备课素材：基因序列中的一些名词区别 高二下学期生物人教版选择性必修3

基因序列中的一些名词区别在基因与基因工程学习中，经常会出现一些教材中没有详细介绍的名词。给解题带来困惑。一、各个名词的逻辑关系二、各个名词的具体解释1、基因分为编码区和非编码区，编码区包含外显子和内含子，一般非编码区具有基因表达的调控功能，如启动子在非编码区。编码区则转录为mRNA并最终由外显子部分翻译成多肽（蛋白质）。2、内含子（intron）是真核生物细胞DNA中的间插序列。这些序列被转录在前体RNA中，经过剪接被去除，最终不存在于成熟RNA分子中。内含子和外显子的交替排列构成了割裂基因。在前体RNA中的内含子常被称作“间插序列”。在转录后的加工中，它比外显子有更多的突变。内含子是一段特殊的DNA序列。3、外显子（expressedregion），是真核生物基因的一部分，它在剪接后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。外显子是最后出现在成熟RNA中的基因序列，又称表达序列。既存在于最初的转录产物中，也存在于成熟的RNA分子中的核苷酸序列。通过确定在多种生物中出现的片段来鉴定编码区域，而外显子的保守性可以作为这种鉴定的基础。4、开放阅读框ORF（openreadingframe）它是理论上的蛋白编码区，一般是先在DNA序列中寻找起始密码子（AUG）对应的序列ATG，然后按每3个碱基一组向后延伸，一直到出现终止密码子（UAG、UGA、UAA）对应的序列。5、CDS（codingsequences）它就是与蛋白序列一一对应的DNA序列，并且序列中间不存在其他与蛋白无关的序列，和真实情况最接近。6、UTR（UntranslatedRegions）即非翻译区，是信使RNA（mRNA）分子两端的非编码片段。5'-UTR从mRNA起点的甲基化鸟嘌呤核苷酸帽延伸至AUG起始密码子，3'-UTR从编码区末端的终止密码子延伸至多聚A尾巴（Poly-A）的前端。三、CDS和ORF的区别CDS：它就是与蛋白序列一一对应的DNA序列，并且序列中间不存在其他与蛋白无关的序列，和真实情况最接近。ORF：理论上的氨基酸编码区，一般是在分析DNA核酸图谱中（主要是利用电脑程序）得到的。程序会自动在DNA序列中寻找启动因子（ATG或AUG），然后按每3个核酸一组，一直延伸寻找下去，直到碰到终止因子（TAA或TAG）。程序把这个区域当成ORF区，认为理论上可以编码一组氨基酸。但问题是，在一个整体核酸序列中寻找ATG并不靠谱。因为寻找到的ATG很可能是两个氨基酸编码片段的尾和头的混合体。比如AACGCATGCAGC序列如果以T为中心，会有三种编码组合的可能。即：（1）ATG（T在中心）电脑程序发现的启动因子的组合（2）CAT（T在最右侧）（3）TGC（T在最左侧）本例中实际核酸编码的组合。这就是ORF三种框架的来源。实际上，DNA序列可以按六种框架阅读和翻译（每条链三种，双链对应六种不同的三联密码子）。所以，我们说ORF只是理论上的编码区，与真实的情景可能并不一样。四、启动子与起始密码子、终止子与终止密码子有何区别？启动子与起始密码子、终止子与终止密码子看起来似乎差不多，实际上却是两组截然不同的概念，根本就没有共同点。简单地说，启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列，属于基因的非编码区，分别位于编码区的上游和下游，负责调控基因的转录。而起始密码子和终止密码子都是mRNA上的三联体碱基序列，分别决定翻译的起始和终止。启动子：DNA分子上能与RNA聚合酶结合并形成转录起始复合体的区域，在许多情况下，还包括促进这一过程的调节蛋白的结合位点。强启动子（strongpromoter），指对RNA聚合酶有很高亲和力的启动子，它能指导合成大量的mRNA。转录起始位点（TSS）指与新生RNA链第一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基，研究表明通常为一个嘌呤（A或G），即5’UTR的上游第一个碱基。起始密码子：蛋白质翻译过程中被核糖体识别并与起始tRNA(原核生物为甲酰甲硫氨酸tRNA，真核生物是甲硫氨酸tRNA)结合而作为肽链起始合成的信使核糖核酸(mRNA)三联体碱基序列。大部分情况下为AUG，原核生物中有时为GUG等。终止子：转录过程中能够终止RNA聚合酶转录的DNA序列。使RNA合成终止。终止密码子：蛋白质翻译过程中终止肽链合成的信使核糖核酸(mRNA)的三联体碱基序列。一般情况下为UAA、UAG和UGA，它们不编码氨基酸。五、5’UTR区就是启动子区吗？二者什么关系？5’UTR就是5‘端的非翻译区，是针对已经转录过的mRNA而言，对翻译会有影响，miRNA的作用就与5’UTR有关；而启动子则是在DNA水平，启动转录的，不存在于转录后的mRNA。两者是不一样的。六、转录起始位点是启动子吗？不是。启动子是一段序列，转录位点是一个碱基。不能相等同。七、转录因子和转录因子结合位点转录因子：转录因子(transcriptionfactor)是一群能与基因5`端上游特定序列专一性结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。转录因子的结合位点（transcriptionfactorbindingsite，TFBS）是转录因子调节基因表达时，与基因模板链结合的区域。按照常识，转录因子（transcriptionfactor，TF）的结合位点一般应该分布在基因的前端，但是，新的研究发现，人21和22号染色体上，只有22%的转录因子结合位点分布在蛋白编码基因的5'端。八、现代真核基因的认识示意图例、如图为某生物的一种多肽酶的基因内部和周围的DNA组成情况．其中标出了转录的起始部位（

ini）和终止部位（ter），翻译的起始密码子对应序列（sta）的第一个碱基的位置，终止密码子对应序列（

sto）的第一个碱基的位置，以及基因中内含子的界限（↓）（距离以kb表示，但未按比例画出）．（1）转录的起始部位称为，是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶的部位．（2）翻译时与密码子发生碱基互补配对的是转运RNA上的反密码子，该物质的主要功能是．可用抗原-抗体杂交的方法检验翻译的产物，若有出现，则表明目的基因表达出相应的产物．（3）基因工程在原则上只能产生的蛋白质．蛋白质工程是以蛋白质分子的及其与生物功能的关系作为基础．解析：1、蛋白质工程是将控制蛋白质的基因进行修饰改造或合成新的基因，然后运用基因工程合成新的蛋白质．蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）．蛋白质工程得到的蛋白质一般不是天然存在的蛋白质．蛋白质工程的实质是改造基因．基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状，但只能生产自然界已存在的蛋白质．2、获得目的基因的方法：①从基因文库中获取②利用PCR技术扩增③人工合成（化学合成）．原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成．（1）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质．（2）基因工程中的目的基因主要是指编码蛋白质的基因．根据目的基因的有关信息，如核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体的位置、基因的转录产物mRNA等特性从基因组文库中获取目的基因．该基因文库包括生物的全部基因．（3）翻译时，mRNA上的密码子与转运RNA上的反密码子发生碱基互补配对，转运RNA具有识别并转运氨基酸．可用抗原-抗体杂交的方法检验翻译的产物，若有杂