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1、第四章基因的表达发表日期： 2014 年 2 月 23 日基因的表达基因指导蛋白质的合成一基因的基本功能；传递和表达1传递：时期：生殖过程方式：复制（实现遗传信息由亲代到子代的传递）2 表达：时期：个体发育方式：通过转录和翻译控制蛋白质合成二遗传信息的转录遗传物质 DNA一般存在于细胞核中，而蛋白质的合成则只是在细胞质的核糖体上进行的，那么细胞核中的 DNA是如何控制细胞质中的蛋白质的合成过程的？这可能有两个途径：途径一： DNA从细胞核内出来直接控制核糖体对蛋白质的合成。途径二：细胞核中的 DNA所携带的遗传信息通过中间介质传递到细胞质中，间接指导蛋白质的合成。1 RNA的结构和种类基本组成
2、单位：核糖核苷酸（4 种）（ 1）化学组成核糖组成物质：磷酸碱基： A、U（RNA特有）、 G、 C（2）空间结构：单链结构信使 RNA（ mRNA）：单链结构，携带遗传密码。（ 3）种类 转运 RNA(tRNA) ：三叶草结构，由一条 RNA折叠围绕而成，运载特定氨基酸。核糖体 RNA(rRNA)：核糖体的组成成分，与蛋白质结合成核糖体（ 4） DNA 与 RNA 的比较核酸DNARNA项目名称脱氧核糖核酸核糖核酸主要存在于细胞核，少数位主要位于细胞质，少数存在于分布于细胞质的线粒体、叶绿体细胞核化基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸学嘌呤腺嘌呤（ A）鸟嘌呤（ G）腺嘌呤（ A）鸟嘌呤（
3、G）组碱基胞嘧啶（ C）胸腺嘧啶（ T）胞嘧啶（ C）尿嘧啶（ U）嘧啶成五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构三类信使 RNA：转录遗传信息，翻分类通常只有一类译的模板转运 RNA：运输特定的氨基酸核糖体 RNA：核糖体的组成成分产生途径DNA复制、逆转录转录、 RNA复制遗传物质（生物体内无 DNA功能主要遗传物质时），辅助 DNA完成功能（生贮存、传递和表达遗传信息物体内有 DNA时）催化作用相同点：化学组成中都有磷酸及碱基A、C、G二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息联系： RNA是以 DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自 DNA
4、2遗传信息的转录（1）概念：在细胞核中，以DNA 的一条链为模板合成信使RNA 的过程（ 2）时间：个体生长发育的整个过程（在细胞的任何时间都可以进行）（ 3）场所：主要在细胞核（ 4）条件：模板： DNA 的一条链原料： 4 种核糖核苷酸酶：解旋酶、RNA 聚合酶能量： ATP（5）配对原则：遵循碱基互补配对原则，G-C、 C-G、 A-U 、T-A（ 6）过程： 4 个步骤 DNA 双链解开， DNA 双链的碱基得以暴露。游离的核糖核苷酸与供转录的DNA 的一条链上的碱基互补配对，两者以氢键结合在 RNA 聚合酶的作用下，新合成的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA 上合成的 mRNA 从
5、DNA 链上释放。而后，DNA 双链恢复（ 7）产物：一个单链 RNA （mRNA 、 tRNA 、 rRNA ）（ 8）意义：使 DNA 上的遗传信息传递到 mRNA以 DNA 为模板转录 RNA 的图解二、遗传信息的翻译1概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。2时间：个体生长发育的整个过程（在细胞的任何时间都可以进行）3场所：细胞质的核糖体4条件：模板： mRNA原料： 20 种氨基酸酶：能量： ATP5配对原则：遵循碱基互补配对原则，G-C、 C-G、 U-A 、 A-U6转运工具：转运RNA （tRNA ） tRNA 一般由 75 个
6、核苷酸组成，相对分子质量较低。 tRNA 比做翻译过程中的 “译员 ”，它可以 “认识 ”两种 “文字 ” mRNA上的密码子 “文字 ” 和氨基酸 “文字 ”。tRNA 功能：一是转运氨基酸，二是识别密码子。 tRNA 的 3 个与 mRNA 上的特定的三个碱基（密码子）配对的碱基叫反密码子 tRNA 有 61 种，一种 tRNA 只能转运一种氨基酸。 一种氨基酸可以对应一种或几种tRNA 。7过程： mRNA 合成后，通过核孔进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA 上的反密码子为 UAC ，与 mRNA 的碱基 AUG （密码子）互补配对，进入位点1。携带某种氨基酸的tRNA以同
7、样的方式进入位点2。甲硫氨酸与某种氨基酸形成肽键而转移到占据位点2 的tRNA上。核糖体读取下一个密码子，原占据位点1 的tRNA离开核糖体， 占据位点2 的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、 4，直至核糖体读取到mRNA 的终止密码。8产物：多肽链（从核糖体上脱离下来的多肽链，还要在相应的细胞器：内质网、高尔基体内加工，如盘曲、折叠、螺旋，最后合成具有一定空间结构的蛋白质分子。）9.意义： mRNA 的碱基排列顺序决定氨基酸的排列顺序，遗传信息得以表达。归纳：遗传信息与遗传密码存在的位置不同：遗传信息存在于基因中，指基因（DNA ）中
8、的碱基排列顺序遗传密码位于mRNA 上，指 mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基作用不同：遗传信息决定氨基酸的排列顺序是间接作用遗传密码直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序密码子概念： mRNA 上决定一个氨基酸的3 个相邻碱基。位置： mRNA种类： 64 种起始密码子：2 种， AUG 、 GUG ，也编码氨基酸61 种，编码氨基酸普通密码子：59 种，只编码氨基酸终止密码子：3 种， UAA 、 UGA 、 UAG ，不编码氨基酸只是终止信号特点：通用性：不同生物密码子基本相同，即公用一套密码子。说明生命有共同的起源。简并性：大多数氨基酸都可以具有多个密码子。不重叠：两个密码子间没有标
9、点符号，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。方向性：在mRNA 上按照一定方向进行读码。反密码子概念：与mRNA 分子中密码子互补配对的tRNA 上的 3 个碱基。位置： tRNA种类： 61 种，反密码子与61 种决定氨基酸的密码子对应。特点：反密码子的3 个碱基与相应的DNA 模板链上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基 T 的位置在 tRNA 上为 U 。蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构（以分泌蛋白合成为例）在生物个体发育过程中，基因是选择性表达的。即：同一生物不同组织器官、细胞中所含的基因相同，但选择性表达的基因不同，如胰岛素基因存在于肝细胞、脑细胞
10、、胰岛细胞等细胞中，但只在胰岛 B 细中表达，合成胰岛素。B原核生物与真核生物转录和翻译的场所和时间比较原核生物的转录和翻译均在细胞质进行，两个过程常紧密偶联，同时发生。真核生物的转录在细胞核，翻译在细胞质，先转录后翻译 DNA分子的复制、转录、翻译的比较时间复制细胞分裂 ( 有丝分裂和减数第一次分裂) 的间期转录个体生长发育的整个过程翻译场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4 种脱氧核苷酸4 种核糖核苷酸20 种氨基酸酶 (DNA解旋酶、DNA 酶 (RNA聚合酶等 ) 、条件聚合酶等 ) 、 ATPATP酶、 ATP、tRNA产物2 个双
11、链 DNA一个单链 RNA(mRNA、多肽链tRNA、rRNA)分别进入 2 个子代恢复原样 , 与非模板模板去向链重新绕成双螺旋分解成单个核苷酸DNA分子中结构半保留一个 mRNA上结合多特点边解旋边转录个核糖体 , 顺次合成边解旋边复制多条肽链碱基配对A-T、T-A、G-C、C-G A-U、T-A、G-C、C-DA-U、U-A、G-C、C-G遗传信息DNADNADNAmRNAmRNA蛋白质的传递意义使遗传信息从亲代表达遗传信息 , 使生物表现出各种性状传给子代三基因表达中相关数量计算1转录时形成的RNA 分子中的碱基数目是基因中碱基数目的1/22翻译过程中，蛋白质中氨基酸数目=tRNA 数目 =1/3mRNA碱基数目 =1/6DNA 碱基数目3计算中 “最多 ”和 “最少 ”的分析（ 1）翻译时， mRNA 上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA 上碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的 3 倍还要多一些。（ 2）基因或 DNA 上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6 倍还要多一些。（ 3）在回答有关问题时，应加上最多或最少等字如， mRNA 上有 n 个碱基，转录产生它的基因中至少有2n 个碱基，该 mRNA 指导合成的蛋白质中最多有n/3 个氨基酸。第 2 节 基因对性状的控制一中心法则的提出及其发展1提出者： 1957 年，克里克2内容图解：图示全过程称为；遗传
