四四 基因的表达基因的表达 （一）基因（一）基因1、对基因认识的发展、对基因认识的发展（（1））遗传因子遗传因子 （（2）） 基因位于染色体上，呈直线排列基因位于染色体上，呈直线排列 ，染色体是基因的载体，染色体是基因的载体 （（3））基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段（概念）（概念）2、基因、染色体、、基因、染色体、DNA的关系的关系（（1））一个染色体上一个一个染色体上一个DNA分子（未复制时或分裂刚结束时）分子（未复制时或分裂刚结束时）（（2））一个一个DNA分子上有很多基因（基因是决定生物性状的基本单位）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不同基因含有不同遗传信息 3 基因的功能基因的功能v（（1）通过复制把遗传信息传递给下一代，即传递）通过复制把遗传信息传递给下一代，即传递遗传信息遗传信息v（（2）使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质分子）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，即表上，从而使后代表现出与亲代相似的性状，即表达遗传信息达遗传信息（基因的表达）（基因的表达）亲代信息亲代信息复制复制子代信息子代信息表达表达子代性状子代性状有性生殖有性生殖个体发育个体发育 问题一： 通过DNA的复制的研究，我们已经知道：“子女像父母，就是由于父母把自己的DNA分子复制出一份传给了子女的缘故”。
那么，来自父母的DNA是通过什么方式在子女中得到表现的呢？ 问题二： 生物体细胞核中染色体和DNA分子数是相对恒定，而生物的性状却是多种多样的 这如何解释？ 思维训练一：F DNAF DNAB B 碱基碱基C CE E 基因基因A AH H 染色体染色体D D 脱氧核苷酸脱氧核苷酸G G(1)图中A是_________C是____________G是_________(2)B有__________种，名称是__________________(3)图中D和E的关系是_____________________________(4)图中D和F的关系是_____________________________(5)图中E和F的关系是_____________________________(6)图中E和G的关系是_____________________________(7)图中F和H的关系是_____________________________磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖蛋白质蛋白质四四A A、、T T、、C C、、G GD D是是E E的基本组成单位的基本组成单位D D也是也是F F的基本组成单位的基本组成单位略略E E控制控制G G的合成的合成H H是是F F的主要载体的主要载体 回忆几个问题： v①蛋白质合成的场所是什么？ v②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？ 科学研究一：v1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。
该实验我们能得到什么样的结论？ 科学研究二：v1955年拉斯特（LasterGold）等人做变形虫的换核实验实验过程如下：vA组变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷酸培养液来培养，发现标记的RNA分子首先在细胞核中合成；vB组变形虫培养在未标记的尿嘧啶核苷酸培养液中，变形虫的细胞核和细胞质中均未发现有标记的RNAv在适当的时候，用这两组变形虫进行核移植实验将A组变形虫的细胞核移植到B组变形虫的细胞质中，将B组变形虫的细胞核移植到A组变形虫的细胞质中，分别进行培养观察发现大部分标记的RNA相继从细胞核中移入细胞质中 此实验能说明什么？ 科学研究三：vMarmur和Duty利用DNA－RNA杂合技术、采用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验噬菌体SP8的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成，其中一条链富含嘌呤，另一条互补链则富含嘧啶因为嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”链与富含嘧啶的“轻”链在加热变性后可用密度梯度离心分开实验者在SP8侵染后，从枯草杆菌中分离出RNA，分别与DNA的重链和轻链混合并缓慢冷却他们发现SP8侵染后形成的RNA只跟重链形成DNA—RNA的杂合分子 此实验说明DNA和RNA是怎样的一种关系？ 小 结vRNA与蛋白质合成有关 vRNA是在细胞核内合成的，可能与DNA有关；并可以从细胞核内向细胞核外移动。
vRNA只能与DNA两条链中的一条链的碱基互补配对 那么我们是否可以想象出基因控制蛋白质合成的大致过程 ？ 基因控制蛋白质合成的过程，可分为两个步骤 v第一步是基因的遗传信息传递给RNA，此步可称为“转录”； RNAGene转录蛋白质翻译v第二步RNA移入细胞质通过指导蛋白质合成来表达信息，此步可称为“翻译” v1 RNA的结构、种类和功能的结构、种类和功能（（1））RNA的结构：组成单的结构：组成单位是核糖核苷酸位是核糖核苷酸核糖核糖含氮碱基含氮碱基 AC腺嘌呤腺嘌呤核糖核苷酸核糖核苷酸胞嘧啶胞嘧啶核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖核糖核糖 U尿嘧啶尿嘧啶核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖G鸟嘌呤鸟嘌呤核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖 v（（2）） RNA的种类和功能的种类和功能vmRNAvtRNAvrRNA ：转录遗传信息，翻：转录遗传信息，翻译的模板译的模板 ：蛋白质合成中运：蛋白质合成中运输氨基酸输氨基酸 ：是核糖体的重要：是核糖体的重要组成成分组成成分通常呈单链，通常呈单链，A核糖核糖PC核糖核糖PU核糖核糖PPG核糖核糖2、、RNA的结构的结构 注意：注意：DNA分子与分子与RNA分子的比较分子的比较 核酸种类核酸种类项项 目目 DNA RNA结结 构构组成的基本单位组成的基本单位碱碱基基 嘌嘌 呤呤 嘧嘧 啶啶 五五 碳碳 糖糖 无无 机机 酸酸规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸A、、GA、、GC、、TC、、U脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷磷 酸酸磷磷 酸酸因此，构成核酸的碱基共因此，构成核酸的碱基共5种，核苷酸共种，核苷酸共8种。
种种类）（种类）RNA的种类的种类：1）信使信使RNA（mRNA）DNA转录产物，密码子位于mRNA上2）转运转运RNA（tRNA），三叶草结构，其头端特定的三个碱基叫反密码子，尾端连接特定的氨基酸，蛋白质合成中，运输氨基酸3）核糖体核糖体RNA（rRNA），与核糖体结合，是合在蛋白质的场所 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 1. DNA的转录的转录a. DNA a. DNA 解旋，以一条链为模板合成解旋，以一条链为模板合成RNARNAb. DNA与与RNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：A—U ; T—A；； C—G；； G—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： 主要在主要在细胞核细胞核过程：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 AG T AC T A A T DNA的的一条链一条链U U AGAUAU C简易动画简易动画思考：与思考：与DNA复制的异同点？复制的异同点？mRNA 2 .翻译翻译mRNA在在细胞核中细胞核中转录形成，通过转录形成，通过核孔核孔进入细胞质，进入细胞质，在在细胞质细胞质中再进行翻译中再进行翻译在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译翻译思考：思考：基因中的碱基如何控制氨基酸的种类？基因中的碱基如何控制氨基酸的种类？ 信使上只有四种碱基，如何决定信使上只有四种碱基，如何决定20种氨基酸？种氨基酸？密码子：密码子：遗传学上把遗传学上把信使信使RNA（（mRNA）上）上决定一个氨决定一个氨 基酸的基酸的3个相邻的碱基叫做一个个相邻的碱基叫做一个密码子密码子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 为什么三个相邻碱基能决定一个氨基酸？为什么三个相邻碱基能决定一个氨基酸？RNA有4种核苷酸，而氨基酸有20种，4种核苷酸如何决定20种氨基酸？ 一种碱基决定一种氨基酸，只能决定 种氨基酸二种碱基决定一种氨基酸，只能决定 种氨基酸； 三种碱基决定一种氨基酸，能够决定 种氨基酸。
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 （略）（略）场所：场所：细胞质的细胞质的核糖体核糖体上上过程：过程：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：： 多肽多肽翻译翻译翻译者：翻译者：转运转运RNA ( tRNA ) 例题1.若信使RNA上三个碱基为ACA,则它决定的氨基酸是例题2.若信使RNA为:AUG GCU UCU UUC,则 它决定的氨基酸顺序为(查表可得) （1）密码子在RNA上的排列是连续的两个密码子之间没有任何其他核苷酸予以隔 开因此要正确地阅读密码必须从一个正确的起点开始，连续不断地往下读，直到终止信号出现如果在密码上加入一个或删减一个碱基，这一点以后的密码读取将全部发生错误，如基因突变 密码子表的特点2）遗传密码具有兼并性的特点遗传密码一共有64个，而生物体中氨基酸总共只有20个，因此多数氨基酸必定有几个密码与之对应如，与丙氨酸对应的密码有GCU、GCC、GCA、GCG。
只有色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码遗传密码的兼并性特点，能减少生物基因突变造成的损害，有利于遗传的稳定性 （3）密码有专一性的特点观察密码子表可知，氨基酸似乎只由前两个碱基决定，第三个碱基的改变常不致于引起氨基酸的改变 （4）启动子与终止子UAG、UAA及UGA不编码任何氨基酸，是肽链合成的终止密码另外，AUG既是甲硫氨酸的密码又是肽链合成的起始密码，所以肽链合成的第一个氨基酸总是甲硫氨酸所以与61种密码子相对应，应有61种转运RNA5）密码的通用性课本中密码子表所列密码，无论对病毒还是原核生物或真核生物都是通用的，这是生物具有同一性的有力证据但也有个别例外，如，UGA是一个“终止密码”，不翻译成任何氨基酸，但人线粒体DNA中密码子UGA却翻译为色氨酸AUA通常翻译为异亮氨酸，而在人线粒体中却翻译为甲硫氨酸 3．遗传信息、密码子、遗传性状的辨析遗传信息：不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息密码子：遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，叫做1个“密码子” 遗传性状：是指由遗传物质所控制的生物体表现出的各种形态、结构和生理等方面的特征，主要由蛋白质体现。
Ø信息传递信息传递DNA上的遗传信息上的遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序）（脱氧核苷酸的排列顺序）转录转录细胞核细胞核mRNA(核糖核苷核糖核苷酸的排列顺序酸的排列顺序)翻译翻译细胞质细胞质蛋白质蛋白质（特定的氨基（特定的氨基酸顺序）酸顺序）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？Ø中心法中心法则则DNA转录转录RNA翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录Ø基因对性状的控制基因对性状的控制§控制酶的合成来控制酶的合成来间接间接控制代谢过程而控制性状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 DNA的功能贮存遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序） 复制遗传信息 表达遗传信息 转 录 翻 译 时间场所模板原料条件过程产物特点 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 3.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B 总结： 父母的性状是通过什么方式在子女中得到表现的呢？逆转录逆转录RNADNA（基因）（基因）蛋白质（性状）蛋白质（性状）转录转录翻译翻译中心法则及其补充DNA复制RNA复制 1、在信息的传递和表达过程中，哪些阶段有“碱基互补配对原则”的体现？ 2 2、上述、上述②② ③③ ④④ ⑤⑤过程区别如何？过程区别如何？①DNA的结构；②DNA的复制；③遗传信息的转录；④遗传密码的翻译；⑤逆转录时 ⑥RNA复制讨论归纳DNA复制复制转录转录逆转录逆转录RNA复制复制翻译翻译原料原料模板模板产物产物脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸DNA两母链DNA模板链RNA链RNA链 mRNA链 DNA mRNADNARNA蛋白质 思维训练四：v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。