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1、第四章第四章 基因的表达基因的表达1.基因指导蛋白质的合成2.基因对性状的控制第一节第一节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录（transcriptiontranscription） 在细胞核内，以在细胞核内，以DNADNA的的一条链一条链为模板，按照为模板，按照碱基互补配对的原则，碱基互补配对的原则，合成合成RNARNA的过程。的过程。为什么为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？RNA是另一类核酸，它的分子结构与是另一类核酸，它的分子结构与DNA相相似：它是由核苷酸连接而成的，核苷酸也含似：它是由核苷酸连接而成的，核苷酸也含有有
2、4种碱基，可以储存遗传信息。种碱基，可以储存遗传信息。RNA的碱基组成中没有碱基的碱基组成中没有碱基T（胸腺嘧啶），（胸腺嘧啶），而替换成碱基而替换成碱基U（尿嘧啶）。（尿嘧啶）。RNA是单链，比是单链，比DNA短，因此能够通过核孔，短，因此能够通过核孔，从细胞核转到细胞质中。从细胞核转到细胞质中。DNADNA片段片段UCAUG U UUAmRNAAG T AC A A A T TCATG T TT A12AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU1游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸RNARNA聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUUUAG T AC A
3、A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNADNAAG T AC A A A T UCAUG U UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔
4、进入细胞质通过核孔进入细胞质UCAUG U UUAmRNA转转 录录 过过 程程 总总 结结细胞核细胞核场所：场所：模板：模板：原料：原料：原则：原则：产物：产物：意义：意义：DNADNA的一条链的一条链4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸碱基互补配对原则碱基互补配对原则mRNAmRNA信息从信息从DNADNA传递到传递到RNARNA上上注意：区别于注意：区别于DNADNA的复制的复制 在细胞质中在细胞质中, ,以以mRNAmRNA为模板为模板, ,合成具有合成具有一一定氨基酸顺序定氨基酸顺序的蛋白质的过程的蛋白质的过程。二、翻译二、翻译（translationtranslation）密码子：密码子
5、：mRNAmRNA上决定氨基酸的上决定氨基酸的三个相三个相 邻的碱基邻的碱基。UCAUG U UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子特别提醒：特别提醒：a a、密码子共密码子共6464个，其中含有两个个，其中含有两个起始密码子，分别是起始密码子，分别是AUGAUG、GUGGUG。另。另外还有三个终止密码子外还有三个终止密码子UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA。有有6161个密码子决定氨基酸。个密码子决定氨基酸。b b、一个一个密码子只决定密码子只决定一种一种氨基酸氨基酸c c、一种一种氨基酸可以由氨基酸可以由多种多种密码子密码子决定。决定。A A U亮氨酸亮氨酸AC A
6、缬氨酸缬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸 tRNA tRNA UCAUG U UUAmRNAtRNA的种类很多，但每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。故tRNA有61种。tRNA上由很多碱基组成，其反密码子与密码子可以配对。细胞质的核糖体细胞质的核糖体 翻翻 译译 过过 程程 总总 结结场所：场所：原料：原料：工具：工具：模板：模板：原则：原则：产物：产物：2020种氨基酸种氨基酸tRNAtRNAmRNAmRNA碱基互补配对原则碱基互补配对原则多肽链多肽链阶段阶段项目项目转录（有解旋转录（有解旋）翻译（无解旋）翻译（无解旋）定义定义场所场所模板模板遗传信息传遗传信息传递的方向递的方向原料原料产物产
7、物在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成mRNA的过程。的过程。以信使以信使RNA为模板，合为模板，合成具有一定氨基酸顺序成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程的蛋白质的过程细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体DNA的一条链的一条链信使信使RNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质含含A、U、C、G的的4种核糖核苷酸种核糖核苷酸合成蛋白质的合成蛋白质的20种种氨基酸氨基酸信使信使RNA有一定氨基酸顺序的多肽有一定氨基酸顺序的多肽例题分析： 1.1.牛胰岛素由牛胰岛素由5151个氨基酸组成，控制该蛋白质合成的基因个氨基酸组成，控制该蛋白质合成的基因 中至少有多少个碱
8、基（不计终止密码）？中至少有多少个碱基（不计终止密码）？ 2.2.一个一个tRNAtRNA一端的三个碱基顺序是一端的三个碱基顺序是GAUGAU，它转运的是亮氨酸，它转运的是亮氨酸，决定此氨基酸的密码子是由哪个碱基序列转录而来？决定此氨基酸的密码子是由哪个碱基序列转录而来？CTAGATDNAC U AGAU 亮氨酸mRNAtRNA1个氨基酸6个碱基3个碱基3个碱基分析：分析：2 GAT答案：答案：1 306转转录录翻翻译译A密码子密码子丙氨酸丙氨酸氨基酸氨基酸转运转运RNAC信使信使RNAGGDNA双螺旋双螺旋CCGATA GGU根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下根据在蛋白质生物合成
9、中遗传信息传递的规律，在下面表格中填入相应的字母：面表格中填入相应的字母： CC练练 一一 练练(2003.(2003.全国全国) )真核生物染色体真核生物染色体DNADNA遗传信遗传信息的传递和表达过程息的传递和表达过程, ,在细胞质中进行的在细胞质中进行的是是( )( ) A. A.复制复制 B.B.转录转录 C.C.翻译翻译 D.D.转录和翻译转录和翻译CtRNAtRNA与与mRNAmRNA碱基互补配对的现象可出现碱基互补配对的现象可出现在真核细胞的在真核细胞的( )( )A A细胞核中细胞核中 B B核糖体上核糖体上C C核膜上核膜上 D D核孔处核孔处B(2007.(2007.青岛青
10、岛)DNA)DNA分子模板链上的碱基序分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表下表, ,则图则图20-2-220-2-2所示所示tRNAtRNA所携带的氨基所携带的氨基酸是酸是( )( )A A 赖氨酸赖氨酸 B B丙氨酸丙氨酸 C.C.半胱氨酸半胱氨酸 D D苏氨酸苏氨酸GCACGTACGTGC赖氨酸赖氨酸丙氨酸丙氨酸 半胱半胱氨酸氨酸苏氨苏氨酸酸C G UB遗传信息的传递规律（流动方向）遗传信息的传递规律（流动方向）转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质克里克的预见克里克的预见一、中心法则的提出及其发展一、中心法则的提出及其
11、发展P P6969资料分析资料分析 中心法则的发展中心法则的发展转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录中心法则实质上蕴涵着中心法则实质上蕴涵着_ _ _和和_这两这两类生物大分子之间的相互类生物大分子之间的相互_和相互作用。和相互作用。核酸核酸蛋白质蛋白质联系联系从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆DNADNA中插入了一段外来的中插入了一段外来的DNADNA序列，打乱序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能淀粉分支酶不能_蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高含量升高淀粉含量低的
12、豌豆由于失水淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩而显得皱缩编码淀粉分支酶的编码淀粉分支酶的 基因正常基因正常淀粉分支酶正常合成淀粉分支酶正常合成蔗糖合成为淀粉，蔗糖合成为淀粉， 淀粉含量升高淀粉含量升高淀粉含量高，有效保持淀粉含量高，有效保持 水分，豌豆显得圆鼓鼓水分，豌豆显得圆鼓鼓正常合成正常合成二、基因、蛋白质与性状的关系二、基因、蛋白质与性状的关系基因指导基因指导_的合成的合成基因控制生物体的基因控制生物体的_蛋白质蛋白质性状性状控制酪氨酸酶的控制酪氨酸酶的基因异常基因异常酪氨酸酶不能酪氨酸酶不能正常合成正常合成酪氨酸不能正常酪氨酸不能正常转化为黑色素转化为黑色素缺乏黑色素表现缺乏黑色素表
13、现为白化病为白化病 基因通过控制基因通过控制_的合成来控制代谢过程，进而控的合成来控制代谢过程，进而控 制生物体的制生物体的_酶酶性状性状间接控制间接控制编码血红蛋白的编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化基因中一个碱基变化血红蛋白的结构发生变化血红蛋白的结构发生变化红细胞成镰刀型红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血囊性纤维病囊性纤维病CFTR基因缺失3个碱基 CFTR蛋白结构异常，导致功能异常患者支气管内黏液增多黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染在大约在大约70%70%的此病患者中，编码一的此病患者中，编码一个跨膜蛋白（个跨膜蛋白（CFTRCFTR蛋白）的基因蛋白）的基因缺失
14、了缺失了3 3个碱基，导致个碱基，导致CFTRCFTR蛋白在蛋白在第第508508位缺少苯丙氨酸，进而影响位缺少苯丙氨酸，进而影响了了CFTRCFTR蛋白的结构，使蛋白的结构，使CFTRCFTR转运转运氯离子的功能异常，导致患者支氯离子的功能异常，导致患者支气管内黏液增多，管腔受阻，细气管内黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。肺功能严重受损。 基因还能通过控制蛋白质的基因还能通过控制蛋白质的_而而_ 控制生物体的控制生物体的_性状性状结构结构直接直接直接控制直接控制表现型表现型= =基因型基因型 + + 外界环境外界环境水毛茛水毛茛即表
15、现型是基因型与即表现型是基因型与环境相互作用的结果环境相互作用的结果。DNADNA的分布的分布主要在染色体上主要在染色体上细胞质内细胞质内细胞核遗传细胞核遗传细胞质遗传细胞质遗传生物的遗传生物的遗传（所以说，染（所以说，染色体是色体是DNADNA的主的主要载体）要载体）例：线粒体例：线粒体肌病肌病细胞质遗传细胞质遗传_孟德尔的遗传规律，孟德尔的遗传规律， 后代只表现出后代只表现出_的性状的性状_和和_中的中的DNADNA中的基因都称为中的基因都称为细胞质基因。细胞质基因。 线粒体线粒体DNADNA的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这些疾病多与脑部和肌肉有关，如：
16、些疾病多与脑部和肌肉有关，如：线粒体脑肌病：乳酸中毒，中风样发作综合症，母系遗传病。表现线粒体脑肌病：乳酸中毒，中风样发作综合症，母系遗传病。表现 为身材矮小、多毛、头痛、肌无力、运动诱发呕吐、癫痫发为身材矮小、多毛、头痛、肌无力、运动诱发呕吐、癫痫发 作、再发性脑损伤，并引起偏瘫、偏语作、再发性脑损伤，并引起偏瘫、偏语线粒体线粒体叶绿体叶绿体不符合不符合母本母本基因对性状的控制基因对性状的控制1. 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， 从而间接控制生物性状。从而间接控制生物性状。2. 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
17、接影响性状。DNADNA蛋白质蛋白质性状的关系性状的关系DNADNA的多样性的多样性蛋白质的多样性蛋白质的多样性生物界的多样性生物界的多样性决定决定导致导致根本原因根本原因直接原因直接原因/ /物质基础物质基础表现形式表现形式知识小结知识小结1 1、揭示生物体内遗传信息传递一般规、揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是（律的是（ ） A A基因的遗传定律基因的遗传定律 B B碱基互补配对原则碱基互补配对原则 C C中心法则中心法则 D D自然选择学说自然选择学说课堂巩固课堂巩固C C2.2.如果细胞甲比细胞乙如果细胞甲比细胞乙RNARNA的含量多，可能的的含量多，可能的原因有（）原因有（）A A、甲合成的蛋白质比乙多、甲合成的蛋白质比乙多 B B、乙合成的蛋白质比甲多、乙合成的蛋白质比甲多 C C、甲含的染色体比乙多、甲含的染色体比乙多 D D、甲含的、甲含的DNADNA比乙多比乙多A
