 录. 结 构. （一）基因概念的由来：. 二、基因的概念（一）.

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  1. 基因的表达

  2. 一、知识结构 基因的概念 基因的表达 信息流 RNA 基因的功能 基因控制蛋白质的合成 中心法则 传递功能 表达功能 翻 译 种 类 转 录 结 构

  3. （一）基因概念的由来： 二、基因的概念（一） 基因一词首先由丹麦遗传学家约翰逊提出。基因最早的概念是：决定遗传性状的基本单位，和孟德尔的遗传因子是同义词。但人们只能从它的遗传效果（遗传性状）感知它的存在，并没有证明它是一种遗传物质，更不了解它的结构。本世纪30年代，由于摩尔根等人的工作，指出基因是染色体上的遗传单位，每个基因有自己的位置，并成线性排列，从而证明基因是一种物质，同时把基因看成是不可分割的最小单位。直到50年代，才证明了基因的化学本质是DNA，基因是有遗传效应的DNA片段。

  4. 染色体 DNA 基因 二、基因的概念（二） 染色体、DNA、基因之间有何关系？ （二）问题：

  5. 脱氧核苷酸链 G C A T A T G C A T A T G C G C G C A T G C A T A T A T A T G C A T G C G C A T A DNA T 二、基因的概念（三） 基因A 间区 基因B 间区 基因C 片段1 片段2 片段3 片段4 片段5 （三）从基因与DNA的关系看： 结 论 1、从基因与DNA的关系看，它们都是由脱氧核苷酸 组成的，构成部分和整体的关系； 2、基因是决定生物性状基本单位，是有遗传效应的　　　　　　DNA片段。

  6. DNA 基因 二、基因的概念（四） 主要由DNA和蛋白质组成 染色体 例：人类的每条染色体上大约有1250个基因。 每个染色体含有一个DNA分子 1、 每个DNA上有许多个基因； （四）从基因与染色体的关系看： 2、基因是有遗传效应的DNA片段 3、基因在染色体上呈线性(珠链) 排列，染色体为基因的载体； 4、每个基因由成千上百个脱氧核苷酸构成的。

  7. （五）从基因与性状的关系看： 包含 脱氧核苷酸序列 遗传信息 决定 遗传性状 二、基因的概念（五） 基因

  8. G C A T A T G C A T A T G C G C G C A T G C A T A T A T A T G C A T G C G C A T A DNA T 二、基因的概念（六） 间区 基因B 基因A （六）从基因与脱氧核苷酸的关系看： 脱氧核苷酸 每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸

  9. （七）染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系：（七）染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系： 基因 染色体 DNA 二、基因的概念（七） 脱氧核苷酸

  10. 二、基因的概念（八） 1、基因是决定生物性状的基本单位，特定基因控制特定性状； 2、基因是DNA分子上有遗传效应的片段，每个DNA分子含有许多基因； 3、基因在染色体上呈线性排列（核基因）； （八）基因的现代遗传学概念： 4、基因中的脱氧核苷酸的排列顺序包涵遗传信息。每个 基因中的脱氧核苷酸序列是固定的（特异性），不同的基因之间脱氧核苷酸序列是各不相同的（多样性）； 5、线粒体和叶绿体等细胞器中也存在着基因（细胞质基 因）。

  11. 脱氧核苷 酸序列 染色体 DNA 基因 蕴涵 决定 线粒体、叶绿体 遗传信息 性状 二、基因的概念（九） 核基因 （九）与生物性状有关的遗传物质可概括如下： 细胞质基因

  12. 二、基因的概念（十） [例1]某生物体的体细胞中，有10对同源染色体。生殖细胞里的DNA总计约有7 109个脱氧核苷酸对。假设：每个基因中平均含有脱氧核苷酸 1.4104个。 （1）该生物的生殖细胞中，平均每条染色体上最多含有的基因数目是______。 （2）该生物的体细胞中，全部DNA共有的碱基或脱氧核糖的数目是_____________。 105 2.81010 [解析] 每条染色体含有的脱氧核苷酸数 （1） =7 109×2/10 =1.4×109 每条染色体的基因数 =1.4×109/ 1.4104 =105 体细胞含脱氧核苷酸数= （2） 7 109 ×2 ×2 =2.81010

  13. 三、DNA（基因）的功能 传递功能 表达功能 1、通过复制使亲代的 遗传信息传递给子 代，从而使前后代 保持了一定的连续 性。 2、蛋白质是生物性状的主要体现者。基因通过DNA控制蛋白质的合成从而控制生物的性状，使遗传信息得以表达，从而使后代表现出与亲代相似的性状。 由于基因中的脱氧核苷酸（碱基）排列顺序代表遗传信息。因此说，生物的性状遗传主要是通过染色体上的基因传递给后代的，实际上是通过脱氧核苷酸的排列顺序来传递遗传信息的。

  14. DNA RNA 核糖体 四、基因控制蛋白质的合成（一） 1、基因控制性状是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。 细胞核 2、大量的科学实验证明，生物体的各种蛋白质都是按照DNA分子结构来合成的，即一定结构的DNA，可以控制合成相应结构的蛋白质。 （一）概述： 细胞质 [问题] DNA能否直接控制蛋白质的合成？为什么？

  15. 四、基因控制蛋白质的合成（二） 规则的双螺旋结构 单链结构 脱氧核苷酸 核苷酸 （二）RNA —与DNA结构的比较： 腺(A)、鸟(G)嘌呤 腺(A)、鸟(G)嘌呤 胞(C)、胸腺(T)嘧啶 胞(C)、尿(U)嘧啶 脱氧核糖 核糖 磷酸 磷酸

  16. （三）RNA的种类： 四、基因控制蛋白质的合成（三） 信使RNA（mRNA） 由DNA转录来的，有遗传密码 转运RNA（tRNA） 运载特定的氨基酸，有反密码子 核糖体RNA （rRNA） 参与核糖体的构成

  17. 翻 译 转 录 五、基因控制蛋白质的合成的过程 基因控制蛋白质的合成是通过两个步骤完成的。因DNA分子和蛋白质分子的遗传信息是不同的。DNA（基因）的遗传信息是脱氧核苷酸的排列顺序，而蛋白质的“遗传信息”是氨基酸的排列顺序。 第一、先按照DNA分子结构合成出一份“副本” ------mRNA； 第二、由“副本”指导合成蛋白质。 因为DNA和RNA都是由核苷酸所组成的化合物，两者都用基本一样的“字母”来编码，文字相同 由于RNA和蛋白质的结构不同，组成的“文字”不同。

  18. G G RNA C U U A A A T C C G DNA 细胞核 六、转录（一） 是整条DNA或者某片段解旋？ 内容 1、DNA双链解旋 2、碱基配对; 3、聚合; （一）过程： 条件 1、 DNA解旋酶 2、模板： DNA链 DNA 3、原料： 核苷酸 4、RNA聚合酶

  19. G C U A A T C G RNA DNA 六、转录（二） 作为转录模板的是DNA一条或两条链？是整条链或是片段？ （二）模板链： ▲ 经实验研究发现，能作为模板转录成RNA的DNA链称为有意义链（信息链）。

  20. A T G C C G C T A T G C T G A G C C A T T T C G DNA A G T C A A T C G C C G A T 基因 基因 G A G C RNA 六、转录（三） 遗传信息 （三）模板链： 遗传信息 RNA 说 明 ▲ DNA两条链中只有一条链是有意义链，另一条为无意义 链，到底哪条链是有意义链不是固定不变的。 ▲ 作为模板的只是DNA有意义链中的某个片段—基因； ▲ 基因的两条链中，一条是有意义链，另一条是无意义链。

  21. 六、转录（四） [例2]信使RNA合成后，离开合成部位到达核糖体上，需要经过几层生物膜 （ ） A.1层 B.2层 C.3层 D.0层 解 析 信使RNA在细胞核转录形成后，经核孔到达细胞质与核糖体结合起来，不经过生物膜。

  22. 六、转录（五） 细 胞 核 完全解旋 只解有遗传效应的片段 DNA的一条链（信息链） 某片段为模板 亲代DNA的两条链 均为模板 （五）转录与复制的比较： 解旋酶、聚合酶等 ATP A—T G—C A—U G—C 四种核苷酸 四种脱氧核苷酸 两个子代DNA 信息RNA、转运RNA

  23. DNA mRNA 核糖体 七、翻译（一） 氨基酸 细胞核 由谁来完成运送氨基酸? （一）概述： 细胞质

  24. （二）转运RNA（tRNA）的结构和功能： 氨基酸 U A U U G C A U A G C A U C mRNA 七、翻译（二） 三个碱基 反密码子 识别：碱基 互补配对

  25. 核糖体 核糖体 C C U G C C G U U A U G G G A A U G G G C U T T C A A A U G G C A C C U G A C A U A G G C A mRNA 核糖体 七、翻译（三） （三）过程： 多肽链

  26. 怎样将mRNA的碱基排列顺序翻译成蛋白质分子中氨基酸的排列顺序呢?怎样将mRNA的碱基排列顺序翻译成蛋白质分子中氨基酸的排列顺序呢? 怎样将mRNA的碱基排列顺序翻译成蛋白质分子中氨基酸的排列顺序呢? 甲硫氨酸 丙氨酸 C U U C G A A G C C T T A U G G C A C C U G A C A U A G G C A mRNA 核糖体 核糖体 七、翻译（四） （四）过程：

  27. 七、翻译（五） 科学家已经发现，信使RNA在细胞中能决定蛋白质分子 中的氨基酸种类和排列顺序；也就是说，信使RNA分子中的 四种核苷酸（碱基）的序列能决定蛋白质分子中20种氨基酸 的序列。 问题：4种碱基是如何决定20种氨基酸的? （五）信使RNA的作用： 实验：科学家在试管中加入一个有120个碱基的信使RNA和合 成蛋白质所需的一切物质； 结果：产生出一个含有40个氨基酸的多肽分子； 结论：信使RNA分子上的三个碱基能决定一个氨基酸。

  28. 七、翻译（六） 60年代科学工作者经多年的研究，证实了在mRNA上每三个相邻的碱基相连决定一种氨基酸； 4种碱基中每三个随机相连共有 43 = 64种组合 （六）遗传密码： 遗传密码：科学家把信使RNA链上决定一个氨基酸的相邻的 三个碱基叫做一个“密码子”，也称三联体密码 到1967年,科学工作者破译了决定20种氨基酸的全部密码子。

  29. 七、翻译（七） 6、遗传密码表 （七）遗传密码表：

  30. 七、翻译（八） [例3]与构成蛋白质的20种氨基酸相对应的密码子有多少个 （ ） A.4B.20 C.61 D.64

  31. （九）遗传密码的特点： 七、翻译（九） 1、有64个密码子，只有61个为决定氨基酸的密码子， 3个为终止密码； 2、密码子AUG既是甲硫氨酸的密码子，又是起始密码 3、每个氨基酸可以有一个或多个的密码子； 4、在生物界，从病毒到人类的所有生物共用一套密码 子，说明生物彼此之间亲缘关系。

  32. 甲硫氨酸 U C U U U A A A G C C U A U G G C A C C U G A C A U A U A G A mRNA 核糖体 七、翻译（十） 第一个由tRNA携带进入核糖体的是何种氨基酸 起始密码 氨基酸 翻译 （十）对翻译的理解： 碱基配对 反密码子 如何结束 决定 密 码 子 起始密码 密码子 密码子 密码子 密码子 终止密码

  33. 七、翻译（十） 细胞核 细胞质（核糖体） DNA的一条链（信息 链）为模板 mRNA上的遗传密码 解旋酶、聚合酶 缩合酶 （十）转录与翻译的比较： ATP A—T G—C A—T G—C 遗传密码—氨基酸 四种核糖核苷酸 约二十种氨基酸 信使RNA、转运RNA 多肽链

  34. 七、翻译（十一） 在DNA上 在mRNA上 许多个脱氧核苷酸排列 顺序，如ATGCAGTC••• 三个相邻的核苷酸（碱 基），如AGU、CGA （十一）遗传信息和遗传密码的比较： 间接作用：决定着氨基酸 的排列顺序 直接作用：控制氨基酸 的排列顺序 1、RNA是以DNA的某一单链某一片段（基因）为模 转录来的，DNA的遗传信息决定RNA的遗传密码 2 DNA的遗传信息只有通过RNA的翻译，生物的 性状才能得以表现。

  35. 八、中心法则（一） 复 制 翻译 转 录 蛋白质（性状） 逆转录 复 制 内 容 遗传信息的传递和表达过程。 生物体的遗传信息通过复制 由DNA传递给DNA，以及通过转录 和翻译从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的过程，叫做“中心法则”。 某些RNA肿瘤病毒也可以自我复制； 某些RNA肿瘤病毒可以RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成DNA，即逆转录。 图解 DNA（基因） RNA

  36. 八、中心法则（二） DNA RNA RNA 7 4 1 6 3 DNA 8 10 5 2 9 蛋白质 蛋白质 蛋白质 （二）中心法则的应用： [例4]已知甲、乙、丙3种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方向如下图所示，（注：乙图中单螺旋线均示RNA）根据图回答下列问题：

  37. 八、中心法则（二） 甲 乙 丙 DNA RNA RNA 7 4 1 6 3 DNA 8 10 5 2 9 蛋白质 蛋白质 蛋白质 （1）对三种类型的病毒分别举例： 甲________；乙________；丙________。 RNA RNA DNA （2）图中的3和10表示遗传物质的__________过程，图中2、5、9表示______过程，图中1、8表示______过程。 DNA复制 翻译 转录

  38. 八、中心法则（二） 甲 乙 丙 DNA RNA RNA 7 4 1 6 3 DNA 转录 翻译 DNA mRNA 蛋白质 8 10 5 2 9 蛋白质 蛋白质 翻译 蛋白质 RNA 蛋白质 逆转录 转录 翻译 DNA RNA mRNA 蛋白质 （3）图中哪两个标号所示的过程是对中心法则的补充( ) 6、7 （4）图中甲、乙、丙病毒遗传信息的传递过程图式： 甲_________________________________， 乙______________________， 丙___________________________________________。

  39. 九、DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系（一） [例5]一条多肽链中有1000个氨基酸,那么作为合成该多肽链的信息RNA和用来转录信息RNA的DNA分子分别至少有碱基 ( ) A.1000个和2000个 B.3000个和6000个 C.3003个和6006个 D.2997和5994个

  40. 遗传信息 C G T G A C C A T DNA 信息链 G C A C T G G T A mRNA 遗传密码 C G U G A G C A U G C A C U G G U A 反密码子 tRNA 氨基酸序列 氨基酸 精氨酸 谷氨酸 组氨酸 九、DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系（二） 结论: 6  3  1 基因的碱基  信使RNA的碱基  氨基酸 =

  41. 九、DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系（三） [例5]根据碱基互补配对原则和中心法则，完成表格（假定“转录”和“翻译”是从左向右进行的）。 T A G A T G C T G A T C A C U A G C G A C U A G A U G C A 精氨酸 天门冬氨酸 供选的氨基酸及其密码如下： CUA—亮氨酸，CGA—精氨酸，GAU—天门冬氨酸

  42. 十、小结 精子中的 染色体 DNA 卵细胞中 的染色体 受精卵中 的染色体 基因 受精 相似 脱氧核苷酸 序列 性状 （子代） 蛋白质 氨基酸 遗传密码 遗传信息 父方 母方 请划分基因的传递和表达功能区段。

  43. 十一、练习一 [练习一]在A、B、C、D四支试管内加入一定量的水和ATP，都加入若干种酶，另外： A.加入DNA,脱氧核苷酸 B.加入RNA,脱氧核苷酸 C.加入DNA,核糖核苷酸 D.加入RNA,核糖核苷酸 请根据实验结果回答: (1) 据分析，A、B管内的产物相同，都是______,但A管内是_______过程,B管内是________过程。 DNA 复制 逆转录 (2) 据分析，C、D管内的产物相同，都是______,但C管内是_______过程,D管内是_______过程。 RNA 转录 复制 (3) 加入C内DNA有60对碱基，那么C管内产物中最多有____碱基,相当于人遗传密码____个。 20 60 逆转录 （4）B与A相比，必须有_________酶

  44. 十一、练习二 [练习二] 胰岛素是调节人体血糖代谢的重要物质,据此回答下列问题: (1) 胰岛素的基本组成单位是________。 氨基酸 (2) 基因控制胰岛素合成过程包括_____和_____两个阶段,其场所分别在_______和_________。 翻译 转录 细胞核 核糖体 (3) 若控制合成胰岛素的基因中,共含有效碱基对为153对,则其控制合成的胰岛素所含氨基酸数目为____个。 51 （4）临床上采用注射胰岛素的方法可有效治疗糖尿病.其原理是胰岛素可加速组织对血糖的利用,加速______的合成,从而达到_________的目的. 糖元 降低血糖

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