基因的表达讲课

1、基因的表达讲课基因的表达讲课第1页/共34页复习复习什么是生物的性状？什么是生物的性状？ 性状是指生物体所表现出来的性状是指生物体所表现出来的形态特征、生理特征和行为方式的形态特征、生理特征和行为方式的特征。比如：高矮胖瘦、血型、卷特征。比如：高矮胖瘦、血型、卷发等等发等等。第1页/共34页第2页/共34页生物的生物的性状性状是通过是通过蛋白质蛋白质的结构和功能来体现的结构和功能来体现的。的。例如、子女像父母，例如、子女像父母，从现象上从现象上看是性状的看是性状的相似，而性状的相似说明子女与父母之间在蛋相似，而性状的相似说明子女与父母之间在蛋白质结构和功能上相似或相同；白质结构和功能上相似或相

2、同；从本质上从本质上看，看，是由于父母把自己的是由于父母把自己的DNA传给子女。传给子女。因此可总结为子女获得父母的因此可总结为子女获得父母的DNA，DNA控制控制合成蛋白质，蛋白质体现性状。合成蛋白质，蛋白质体现性状。第2页/共34页第3页/共34页据科学家推算，人体内约含有据科学家推算，人体内约含有10万种以上的蛋万种以上的蛋白质白质，而人体的细胞中只含有，而人体的细胞中只含有46个个DNA分子分子，那么那么46个个DNA分子如何控制合成分子如何控制合成10万种蛋白质万种蛋白质的？的？人们推测：人们推测：1个个DNA分子分子应该可以控制合成应该可以控制合成多多种蛋白质种蛋白质，进而控制，进

3、而控制多种性状多种性状。现代遗传学的研究认为：现代遗传学的研究认为：生物的生物的性状是由基因性状是由基因控制控制的，每个的，每个DNA分子上有很多个基因，这些分子上有很多个基因，这些基因分别控制不同的性状。基因分别控制不同的性状。(第3页/共34页第4页/共34页肤色肤色眼皮单双眼皮单双血型血型有有遗传效应遗传效应的的DNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排线性排列列基因基因基因存在于染色体上，每条染色基因存在于染色体上，每条染色体含有一个体含有一个DNA分子，每个分子，每个DNA分子上有很多个基因。分子上有很多个基因。第4页/共34页第5页/共34页基因基因控制生

4、物控制生物性状性状蛋白质蛋白质体现者体现者问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？第5页/共34页第6页/共34页DNA主要在主要在细胞核细胞核蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质在细胞质进行进行指导指导通过通过mRNA大量的科学实验表明：遗传信息的传递不是由大量的科学实验表明：遗传信息的传递不是由DNA直接传递给蛋白质的，而是在细胞核中先把直接传递给蛋白质的，而是在细胞核中先把DNA的的遗传信息传递给遗传信息传递给RNA，然后，然后RNA进入细胞质进入细胞质中，在中，在蛋白质的合成中起模板作用。我们把这种蛋白质的合成中起模板作用。我们把这种RNA形象形象的叫做的叫

5、做信使信使RNA。第6页/共34页第7页/共34页RNA有三种：有三种：信使信使RNA，简写为，简写为m；转运转运RNA，简写为简写为t；核糖体核糖体RNA，简写为简写为r。第7页/共34页第8页/共34页RNA和和DNA的比较的比较DNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含含N碱基碱基单双链？单双链？分子大小分子大小脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A、T、G、C双链双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A、U、G、C单链单链很大很大比较小比较小U尿嘧啶尿嘧啶第8页/共34页第9页/共34页TCATG A TT AAG T AC A A A T DNADNA分分子子UCAUGA UUAmRNA第

6、9页/共34页第10页/共34页含含N碱基碱基脱氧脱氧核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸核糖核糖含含N碱基碱基D基因控制蛋白质合成的过程包括基因控制蛋白质合成的过程包括“转录转录”和和“翻译翻译”两个阶段。两个阶段。第10页/共34页第11页/共34页AG T AC T A A T DNADNA的的一条链一条链U U AGAUAU C思考：与思考：与DNA复制的异同点？复制的异同点？mRNA1 1、遗传信息的、遗传信息的转录转录：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板的一条链为模板，按照碱基，按照碱基互补配对的原则合成互补配对的原则合成RNARNA的过程，叫做的过程，叫做转录转录。第11

7、页/共34页第12页/共34页二二.基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成（一）（一）DNA的转录和翻译的转录和翻译第12页/共34页第13页/共34页1. DNA的转录的转录a a. DNA 解旋，以一条链为模板合成解旋，以一条链为模板合成RNAb b. . DNA DNA与与RNARNA的碱基互补配对的碱基互补配对：AAUU ；TTA A CCGG； GGC Cc. 组成组成 RNA 的的核糖核苷酸核糖核苷酸一个个连接起来一个个连接起来场所：场所：主要在细胞核主要在细胞核过程过程：条件：条件：模板模板：DNA的一条链的一条链酶酶： 解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶原料原料：四种核糖核苷

8、酸：四种核糖核苷酸能量能量： ATP结果结果： 形成一条形成一条mRNA这样：这样：DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上第13页/共34页第14页/共34页1、 mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧啶，的尿嘧啶，则转录该则转录该mRNA的的DNA分子上腺嘌呤占碱基分子上腺嘌呤占碱基总数的（总数的（ ）A 50 B 25 C 30 D 35C2 2、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？类和碱基种类各有多少？烟草中的核苷酸种类有烟草中的核苷酸种类有8 8种，碱基种类有种，碱基种类有5 5种

9、。种。烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4 4种，碱种，碱基种类有基种类有4 4种。种。练习练习 第14页/共34页第15页/共34页2、遗传信息的、遗传信息的翻译翻译 指以指以mRNA为模板为模板，以细胞质中的各种，以细胞质中的各种氨氨基酸为原料基酸为原料，合成具有一定氨基酸顺序的，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白蛋白质质的过程。的过程。 由由DNA转录出转录出mRNA之后，之后，mRNA就通过核孔就通过核孔到达细胞质中的核糖体上，直接指导蛋白质的到达细胞质中的核糖体上，直接指导蛋白质的合成，这个过程我们把它叫做合成，这个过程我们把它叫做翻译翻译。第15页/共34页

10、第16页/共34页mRNA：蛋白质：蛋白质：决定决定决定决定决定决定?种种?种种4种种20种种讨论：讨论：4种碱基种碱基如何决定如何决定20种氨基酸种氨基酸？ 就像就像10个数字个数字如何决定如何决定无数种手机号码无数种手机号码？科学家们在科学家们在20世纪世纪60年代初开始了对遗传密年代初开始了对遗传密码的研究工作，几年后终于弄清楚了：码的研究工作，几年后终于弄清楚了： 3 3个个碱基决定碱基决定1 1个氨基酸，四个碱基可以决定个氨基酸，四个碱基可以决定4 43 3=64=64种氨基酸；种氨基酸；以及哪以及哪3 3个碱基决定哪种氨基酸个碱基决定哪种氨基酸. .第16页/共34页第17页/共3

11、4页密码子：密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。个相邻的碱基。UCAUG A UUAmRNA（模板）模板） 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子第17页/共34页第18页/共34页密码子表密码子表U U A G AUA U C第18页/共34页第19页/共34页1、把氨基酸合成蛋白质的场所在哪里？、把氨基酸合成蛋白质的场所在哪里？提问核糖体核糖体而原料氨基酸大量分散在细胞质中，那么而原料氨基酸大量分散在细胞质中，那么氨氨基酸是怎样被运送到核糖体上的呢？基酸是怎样被运送到核糖体上的呢？运载工具：运载工具：转运转运 RNARNA（tRNA)tRNA)第19页/

12、共34页第20页/共34页运载工具：运载工具：转运转运 RNARNA（tRNA)tRNA)ACU天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮异亮氨酸氨酸 反密码子反密码子注意：一种注意：一种tRNA只能携带一种氨基酸只能携带一种氨基酸第20页/共34页第21页/共34页二二.基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成（一）（一）DNA的转录和翻译的转录和翻译第21页/共34页第22页/共34页场所：场所： 细胞质的核糖体细胞质的核糖体上上条件：条件：模板：模板：mRNA原料：原料：20种氨基酸种氨基酸能量：能量： ATP结果：结果： 多肽多肽2、翻译、翻译第22页/共34页第23页/共34页信息传递：信息传递：

13、DNA上的遗传上的遗传信息（脱氧核苷信息（脱氧核苷酸的排列顺序）酸的排列顺序）转录转录细胞核细胞核mRNA(核糖核糖核苷酸的排核苷酸的排列顺序列顺序)翻译翻译细胞质细胞质蛋白质（特蛋白质（特定的氨基酸定的氨基酸顺序）顺序）第23页/共34页第24页/共34页遗传信息的传递只有这种模式吗？遗传信息的传递只有这种模式吗？中心法则中心法则DNA转录转录RNA翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录基因对性状的控制基因对性状的控制控制酶的合成来间接控制代谢过程而控制性状控制酶的合成来间接控制代谢过程而控制性状控制蛋白质分子的结构而直接影响性状控制蛋白质分子的结构而直接影响性状第24页/共34页第25页/共34

14、页练习练习1、“遗传信息遗传信息”是指：（是指：（ ） A、 基因的脱氧核苷酸排列顺序基因的脱氧核苷酸排列顺序 B、DNA的碱基对排列顺序的碱基对排列顺序 C、信使、信使RNA的核苷酸排列顺序的核苷酸排列顺序 D、蛋白质的氨基酸排列顺序、蛋白质的氨基酸排列顺序2、“密码子密码子”是指：（是指：（ ） A、核酸上特定排列顺序的碱基、核酸上特定排列顺序的碱基 B、DNA特定排列顺序的碱基特定排列顺序的碱基 C、信使、信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 D、转运、转运RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基AC第25页/共34页第

15、26页/共34页3.某基因中含有某基因中含有1200个碱基对，则由它控个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最最多多含有肽健的个数是含有肽健的个数是 ( ) A198个个 B398个个 C400个个 D798个个B总结：总结：蛋白质中氨基酸的数目蛋白质中氨基酸的数目=tRNA数目数目=1/3mRNA中中碱基的数目碱基的数目=1/6DNA(基因基因)中碱基的数目中碱基的数目第26页/共34页第27页/共34页第27页/共34页第28页/共34页生物的生物的性状性状是通过是通过蛋白质蛋白质的结构和功能来体现的结构和功能来体现的。的。例如、子女像父母，

16、例如、子女像父母，从现象上从现象上看是性状的看是性状的相似，而性状的相似说明子女与父母之间在蛋相似，而性状的相似说明子女与父母之间在蛋白质结构和功能上相似或相同；白质结构和功能上相似或相同；从本质上从本质上看，看，是由于父母把自己的是由于父母把自己的DNA传给子女。传给子女。因此可总结为子女获得父母的因此可总结为子女获得父母的DNA，DNA控制控制合成蛋白质，蛋白质体现性状。合成蛋白质，蛋白质体现性状。第28页/共34页第29页/共34页生物的生物的性状性状是通过是通过蛋白质蛋白质的结构和功能来体现的结构和功能来体现的。的。例如、子女像父母，例如、子女像父母，从现象上从现象上看是性状的看是性状

17、的相似，而性状的相似说明子女与父母之间在蛋相似，而性状的相似说明子女与父母之间在蛋白质结构和功能上相似或相同；白质结构和功能上相似或相同；从本质上从本质上看，看，是由于父母把自己的是由于父母把自己的DNA传给子女。传给子女。因此可总结为子女获得父母的因此可总结为子女获得父母的DNA，DNA控制控制合成蛋白质，蛋白质体现性状。合成蛋白质，蛋白质体现性状。第29页/共34页第30页/共34页AG T AC T A A T DNADNA的的一条链一条链U U AGAUAU C思考：与思考：与DNA复制的异同点？复制的异同点？mRNA1 1、遗传信息的、遗传信息的转录转录：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板的一条链为模板，按照碱基，按照碱基互补配对的原则合成互补配对的原则合成RNARNA的过程，叫做的过程，叫做转录转录。第30页/共34页第31页/共34页1、 mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧啶，的尿嘧啶，则转录该则转录该mRNA的的DNA分子上腺嘌呤占碱基分子上腺嘌呤占碱基总数的（总数的（ ）A 50 B 25 C 30 D 35C2 2、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？类和碱基种类各有多少？烟草中的核苷酸种类有烟草中的核苷酸种类有8 8种，碱基种类有种，碱基种类有5 5种