医学教程 基因的表达

基因的表达基因的表达讨论引入讲授新课基因的概念基因控制蛋白质的合成转录翻译基因对性状的控制课堂小结巩固练习一、教材分析

（一）教学内容

转录基因指导蛋白质合成翻译通过控制酶的合成来控制代谢基因对性状的控制通过控制蛋白质分子结构来直接影响性状中心法则：遗传信息传递的规律（遗传信息的功能）遗传密码的破译(选学)

基因的表达科学家发现：在DNA和蛋白质之间，能够传达DNA遗传信息的中间物质即信使就是RNA。细胞核细胞质(核糖体)RNADNA蛋白质基因表达的过程[人类对基因认识的发展]（1）遗传因子（2）基因位于染色体上，呈直线排列，染色体是基因的载体（3）基因是有遗传效应的DNA片段（概念）2、基因、染色体、DNA的关系（1）一个染色体上一个DNA分子（未复制时或分裂刚结束时）（2）一个DNA分子上有很多基因（基因是决定生物性状的基本单位）（3）一个基因含有成百上千个脱氧核苷酸（4）不同基因含有不同遗传信息1、基因三、基因对性状的控制控制酶的合成来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。高速冷冻离心机和超速离心机等PCR仪3基因的功能（1）通过复制把遗传信息传递给下一代，即传递遗传信息（2）使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质分子上，从而使后代表现出与亲代相似的性状，即表达遗传信息（基因的表达）亲代信息复制子代信息表达子代性状有性生殖个体发育DNA主要在细胞核中蛋白质进入到细胞质里转录mRNA氨基酸转运RNA在细胞质里游离在核糖体合成一定顺序排列AAU氨基酸密码子表一、染色体、DNA和基因三者之间的关系

染色体是DNA的载体基因是有遗传效应的DNA片断1、基因2、基因的表达转录翻译3、中心法则4、基因对性状的控制1、转录1、基因2、基因的表达转录翻译3、中心法则4、基因对性状的控制遗传信息传递的一般规律——中心法则的提出转录DNARNA翻译蛋白质复制脱氧核糖核糖DNARNA结构基本单位磷酸五碳糖碱基分布双螺旋结构单链结构脱氧核苷酸核糖核苷酸

磷酸磷酸脱氧核糖核糖A、G、C、TA、G、C、UDNA与RNA的比较主要在细胞核细胞质TCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

DNA的平面结构图转录过程AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU只有一条链做为模板.AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU下方为一个个的RNA核苷酸。RNA聚合酶AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶将RNA核苷酸连接起来，以碱基互补配对为原则。AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶沿着DNA移动。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUARNA聚合酶沿着DNA移动。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUARNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAURNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUURNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUARNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAURNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA细胞质信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中.细胞核核孔AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。

zl.swf细胞质细胞核转录DNA复制图4-3三种RNA示意图

RNA的在细胞中有三种：mRNA（信使RNA），tRNA（转运RNA），rRNA（核糖体RNA）一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链

思考：为什么子女长的像自己的父母？是因为子代获得了亲代复制的一份DNA的缘故思考：

生物体细胞核中染色体和DNA分子数是相对恒定的，而生物的性状却是多种多样的。这如何解释？单击画面继续现代遗传学认为：

每个DNA分子上有很多个基因，这些基因分别控制着不同的性状，也就是说，生物的性状是由基因控制的。单击画面继续基因：是有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。

每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息一、基因与染色体的关系：基因在染色体上呈直线排列，染色体是基因的载体。二、基因与DNA的关系基因是怎样将遗传信息传递给下一代的呢？基因的表达回忆几个问题：①蛋白质合成的场所是什么？②基因主要存在于细胞的哪个部分？遗传信息是如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成的？

1、转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。基因控制蛋白质的合成规则的双螺旋结构通常呈单链结构脱氧核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）脱氧核糖核糖磷酸磷酸DNA与RNA分子的比较TCATGATTAAG

T

AC

TA

A

T

DNA的平面结构图细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一条链AGCUGACGGUUU游离的核糖核苷酸

(原料）DNA解旋，以一条链为模板合成RNA细胞核中AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAU细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAU细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核

核孔DNAmRNA在细胞核中合成单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质UCAUGAUUAmRNA单击画面继续

2、翻译在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。单击画面继续UCAUGAUUAmRNA（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单击画面继续单击画面继续AAUACUAUG转运

RNA（tRNA)（运载工具）

亮氨酸

天冬氨酸

异亮氨酸

氨基酸（原料）单击画面继续AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸AUG

异亮氨酸

tRNA的一端运载着氨基酸

反密码子单击画面继续UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖体细胞质中的mRNA

与核糖体结合.细胞质中单击画面继续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.细胞质中单击画面继续UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

异亮氨酸细胞质中

tRNA

将氨基酸转运到

mRNA上的相应位置.单击画面继续UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

异亮氨酸缩合细胞质中

两个氨基酸分子缩合单击画面继续UCAUGAUUAAAU

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.

细胞质中单击画面继续UCAUGAUUAAAU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细胞质中单击画面继续UCAUGAUUAAAU

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细胞质中单击画面继续UCAUGAUUAAUG

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.细胞质中动画演示单击画面继续基因对性状的控制控制酶的合成来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。单击画面继续回忆几个问题：①蛋白质合成的场所是什么？②基因主要存在于细胞的哪个部分？

遗传信息是如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成的？

单击画面继续要点、疑点、难点3基因的表达以蛋白质合成有关的计算DNARNA蛋白质1366n3nn遗传信息遗传密码碱基数碱基数氨基酸数肽键数（n-m）0拓展：蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构（以分泌蛋白的合成为例）DNA

mRNA转录翻译多肽初加工较成熟的蛋白质再加工成熟的蛋白质细胞核核糖体内质网高尔基体细胞质线粒体供能供能供能供能APCPGPTPUPGPCPAPDNARNA要点、疑点、难点DNA与RNA的比较结构DNARNA基本单位碱基五碳糖无机酸嘌呤嘧啶无机酸规则的双螺旋结构脱氧核糖核苷酸腺嘌呤（A）胞嘧啶（C）脱氧核糖磷酸鸟嘌呤（G）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）核糖磷酸核糖核苷酸通常呈单链要点、疑点、难点时期复制转录翻译场所原材料模板其它条件最后结果细胞分裂间期细胞核脱氧核苷酸DNA酶、ATP两个DNA分子蛋白质合成细胞核核糖核苷酸DNA酶、ATP一个RNA分子蛋白质合成核糖体氨基酸信息RNA酶、ATP一条多肽链复制、转录、翻译比较表时间场所模板原料条件产物模板去向特点碱基配对遗传信息传递意义复制转录翻译个体生长发育的整个过程细胞质的核糖体DNA的一条链

mRNA4种脱氧核苷酸20种氨基酸多肽链细胞分裂（有丝分裂和减数第一次分裂）的间期主要在细胞核主要在细胞核DNA的两条链4种核糖核苷酸酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP酶（RNA聚合酶等）、ATP酶、ATP、tRNA2个双链DNA一个单链RNA（3种）分别进入2个子代DNA分子恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构分解成单个核苷酸半保留，边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA上结合多个核糖体，顺次合成多条肽链A-T、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-CDAN

mRNADANDAN

mRNA蛋白质使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状五、DNA分子的复制、转录、翻译的比较练习：选择题：1、对一个基因的正确描述是：（）

A、是有遗传效应的染色体片段

B、其化学成分是碱基、核糖和磷酸

C、每个基因含有一个DNA分子

D、是决定生物性状的基本单位2、“遗传信息”是指：（）

A、基因的脱氧核苷酸排列顺序

B、DNA的碱基对排列顺序

C、信使RNA的核苷酸排列顺序

D、蛋白质的氨基酸排列顺序3、“密码子”是指：（）

A、核酸上特定排列顺序的碱基

B、DNA特定排列顺序的碱基

C、信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基

D、转运RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基DAC单击画面继续4、信使RNA的来源是：（）

A、由DNA转录而来B、由DNA翻译而来

C、由DNA转变而来D、由DNA复制而来5、一个运转RNA的一端碱基为CGA，此运转RNA运载的氨基酸是：()A、精氨酸(CGA)B、丝氨酸(AGU)C、谷氨酸(GAG)D、丙氨酸(GCU)6、DNA的主要功能是遗传信息的：（）

A、储存与分配B、转录与翻译

C、储存与释放D、传递与表达7、基因控制性状表现的主要途径是：（）

A、RNA蛋白质（性状）

B、DNA蛋白质（性状）

C、RNADNA蛋白质（性状）

D、DNARNA蛋白质（性状）ADDD单击画面继续某基因中含有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最多含有肽健的个数是()A．198个B．398个

C．400个D．798个解题指导：根据中心法则：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单击画面继续A密码子丙氨酸氨基酸转运RNAC信使RNAGGDNA双螺旋根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：CCGATA

GC

CGU单击画面继续填空题：1、下图示“中心法则”，请根据图回答：（1）指出图中数码表示的过程名称：

1、_________2、__________3、__________4、___________5、