基因的表达与基因对性状的控制

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1、 基因的表达和基因的表达和 基因对性状的控制基因对性状的控制 1 1、概念、概念 基因表达是一个把遗传信息反映到蛋白质分子基因表达是一个把遗传信息反映到蛋白质分子 结构上的结构上的控制蛋白质合成的控制蛋白质合成的过程。过程。 一、基因的表达一、基因的表达 DNA RNADNA RNA 蛋白质蛋白质 转录转录 翻译翻译 （1）RNA分子结构与分子结构与DNA的比较：的比较： 碱碱 基基 五碳糖五碳糖 组成单位组成单位 结结 构构 RNA DNA 分分 布布 双链结构双链结构 单链结构单链结构 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 核糖核苷酸核糖核苷酸 脱氧核糖脱氧核糖 核核 糖糖 A A、T T、C C、G G

2、 A A、U U、C C、G G 主要在细胞核主要在细胞核 其余在线粒体其余在线粒体 叶绿体、质粒叶绿体、质粒 主要在细胞质主要在细胞质 如何区别某核酸分如何区别某核酸分 子是子是DNA还是还是 RNA？ （2 2）RNARNA的种类和功能的种类和功能 把把DNADNA的遗传信息传递给蛋白质的遗传信息传递给蛋白质 运输氨基酸运输氨基酸 和蛋白质共同组成核糖体和蛋白质共同组成核糖体 mRNA(mRNA(信使信使RNA)RNA) tRNAtRNA（转运（转运RNA)RNA) rRNArRNA（核糖体（核糖体RNARNA） DNA mRNA 蛋白质蛋白质 核核 孔孔 1）mRNA mRNAmRNA上

3、决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的 三个相邻碱基叫做三个相邻碱基叫做密码子密码子。 U C A U G A U U A mRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子 提醒：三种提醒：三种 RNA中，能中，能 储存遗传信储存遗传信 息的只有息的只有 mRNA。 密码子的特点：密码子的特点： 一种密码子只对应一种氨基酸一种密码子只对应一种氨基酸 一种氨基酸可有一种或多种密码子（一种氨基酸可有一种或多种密码子（简并性简并性） （一种氨基酸具有两个或多个密码子的现象称为密码子的（一种氨基酸具有两个或多个密码子的现象称为密码子的简并性简并性 ） （对应于同一种氨基酸的不同（对应于同一种氨基酸的不同

4、 密码子称为同义密码子）密码子称为同义密码子） 起始密码可以编码氨基酸起始密码可以编码氨基酸, , 终止密码不编码氨基酸终止密码不编码氨基酸 （因无与终止密码对应的（因无与终止密码对应的tRNAtRNA） 通用性通用性自然界中的各种自然界中的各种 生物共用一套密码子表生物共用一套密码子表 tRNA 2)2)转运转运RNA（tRNAtRNA）：）：含有反密码子含有反密码子 一个转运一个转运RNA RNA 只能携带一种特定的氨基酸！只能携带一种特定的氨基酸！ 细胞中的转运细胞中的转运RNARNA至少有至少有 种！种！ 61 U A U U A U 携带什么氨基酸？携带什么氨基酸？ 异亮氨酸异亮氨酸

5、 A U A mRNA 思考：氨基酸与思考：氨基酸与 tRNAtRNA之间的对应之间的对应 关系如何？关系如何？ 遗传信息、密码子、反密码子 的区别与联系 区别： 遗传信息遗传信息是指是指DNA分子中分子中基因上的脱氧核苷基因上的脱氧核苷(碱基碱基)排列顺序。排列顺序。 密码子密码子是指是指信使信使RNA上上决定一个氨基酸的三个相邻碱基的排列顺序。决定一个氨基酸的三个相邻碱基的排列顺序。 反密码子反密码子是指是指转运转运RNA上上的一端的三个碱基排列顺序。的一端的三个碱基排列顺序。 联系： DNA(基因基因)的遗传信息通过转录传递到信使的遗传信息通过转录传递到信使RNA上，转运上，转运RNA一

6、端一端 携带氨基酸，另一端反密码子与信使携带氨基酸，另一端反密码子与信使RNA上的密码子上的密码子(碱基碱基)配对。配对。 2.2.转录转录 地点：地点： 模板：模板： 原料：原料： 条件：条件： 原则：原则： 产物产物 主要在细胞核主要在细胞核 DNA的一条链的一条链 4 种核糖核苷酸种核糖核苷酸 DNA DNA m mRNARNA 遵循碱基互补配对原则遵循碱基互补配对原则 A ; T ; G ; C U A C G 转录：转录：在在细胞核内细胞核内以以DNADNA的一条链为模板的一条链为模板按照按照碱基互补配碱基互补配对原则对原则合成合成RNARNA 的过程。的过程。 RNARNA聚合酶、

7、聚合酶、ATPATP 3.3.翻译翻译 场所：场所： 原料：原料： 模板：模板： 条件：条件： 原则：原则： 产物：产物： 核糖体核糖体 氨基酸氨基酸 mRNAmRNA tRNAtRNA、酶、能量、酶、能量 碱基互补配对原则碱基互补配对原则(A(A- -U U U U- -A A C C- -G G G G- -C C) ) 多肽多肽 翻译：翻译：在在核糖体核糖体上，以上，以mRNAmRNA为模板为模板，合成具有一，合成具有一 定氨基酸顺序的定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质的过程。的过程。 核糖体核糖体 A A G U G A A A G mRNA A A G U G A A A G mRNA 脱水

8、缩合脱水缩合 注意：翻译时，注意：翻译时， 核糖体在核糖体在mRNAmRNA 上以密码子为上以密码子为 单位进行移动。单位进行移动。 通常一个通常一个mRNA同时结合多个核糖体，进行多同时结合多个核糖体，进行多 个肽链的合成。个肽链的合成。 1.1.以同一条以同一条mRNAmRNA合成的多条肽链是相同的。合成的多条肽链是相同的。 2.2.根据肽链的长短可判断翻译的方向。根据肽链的长短可判断翻译的方向。 ACUGGAUC U mRNA 转 录转 录翻 译翻 译蛋白质蛋白质 mRNA （遗传密码）（遗传密码） ACU GGA UCU DNA双链双链 ACTGGATC T TGACC TAGA tR

9、NA （反密码子）（反密码子） UGA CCU AGA 苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸 肽键肽键 肽键肽键 观察碱基之间的关系：观察碱基之间的关系： 1.非模板链和非模板链和mRNA 2.模板链和模板链和tRNA 下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。 据图判断，下列描述中不正确的是（据图判断，下列描述中不正确的是（ ） A A图中表示图中表示4 4条多肽链正在合成条多肽链正在合成 B B转录尚未结束，翻译即已开始转录尚未结束，翻译即已开始 C C每个核糖体各自在完成一条多肽链的翻译每个核糖体各自在完成一条多肽链的翻译 D D一个基因在短时间内可表达出多

10、条多肽链一个基因在短时间内可表达出多条多肽链 核糖体核糖体 mRNA 多肽多肽 转录方向转录方向 RNA聚合酶聚合酶 A 基因中碱基数、基因中碱基数、 mRNA中碱基数、肽链中氨基中碱基数、肽链中氨基 酸数的关系。酸数的关系。 6n ： 3n ： n 特别提醒：特别提醒： 翻译时翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说因此准确地说， mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些倍还要多一些。 基因或基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸的数目的上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸的数目的6倍倍 还要多

11、一些还要多一些。 在回答有关问题时在回答有关问题时，应加上最多或最少等字应加上最多或最少等字。 编码蛋白质的基因所含的碱基数编码蛋白质的基因所含的碱基数 例例1:一条多肽链上有氨基酸一条多肽链上有氨基酸300个，则作为个，则作为 合成该多肽链模板的信使合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录分子和转录 信使信使RNA的的DNA分子分子至少至少要有碱基多少个要有碱基多少个 A. 300； 600 B. 900；1800 ( ) C. 900；900 D. 600；900 B 基因碱基数：基因碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数碱基数：氨基酸数 = 6：3：1（不考虑非编码区和内含子）（不考虑非编码区和

12、内含子） 蛋白质类的计算归类 例例3. (07上海高考题)一个mRNA分子有m个碱基， 其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两 条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白 质时脱去的水分子数分别是 ( ) A. B. C. D. m、 3 m 1 m、 3 m 2 2（m n）、 3 m 1 2（m n）、 3 m 2 D 编码蛋白质的基因所含的碱基数编码蛋白质的基因所含的碱基数 蛋白质类的计算归类 DNA（基因）（基因） mRNA 蛋白质蛋白质 转录转录 翻译翻译 复复 制制 复复 制制 逆转录逆转录 二、遗传信息流二、遗传信息流中心法则中心法则 遗传信息可以遗传信息可以从从DN

13、ADNA流向流向DNADNA，即完成，即完成DNADNA的自我复制过程；的自我复制过程；遗遗传信息传信息也可以从也可以从DNADNA流向流向RNARNA，进而流向蛋白质，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的即完成遗传信息的转录和翻译过程。转录和翻译过程。 在某些病毒中，在某些病毒中，RNARNA也可以自我复制也可以自我复制，并且还发现在一些病毒，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，蛋白质的合成过程中，RNARNA可以在逆转录酶的作用下合成可以在逆转录酶的作用下合成DNADNA。 中心法则体现了遗传信息的两大功能：中心法则体现了遗传信息的两大功能：传递传递和和表达表达遗传信息。遗传信息。 在某些

14、病毒中，在某些病毒中，RNARNA也可以自我复制，并且还发现在也可以自我复制，并且还发现在 一些病毒蛋白质的合成过程中，一些病毒蛋白质的合成过程中，RNARNA可以在可以在逆转录酶逆转录酶的作的作 用下合成用下合成DNADNA。 逆转录病毒：逆转录病毒：劳斯肿瘤病毒、劳斯肿瘤病毒、HIVHIV病毒病毒 RNADNARNA蛋白质蛋白质 RNARNA自我复制的病毒自我复制的病毒：烟草花叶病毒烟草花叶病毒 逆转录逆转录 转录转录 翻译翻译 中心法则补充中心法则补充 RNARNA DNADNA 蛋白质蛋白质 翻译翻译 转录转录 逆转录逆转录 复复 制制 复复 制制 HIVHIV病毒病毒 逆转录病毒逆转录病毒 RNARNA病毒病毒：逆转录、：逆转录、DNADNA自我复制、转录、翻译自我复制、转录、翻译 （RNARNA自我复制、自我复制、转录、转录、翻译）翻译） 逆转录逆转录 转录转录 转录、翻译转录、翻译 组组 装装 DNADNA复制复制 转录转录 翻译翻译 逆转录逆转录 时间时间 分裂间期分裂间期 生命历程生命历程 生命历程生命历程 病毒侵入细病毒侵入细 胞时胞时 场所场所 只有分裂的细胞只有分裂的细胞 才有，细胞核、才有，细