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1、第四章第四章 基因的表达基因的表达基因：有遗传效应的基因：有遗传效应的DNA片段片段 （1）与）与DNA的关系：的关系：基因是基因是DNA的片段，但必的片段，但必须具有具有遗传效效应（指具有复制、（指具有复制、转录、翻、翻译、重、重组突突变及及调控等功能），有的控等功能），有的DNA片段属片段属间隔区段，没有控制性状的作用，隔区段，没有控制性状的作用，这样的的DNA片段就不是片段就不是基因。基因。（2）与染色体的关系：）与染色体的关系：染色体是基因的染色体是基因的载体，基因在染色体，基因在染色体上呈体上呈线性排列性排列（3）与性状的关系：）与性状的关系：基因是决定生物性状的基本基因是决定生物性
2、状的基本单位位举例：豌豆高茎基因控制高的性状，使豌豆例：豌豆高茎基因控制高的性状，使豌豆长到大到大约2米高；豌豆矮茎基因控制矮的性状，使豌豆米高；豌豆矮茎基因控制矮的性状，使豌豆长到到约30厘米。厘米。噬菌体约有噬菌体约有360个基因，大肠杆菌约有个基因，大肠杆菌约有7500个基因，人约有个基因，人约有35000个基因。个基因。思考：染色体，思考：染色体，DNA、基因、脱氧核甘酸，遗传信息、基因、脱氧核甘酸，遗传信息的关系？的关系？DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸染色体染色体每条染色体上有一个每条染色体上有一个DNA分子分子每个每个DNA分子上分子上含有许多基因含有许多基因每个基因含有许每个
3、基因含有许多脱氧核苷酸多脱氧核苷酸染色体是染色体是DNA的的主要载体主要载体基因是有遗传效基因是有遗传效应的应的DNA片段片段基因中脱氧核苷酸基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表着的排列顺序代表着遗传信息遗传信息是主要的遗传物质是主要的遗传物质是遗传物质的结构和功能单位是遗传物质的结构和功能单位基因的表达基因的表达基因通基因通过指指导蛋白蛋白质的合的合成来控制性状的成来控制性状的过程。程。DNA（基因）（基因）蛋白质（性状）蛋白质（性状）？第一节第一节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成细胞核细胞核细胞质核糖体上细胞质核糖体上这需要通需要通过另一种核酸另一种核酸RNA 2、为什么、为什么RNA
4、适于作为适于作为DNA的信使？的信使？RNARNA也是由基本单位核苷酸组成，由也是由基本单位核苷酸组成，由核糖、磷酸、核糖、磷酸、含氮碱基：含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能共同组成，也能储存遗传信息。储存遗传信息。在在RNARNA和和DNADNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”A=UA=U，G=CG=C。RNARNA一般是一般是单链单链，而且比，而且比DNADNA短，因此能够通过核孔，从短，因此能够通过核孔，从细胞核细胞核转移转移到细胞质中到细胞质中。信使信使RNARNA（mRNA)mRNA)功能：将功能：将DNADNA的的遗传信息信息转录下来，下来，
5、传递至至细胞胞质中中的核糖体上，控制蛋白的核糖体上，控制蛋白质的合成。的合成。转运运RNARNA（tRNA)tRNA)种种类：多种：多种功能：功能：专一性（一性（专一一识别一种氨基酸的密一种氨基酸的密码子、子、转运运一种氨基酸）一种氨基酸）核糖体核糖体rRNArRNA；与核糖体的合成有关。与核糖体的合成有关。3、RNA的种类的种类4、DNA 中的遗传信息是怎样传给中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？的呢？(动画动画)转录转录：在：在细胞核细胞核内，以内，以DNA的一条链为模板，按照碱的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成基互补配对的原则合成RNA的的过程过程。TG C AC T A A T
6、 核孔核孔DNA双螺旋双螺旋细细胞胞质质细细胞胞核核DNA双螺旋双螺旋ACGTG A TTADNA双螺旋双螺旋TG C AC T A A T AGCUGACGUUUDNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNATG C AC T A A T RNA RNA 聚合酶聚合酶AGCAGACGUUUTG C AC T A A T AUAGCGACGUU组成组成RNARNA的核糖核的核糖核苷酸一个苷酸一个个连接起个连接起来来TG C AC T A A T A UAGCGACGUUTG C AC T A A T A UGAGCGCGUUGA UGAG
7、CGCUUAGCGCUUTG C AC T A A T TG C AC T A A T GA UGAAGCGCUTG C AC T A A T GA UGAAGCGCUUTG C AC T A A T GA UGA UAGCGCTG C AC T A A T GA UGA UA UCCTG C AC T A A T GA UGA UA U CTG C AC T A A T GA UGA UA U CDNADNA的一条单链的一条单链mRNATG C AC T A A T 细细胞胞质质细细胞胞核核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质ACGUG A UUATG C AC T A A
8、T ACGUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质转录小结转录小结场所场所:模板模板:原料原料:条件条件:产物产物:特点特点:细胞核细胞核DNA上基因的上基因的一条一条链链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸(A、G、C、U）需要酶需要酶（DNA解旋酶，解旋酶，RNA聚合酶）聚合酶）和和ATP单链的单链的mRNA碱基互补配对原则碱基互补配对原则（A=U,T=A; G=C,C=G）DNA 片段片段转录转录mRNA(密码子密码子)二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 1、 定义：定义： 在细胞质的核糖体上在细胞质的核糖体上,以游离在细胞以游离
9、在细胞质中的各种氨基酸原料，以质中的各种氨基酸原料，以mRNA为模板为模板合成具合成具有有一定氨基酸一定氨基酸顺序顺序的蛋白质的过程。的蛋白质的过程。 密码子密码子ACGUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 2、遗传密码：遗传密码： 遗传学上把遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做叫做“遗传密码遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱相邻的三个碱基基成为密码子。成为密码子。 d、一般一般一个一个密码子只和密码子只和一一种种氨基酸相对氨基酸相对应应 b、一种一种氨氨基酸可以和基酸可以和多个多个密码子密码
10、子相对应相对应 a、氨基酸的氨基酸的种类；种类；20种种密码子的种密码子的种类：类：64种种c、三个终止三个终止密码：密码：UAA、UAG、UGAAC U 天冬天冬酰氨酰氨反密码子反密码子AUG异亮异亮氨酸氨酸反密码子反密码子转运转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其分子结构呈三叶草形，其“叶柄叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片叶片”端有三个端有三个特殊的碱基称为特殊的碱基称为“反密码子反密码子”，能与，能与mRNAmRNA上的上的“密码密码子子”相识别。反密码子的种类：相识别。反密码子的种类：6161种。种。U A C甲硫氨酸甲硫氨
11、酸AC U天冬氨酸天冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬氨天冬氨酸酸核糖体核糖体ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天天冬氨酸ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬氨天冬氨酸酸AUG异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨异亮氨酸肽键肽键ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键ACGUG
12、A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAU A CAC UAUG甲硫氨甲硫氨酸酸天冬天冬氨酸氨酸异亮氨酸异亮氨酸4、翻译过程翻译过程：翻译小结翻译小结场所场所:模板模板:原料原料:条件条件:产物产物:原则原则:细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上以信使以信使RNA为模板为模板二十种氨基酸二十种氨基酸需要酶和需要酶和ATP多个多肽或蛋白质多个多肽或蛋白质密码子与反密码子配对密码子与反密码子配对,既碱基互补配对原则（既碱基互补配对原则（A=U，G=C）mRNA(密码子密码子)翻译翻译 蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译场所场所模板模板原料原料条
13、件条件产物产物信息流向信息流向原则原则细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体DNA的一条链的一条链以信使以信使RNA为模板为模板四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸特定的酶和特定的酶和ATP单链的信使单链的信使RNA特定氨基酸顺序特定氨基酸顺序的蛋白质的蛋白质DNA的一条链与的一条链与mRNA配对配对mRNA与与tRNA配对配对DNA RNARNA 蛋白质蛋白质DNA 片段片段转转录录RNA翻翻译译蛋白质蛋白质遗传信息传递方向遗传信息传递方向逆转录逆转录中心法则中心法则对应的氨基酸序列的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸氨酸
14、赖氨酸脯氨氨酸脯氨酸酸1、已知一段、已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？你能写出对应的氨基酸序列？2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？事实说明什么？ 说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。上是统一的。思考和讨论：思考和讨论：3、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什、生物表现出多样性的
15、根本原因和直接原因是什么？么？根本原因：根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。列顺序不同。直接原因：氨基酸的种类，数目和排列顺直接原因：氨基酸的种类，数目和排列顺序不同，肽链的空间结构不同。序不同，肽链的空间结构不同。思考和讨论思考和讨论DNA的碱基数：的碱基数：mRNA的碱基数：密的碱基数：密码子：蛋白子：蛋白质中氨基酸数中氨基酸数6n:3n:n:n。 （6:3:1:1）4、DNA的碱基数、的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？三者之间有何数量关系？说明：因为说明：因为基因中存在又终止密码子基因中存在又终
16、止密码子等片段，实际上基等片段，实际上基因（因（DNA）上所含有的碱基数要大于）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目或氨基酸数目小于小于n。因此一般题目中带有。因此一般题目中带有“至少至少”或或“最多最多”字样。字样。nDNA3n3n3n转录转录翻译翻译信使信使RNA蛋白质蛋白质4、某一多肽链共有、某一多肽链共有100个氨基酸，则控制个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有合成该肽链的基因中的碱基数至少有A、600 B、300 C、297 D、594基因碱基：信使基因碱基：信使RNA碱基：氨基酸数目碱基：氨基酸数目=（双链）（双链） （单链）（单链）6 3 ： 1小结：小结：基因指
17、导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成1、RNA和和DNA的区别的区别一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录2、为什么、为什么RNA适于作为适于作为DNA的信使？的信使？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译3、RNA的种类的种类4、遗传信息的转录过程。、遗传信息的转录过程。2、遗传密码、遗传密码1、翻译的定义、翻译的定义3、反密码子、反密码子4、翻译的过程、翻译的过程DNA上的基因上的基因mRNA的的蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列 遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码生物性状生物性状转录转录翻译翻译前后联系前后联系真核细胞中复制、转录、翻译的比较真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNA复制复制转录转
18、录翻译翻译时间时间场所场所模板模板原料原料酶酶能量能量原则原则特点特点产物产物（遗传信息）（遗传信息）（遗传密码）（遗传密码）（生物性状）（生物性状）细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核细胞核DNA的两条链均为模板的两条链均为模板四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNA聚合酶等聚合酶等ATPA-T、G-C半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制2个子代个子代DNA分子分子生长发育过程生长发育过程细胞核细胞核基因的一条链为模板基因的一条链为模板四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸RNA聚合酶等聚合酶等ATPA-U、T-AG-C ，C-G边解旋边转录边解旋边转录1个信使个信使RNA生长发育过程生长发育过程细胞质细
19、胞质mRNA为模板为模板二十种氨基酸二十种氨基酸特定的酶等特定的酶等ATPmRNA与与tRNA配对配对 A-U, G-C多个特定氨基酸顺序的多个特定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质RNA和和DNA的区别的区别项目 RNA DNA名称组成基本单位结构存在部位功能核糖核酸核糖核酸脱氧脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核糖核苷酸核苷酸脱氧脱氧（核糖）（核糖）核苷酸核苷酸一般为单链一般为单链一般为双链一般为双链主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中 C、H、O、N、P 核糖、磷酸、核糖、磷酸、含氮碱基：含氮碱基：A、G、C、U C、H、O、N、P 脱氧脱氧核糖、磷酸、核糖、磷酸、 含氮
20、碱基：含氮碱基：A、G、C、T传递传递遗传信息遗传信息携带携带遗传信息遗传信息1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ）A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、42、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ）A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4练习：练习：3、已知一段信使、已知一段信使RNA上有上有12个个A和和G，该信使，该信使RNA上共有上共有30个碱基，那么转录成信使个碱基，那么转录成信使RNA的的这一段这一段DNA分子中应有分子中应有C和和T（ ）A、12 B、18 C、24 D、304、一个双链
21、、一个双链DNA分子中碱基分子中碱基A占占30%，其转录，其转录成的信使成的信使RNA上的上的U为为35%，则信使，则信使RNA上的上的碱基碱基A为（为（ ）A、30% B、35% C、40% D、25%5、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题空白并回答问题DNA双链双链CAG信使信使RNAA转运转运RNAGAG氨基酸氨基酸丙氨酸丙氨酸A链链B链链C链链D链链1、丙氨酸的密码子是、丙氨酸的密码子是 ，决定合成该氨基，决定合成该氨基酸的酸的DNA上的碱基是上的碱基是 。2、第二个氨基酸是、第二个氨基酸是 ，（查密码表），（查密码表）3、 链
22、为转录的模板链，遗传密码子存链为转录的模板链，遗传密码子存在于在于 链上。链上。TUGCACGTUGC半胱氨酸半胱氨酸AC基因对性状的控制基因对性状的控制:1.通过控制酶的合成来控制代谢过程通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生从而控制生物性状的物性状的.例例1：圆粒豌豆：圆粒豌豆淀粉分支酶的淀粉分支酶的基因正常基因正常淀粉淀粉分支酶含量正常分支酶含量正常淀粉含量高淀粉含量高吸水多吸水多饱满饱满皱粒豌豆皱粒豌豆淀粉分支酶的淀粉分支酶的基因异常基因异常淀粉分支酶淀粉分支酶缺乏缺乏淀粉含量低淀粉含量低吸水少吸水少皱缩皱缩例例2：酪氨酸酶的：酪氨酸酶的基因异常基因异常酪氨酸酶缺少酪氨酸酶缺少黑色黑色素缺少素缺少白化白化2.通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状.例例1：课本：课本P70图图49例例2，人的血红蛋白基因正常，人的血红蛋白基因正常血细胞圆饼状血细胞圆饼状 血红蛋白基因异常血红蛋白基因异常血细胞镰刀形血细胞镰刀形贫血贫血注意：基因与性状的关系并不都是简单注意：基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。的线性关系。例：水毛茛，人的身高等例：水毛茛，人的身高等基因决定，环境影响基因决定，环境影响生物性状生物性状
