基因的表达和结构课件

第11讲基因的表达和结构课件DNA分子的特性多样性：碱基对的排列顺序千变万化特异性：每个DNA分子有其特定的碱基对排列顺序DNA（基因）分子上特定的脱氧核苷酸（碱基）序列。遗传信息：稳定性：双螺旋结构DNA分子的特性多样性：碱基对的排列顺序千变万化特异性：每个碱基互补配对原则应用：规则一：双链DNA中A=T、G=C，最基本规律已知一个含150个磷酸的双链DNA分子中有腺嘌呤25个，请问此DNA分子中有多少个胞嘧啶？根据碱基的种类和比例判定核酸的种类和核酸的单双链：核酸中若含有T，而不含有U…含有T，且A=T,C=G,则该核酸为……，含有T，且A不等于T,或C不等于G,则该核酸为……；含有U，且A=U,C=G,则该核酸为……，含有U，且A不等于U,或C不等于G,则该核酸为……碱基互补配对原则应用：规则一：双链DNA中A=T、G=C，最规律2、两不互补碱基之和的比值在整个DNA分子中为1，在两互补链中互为倒数规律2、两不互补碱基之和的比值在整个DNA分子中为1，在两已知DNA的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,上述比值在其互补链和整个DNA分子中分别是（）

A.0.4和0.6B.2.5和1.0C.0.4和0.4D.0.6和1.0ATCGGTCA0.41.01.00.4B已知DNA的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,上述比规律3、两互补碱基之和的比值在整个DNA分子中和在两互补链中相等A+TC+G=a（a为特定值）（人=1.5猪=1.43小麦=1.21；家鸡=1.34；此比值具有物种特异性）规律3、两互补碱基之和的比值在整个DNA分子中和在两互补链4、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占的比例之和的一半4、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占DNA的一条链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是A0.4和0.6B2.5和1.0C0.4和0.4D0.6和1.0DNA的一条链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是A0.4和0.6B2.5和1.0C0.4和0.4D0.6和1.0从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46％，又知该DNA的一条链（H链）所含的碱基中28％是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的A．26%

B．24%

C．14％

D．11％DNA的一条链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补单（二）DNA分子的复制复制的场所:复制的时间:复制的过程:复制的条件:6复制的方式:细胞核线粒体叶绿体有丝分裂的间期减数第一次分裂的间期边解旋边复制（见图）原料:模板:酶:能量:5复制的结果:半保留复制四种游离的脱氧核苷酸解开螺旋的亲代DNA分子的每条链解旋酶DNA聚合酶等细胞代谢产生的能量形成姐妹单体上两个一模一样的DNA分子7复制特点①边解旋边复制②半保留复制（二）DNA分子的复制复制的场所:6复制的方式:细胞核：解旋酶催化解旋模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）复制：以母链为模板进行碱基配对母链（旧链）子链（新链）：组成复制后的DNA同时进行2、复制的过程：解旋酶催化解旋模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧DNA复制的准确性如何保障？独特的双螺旋结构为复制提供模板碱基互补配对原则使复制准确无误DNA复制的意义？使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性，DNA复制的准确性如何保障？独特的双螺旋结构为复制提供模板D由于DNA分子复制的方式是半保留复制，所以每复制一次，新的DNA分子都有一半新链一半旧链。经过一次复制可得2个DNA分子，两次可得4个DNA分子，依次类推，复制n次，可获得2n个DNA分子由DNA分子复制可总结出以下规律：1221④①②③MmNN由于DNA分子复制的方式是半保留复制，所以每复制一次，新的D一个DNA分子中有碱基A20个，占全部碱基的20%，若DNA连续复制2次，需要碱基C：A、20个B、30个C、90个D、120个答案：C每个DNA分子中含C=

。复制2次增加了

个DNA分子（20÷20%-20×2）/23共增加C碱基数为

。3×30=90前n次复制第n次复制公式法单链重排法一个DNA分子中有碱基A20个，占全部碱基的20%，若DN假设将含有n对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给含14N的原料。该细胞进行减数分裂产生的4个精子中，含15N的DNA的精子所占比例为A．0B．25%C．50%D．100%假设将含有n对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N第11讲基因的表达知识点1基因与DNA的关系知识点2基因控制蛋白质的合成（转录与翻译、密码子与反密码子）知识点3基因的结构第11讲基因的表达知识点1基因与DNA的关系一基因的概念，与DNA关系基因：控制生物性状的遗传物质的功能和结构的基本单位，是有遗传效应的DNA片段。遗传效应能决定生物的某一性状能控制生物某一蛋白质的合成基本功能（遗传效应）:1、储存、传递、表达遗传信息2、发生变异，为生物的进化提供原材料一基因的概念，与DNA关系基因：控制生物性状的遗传思考：染色体、DNA、基因、多脱氧核苷酸单链、脱氧核苷酸的关系染色体是DNA的主要载体，同时也是基因的主要载体，基因在染色体上直线排列，每条染色体上有一个或两个DNA分子；每个DNA分子含有很多基因，注意：基因是双链整体！思考：染色体、DNA、基因、多脱氧核苷酸单链、脱氧核苷酸的关二、基因的表达使基因的遗传信息以一定方式反应到蛋白质的分子结构上，从而使后代表现出与亲代相似性状的过程。即基因控制蛋白质合成的过程。2、翻译1、转录二、基因的表达使基因的遗传信息以一定方式反应到蛋白质TCATGATTAAG

T

AC

TA

A

T

DNA的平面结构图转录的过程（细胞核中）此处由解旋酶解开双螺旋,并非整个DNA全部解开，而是选择表达哪个基因，则解开哪一段（与DNA复制有区别）TCATGATTAAGTACTAATDNA的平AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU原料模板DNA一条链的一段为模板。另一条链在该基因中不起作用！AGTACTAATAGCUGACGGUUU原料模ACBA基因的模板链A基因的非模板链（转录时不能作模板链，即两条链不能同时成为模板链）ACBA基因的模板链A基因的非模板链AGCUGACGGUUUAG

T

AC

TA

A

T

碱基互补配对：T-A；A-UC-G；G-CRNA聚合酶AGCUGACGGUUUAGTACTAAT碱基互AGCGACGGUUAG

T

AC

TA

A

T

UU组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来RNA聚合酶AGCGACGGUUAGTACTAATUU组成AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUAAGTACTAATGCGACGGUUUUAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUAAGTACTAATGCGACGUUGUUAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAAAGTACTAATGCGACGUGUUAAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUAGTACTAATGCGACGGUUAAUAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUAAGTACTAATGCGACGGUUAAUAAG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAUAGTACTAATGCGCGGUUAAUAUAG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCAGTACTAATGGCGGUUAAUAUCAG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNAAGTACTAATGGCGGUUAAUAUCDN第11讲基因的表达和结构课件细胞质细胞核mRNA在细胞核中合成AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUA

核孔DNAmRNA细胞质细胞核mRNA在细胞核中合成AGTACTAAAG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA细胞②转录的产物RNA有三种，即信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）①转录的时间、场所、模板、原料、能量、原则和产物。③真核细胞的基因转录后需经过加工才能形成mRNA。小结②转录的产物RNA有三种，即信使RNA（mRNA）、转运RN密码子

mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。UCAUGAUUA

mRNA（模板）密码子密码子密码子密码子mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。密码子共有64种，决定20种氨基酸，其中决定氨基酸的密码子有61种因此一种密码子决定一种氨基酸，一种氨基酸可以由多种密码子来决定。甲硫氨酸起始密码子AUGGUG缬氨酸终止密码子UAAUAGUGA不决定氨基酸密码子共有64种，决定20种氨基酸，其中决定氨基酸的密码子有密码子在不同信使RNA上的通用性：任何生物的任何细胞的信使RNA上的密码子都是64种，所有生物共用一套密码子，成为基因工程得以实现的理论依据之一。密码子在不同信使RNA上的通用性：携带特异氨基酸tRNA与反密码子反密码子携带特异氨基酸tRNA与反密码子反密码子ACU天冬氨酸反密码子

tRNA一端的三个相邻的碱基，能够特异性识别密码子反密码子

反密码子共有61种（三种终止密码子不决定氨基酸，因此没有互补的反密码子）。转运RNA有61种。因此一种tRNA只转运一种氨基酸，一种氨基酸可以由多种tRNA来转运。ACU天冬氨酸反密码子tRNA一端的三个相邻的碱基，能够特（DNA）基因、密码子、反密码子、氨基酸的对应关系TACTAGCTAATGATCGATAUGAUCGAUUAC甲硫氨酸DNARNA6：3：1（DNA）基因、密码子、反密码子、氨基酸的对应关系TACTAUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖体翻译的过程（细胞质中）UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸核糖体UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU天冬氨酸

tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸tRNA上UCAUGAUUAAUG

异亮氨酸

tRNA将氨基酸转运到mRNA上的相应位置

AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸UCAUGAUUAAUG异亮氨酸tRNA将氨基酸转运UCAUGAUUAAUG

异亮氨酸脱水缩合AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸UCAUGAUUAAUG异亮氨酸脱水缩合AAU亮氨酸AUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

异亮氨酸核糖体随着mRNA滑动，另一个tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对。UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUGUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

异亮氨酸一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUGUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

异亮氨酸

tRNA离开，再去转运新的氨基酸UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUGUCAUGAUUAAUG

亮氨酸

天冬氨酸

异亮氨酸以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质。UCAUGAUUAAUG亮氨酸天冬氨酸以mRNA为翻译的场所、模板、原料、原则和产物。

可以发生碱基互补配对的过程：

小结翻译的场所、模板、原料、原则和产物。

可以发生碱基互补配对的基因控制蛋白质的合成tRNAmRNA基因蛋白质控制合成细胞核细胞质脱氧核苷酸氨基酸空间障碍语言障碍基因控制蛋白质的合成tRNAmRNA基因蛋白质控制合成细胞核中心法则：生物界遗传信息的传递途径DNA转录逆转录RNA翻译蛋白质中心法则：生物界遗传信息的传递途径DNA转录逆转录RNA翻译基因对性状的控制1基因酶代谢相关产物生物性状2基因蛋白质分子结构生物性状基因对性状的控制1基因酶代谢某基因中含有1200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含有肽键的个数是()A．198个B．398个C．400个D．798个解题指导：Gene中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中的氨基酸数=6：3：1；因此，合成的蛋白质中的氨基酸数为1200*2/6=400个；又此蛋白质有两条肽链，所以其中含有的肽键数为400-2=398个。B某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的控制此蛋白质合成的基因至少需要多少个碱基?有一个蛋白质分子由70个氨基酸组成,问至少需要信使RNA上多少个密码子?该蛋白质合成过程中最多需要多少种转移RNA?至少需信使RNA上多少个碱基?如果此蛋白质有两条肽链组成,控制此蛋白质合成的基因至少需要多少个碱基?7061210420420课堂练习题：控制此蛋白质合成的基因至少需要多少个碱基?有一个蛋白质分子由知识点3基因的结构知识点3基因的结构原核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区编码区上游编码区下游不能编码蛋白质可调控遗传信息的表达(调控序列)编码蛋白质(编码序列)非编码序列=非编码区原核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区编码区上游编码区下游原核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点

RNA聚合酶是由多个肽链构成的蛋白质，能识别并与调控序列中的结合位点结合,催化转录形成RNA。原核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位与RNA聚合酶结合位点AGGUCACGUCGAGGTCACGTCGTCCAGTGCAGCRNA聚合酶RNA聚合酶转录起始位点起始密码子与RNA聚合酶结合位点AGGUCACGUC知识小结：原核细胞的基因结构结构功能编码区能转录

并

蛋白质编码区上游编码区下游非编码区含

，起

作用终止转录mRNA调控

的表达mRNA编码RNA聚合酶结合位点启动并催化转录遗传信息知识小结：原核细胞的基因结构结构功能编码区能转录真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区编码区下游调控遗传信息的表达(调控序列)外显子(编码序列）内含子(非编码序列)一个完整基因（双链）真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区编码区下游调控遗传信非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点外显子内含子12345加工转录mRNA前体成熟mRNA加工非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点外显子内含子12

科学工作者分离得到了某生物的基因A，将其解离成两条单链，用其中一条与基因A的信使RNA杂交配对，结果如下图所示，对此合理的解释是（）

A、基因A来自真核生物或原核生物B、1-7代表了基因A的编码蛋白质的序列C、1和7位于基因结构中的非编码区D、2，4，6属非编码序列科学工作者分离得到了某生物的基因A，将其解离成两条单链外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例如：人的血红蛋白中，有一种蛋白质叫做β－珠蛋白，它的基因有1700个碱基对，其中有3个外显子和2个内含子，能够编码146个氨基酸，其外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例是多少人的一种凝血因子的基因，在它的186000个碱基对中，有26个外显子和25个内含子，能够编码2552个氨基酸，其外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例是多少146×3÷1700×100%=26%2552×3÷186000×100%=4%外显子的碱基对在整个基因如：人的血红蛋白中，有一种蛋白质叫做

知识小结：真核细胞的基因结构结构编码区非编码区内含子外显子能够

，并

序列能够

，不能

序列（1）编码区是

、

的（2）在不同的基因中所含的

和

数目不同（3）编码区

占的比例小，大部分由

组成特点有

序列

功能转录RNA编码蛋白质转录RNA编码蛋白质间隔的不连续外显子内含子外显子内含子调控遗传信息的核苷酸

知识小结：真核细胞的基因结构结构编码区非编码区内含子外显子一个典型的真核细胞基因结构示意图非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点外显子内含子12345原核细胞基因真核细胞基因相同点不同点原核细胞基因与真核细胞基因的比较都是由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区组成。编码区是连续的编码区是间隔的，是不连续的一个典型的真核细胞基因结构示意图非编码区非编码区编码区与RN下图为果蝇一条染色体上的几个基因分布示意图，与此图有关的叙述正确的是：

A.S基因中的编码区是连续的，没有外显子和内含子B.R、S、N、O中只有部分脱氧核苷酸序列能编码蛋白质C.每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的D.每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起性状的改变E.N、O基因以编码区与编码区相连接下图为果蝇一条染色体上的几个基因分布示意图，与此图有关的叙述下列关于基因结构的叙述正确的是：A、mRNA上的终止密码子不编码氨基酸，与之相对应的DNA片断位于编码区下游的编码区中B、RNA聚合酶能与mRNA特定位点结合，催化mRNA的翻译C、水稻的非编码序列只存在于基因的非编码区中D、mRNA分子的碱基数量大约是相应基因外显子碱基数量的1/2下列关于基因结构的叙述正确的是：人类基因组计划的目标人类基因组计划是一项国际性的研究计划。它的目标是通过以美国为主的全球性的国际合作，在大约15年的时间里完成人类24条染色体的基因组作图和ＤＮＡ全长序列分析，进行基因的鉴定和功能分析。人类基因组计划的目标人类基因组计划是一项国际性的研究计划。人类基因组研究１、人类基因组是指什么?２、人类基因组计划中，共测定多少条染色体?３、人类基因组计划的主要内容包括绘制人类基因组的哪四张图？5、人类基因组研究有什么意义？4、参与国家有哪些？进展如