1、四 基因的表達,（一）基因,1、對基因認(rèn)識的發(fā)展,（1）遺傳因子 （2） 基因位于染色體上，呈直線排列 ，染色體是基因的載體 （3）基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段（概念）,2、基因、染色體、DNA的關(guān)系,（1）一個染色體上一個DNA分子（未復(fù)制時或分裂剛結(jié)束時） （2）一個DNA分子上有很多基因（基因是決定生物性狀的基本單位） （3）一個基因含有成百上千個脫氧核苷酸 （4）不同基因含有不同遺傳信息,3 基因的功能,（1）通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，即傳遞遺傳信息 （2）使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)分子上，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀，即表達遺傳信息（基因的表達）,問題一：,通過DN

2、A的復(fù)制的研究，我們已經(jīng)知道：“子女像父母，就是由于父母把自己的DNA分子復(fù)制出一份傳給了子女的緣故”。那么，來自父母的DNA是通過什么方式在子女中得到表現(xiàn)的呢？,問題二：,生物體細(xì)胞核中染色體和DNA分子數(shù)是相對恒定，而生物的性狀卻是多種多樣的 。這如何解釋？,思維訓(xùn)練一：,F DNA,B 堿基,C,E 基因,A,H 染色體,D 脫氧核苷酸,G,(1)圖中A是_C是_G是_ (2)B有_種，名稱是_ (3)圖中D和E的關(guān)系是_ (4)圖中D和F的關(guān)系是_ (5)圖中E和F的關(guān)系是_ (6)圖中E和G的關(guān)系是_ (7)圖中F和H的關(guān)系是_,磷酸,脫氧核糖,蛋白質(zhì),四,A、T、C、G,D是E的基

3、本組成單位,D也是F的基本組成單位,略,E控制G的合成,H是F的主要載體,回憶幾個問題：,蛋白質(zhì)合成的場所是什么？ 基因主要存在于細(xì)胞的哪個部分？,遺傳信息是如何從細(xì)胞核傳到核糖體，從而控制蛋白質(zhì)合成的？,科學(xué)研究一：,1955年有人曾用洋蔥根尖和變形蟲進行實驗，如果加入RNA酶分解細(xì)胞中的RNA，蛋白質(zhì)合成就停止，而如果再加進了從酵母中提取出來的RNA，則又可重新合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)。,該實驗我們能得到什么樣的結(jié)論？,科學(xué)研究二：,1955年拉斯特（LasterGold）等人做變形蟲的換核實驗。實驗過程如下： A組變形蟲用同位素標(biāo)記的尿嘧啶核苷酸培養(yǎng)液來培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記的RNA分子首先在細(xì)胞核

4、中合成； B組變形蟲培養(yǎng)在未標(biāo)記的尿嘧啶核苷酸培養(yǎng)液中，變形蟲的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均未發(fā)現(xiàn)有標(biāo)記的RNA。 在適當(dāng)?shù)臅r候，用這兩組變形蟲進行核移植實驗。將A組變形蟲的細(xì)胞核移植到B組變形蟲的細(xì)胞質(zhì)中，將B組變形蟲的細(xì)胞核移植到A組變形蟲的細(xì)胞質(zhì)中，分別進行培養(yǎng)觀察。發(fā)現(xiàn)大部分標(biāo)記的RNA相繼從細(xì)胞核中移入細(xì)胞質(zhì)中。,此實驗?zāi)苷f明什么？,科學(xué)研究三：,Marmur和Duty利用DNARNA雜合技術(shù)、采用侵染枯草桿菌的噬菌體SP8為材料進行實驗。噬菌體SP8的DNA分子由兩條堿基組成很不平均的鏈構(gòu)成，其中一條鏈富含嘌呤，另一條互補鏈則富含嘧啶。因為嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的“重”鏈與富含嘧啶的“輕

5、”鏈在加熱變性后可用密度梯度離心分開。實驗者在SP8侵染后，從枯草桿菌中分離出RNA，分別與DNA的重鏈和輕鏈混合并緩慢冷卻。他們發(fā)現(xiàn)SP8侵染后形成的RNA只跟重鏈形成DNARNA的雜合分子。,此實驗說明DNA和RNA是怎樣的一種關(guān)系？,小 結(jié),RNA與蛋白質(zhì)合成有關(guān) RNA是在細(xì)胞核內(nèi)合成的，可能與DNA有關(guān)；并可以從細(xì)胞核內(nèi)向細(xì)胞核外移動。 RNA只能與DNA兩條鏈中的一條鏈的堿基互補配對。,那么我們是否可以想象出基因控制蛋白質(zhì)合成的大致過程 ？,基因控制蛋白質(zhì)合成的過程，可分為兩個步驟,第一步是基因的遺傳信息傳遞給RNA，此步可稱為“轉(zhuǎn)錄”；,第二步RNA移入細(xì)胞質(zhì)通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成來

6、表達信息，此步可稱為“翻譯”。,1 RNA的結(jié)構(gòu)、種類和功能,（1）RNA的結(jié)構(gòu)：組成單位是核糖核苷酸,A,C,腺嘌呤核糖核苷酸,胞嘧啶核糖核苷酸,核糖,核糖,U,尿嘧啶核糖核苷酸,核糖,G,鳥嘌呤核糖核苷酸,核糖,通常呈單鏈，,2、RNA的結(jié)構(gòu),注意：DNA分子與RNA分子的比較,規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),通常呈單鏈結(jié)構(gòu),脫氧核糖核苷酸,核糖核苷酸,A、G,A、G,C、T,C、U,脫氧核糖,核糖,磷 酸,磷 酸,因此，構(gòu)成核酸的堿基共5種，核苷酸共8種。,（種類）,RNA的種類：1）信使RNA（mRNA）DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，密碼子位于mRNA上。2）轉(zhuǎn)運RNA（tRNA），三葉草結(jié)構(gòu)，其頭端特定的三個堿

7、基叫反密碼子，尾端連接特定的氨基酸，蛋白質(zhì)合成中，運輸氨基酸。3）核糖體RNA（rRNA），與核糖體結(jié)合，是合在蛋白質(zhì)的場所。,二.基因控制蛋白質(zhì)的合成,（一）DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯,1. DNA的轉(zhuǎn)錄,a. DNA 解旋，以一條鏈為模板合成RNA,b. DNA與RNA的堿基互補配對：AU ; TA； CG； GC,c. 組成 RNA 的核糖核苷酸一個個連接起來,場所：,主要在細(xì)胞核,過程：,條件：,模板：DNA的一條鏈,酶： 解旋酶、RNA聚合酶,原料：四種核糖核苷酸,能量： ATP,結(jié)果： 形成一條mRNA,這樣：DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上,簡易動畫,mRNA,2 .翻譯,mRNA在

8、細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄形成，通過核孔進入細(xì)胞質(zhì)，在細(xì)胞質(zhì)中再進行翻譯,在細(xì)胞質(zhì)中,以mRNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程叫做翻譯,思考：基因中的堿基如何控制氨基酸的種類？ 信使上只有四種堿基，如何決定20種氨基酸？,密碼子：遺傳學(xué)上把信使RNA（mRNA）上決定一個氨 基酸的3個相鄰的堿基叫做一個密碼子,為什么三個相鄰堿基能決定一個氨基酸？,RNA有4種核苷酸，而氨基酸有20種，4種核苷酸如何決定20種氨基酸？,一種堿基決定一種氨基酸，只能決定 種氨基酸,二種堿基決定一種氨基酸，只能決定 種氨基酸；,三種堿基決定一種氨基酸，能夠決定 種氨基酸,。,運載工具：轉(zhuǎn)運 RNA（tRNA),反密

9、碼子,注意：一種tRNA只能攜帶一種氨基酸,（略）,場所：,細(xì)胞質(zhì)的核糖體上,過程：,條件：,模板：mRNA,原料：20種氨基酸,能量： ATP,結(jié)果： 多肽,翻譯,翻譯者：,轉(zhuǎn)運RNA ( tRNA ),例題1.若信使RNA上三個堿基為ACA,則它決定的氨基酸是。 例題2.若信使RNA為:AUG GCU UCU UUC,則 它決定的氨基酸順序為(查表可得),（1）密碼子在RNA上的排列是連續(xù)的。兩個密碼子之間沒有任何其他核苷酸予以隔 開。因此要正確地閱讀密碼必須從一個正確的起點開始，連續(xù)不斷地往下讀，直到終止信號出現(xiàn)。如果在密碼上加入一個或刪減一個堿基，這一點以后的密碼讀取將全部發(fā)生錯誤，如

10、基因突變。,密碼子表的特點,2）遺傳密碼具有兼并性的特點。遺傳密碼一共有64個，而生物體中氨基酸總共只有20個，因此多數(shù)氨基酸必定有幾個密碼與之對應(yīng)。如，與丙氨酸對應(yīng)的密碼有GCU、GCC、GCA、GCG。只有色氨酸及甲硫氨酸各只有一個密碼。遺傳密碼的兼并性特點，能減少生物基因突變造成的損害，有利于遺傳的穩(wěn)定性。,（3）密碼有專一性的特點。觀察密碼子表可知，氨基酸似乎只由前兩個堿基決定，第三個堿基的改變常不致于引起氨基酸的改變。,（4）啟動子與終止子。UAG、UAA及UGA不編碼任何氨基酸，是肽鏈合成的終止密碼。另外，AUG既是甲硫氨酸的密碼。又是肽鏈合成的起始密碼，所以肽鏈合成的第一個氨基酸

11、總是甲硫氨酸。所以與61種密碼子相對應(yīng)，應(yīng)有61種轉(zhuǎn)運RNA。,（5）密碼的通用性。課本中密碼子表所列密碼，無論對病毒還是原核生物或真核生物都是通用的，這是生物具有同一性的有力證據(jù)。但也有個別例外，如，UGA是一個“終止密碼”，不翻譯成任何氨基酸，但人線粒體DNA中密碼子UGA卻翻譯為色氨酸。AUA通常翻譯為異亮氨酸，而在人線粒體中卻翻譯為甲硫氨酸。,3遺傳信息、密碼子、遺傳性狀的辨析,遺傳信息：不同基因的脫氧核苷酸的排列順序（堿基順序）不同，因此，不同的基因就含有不同的遺傳信息。,密碼子：遺傳學(xué)上把信使RNA上決定一個氨基酸的3個相鄰堿基，叫做1個“密碼子”,遺傳性狀：是指由遺傳物質(zhì)所控制的

12、生物體表現(xiàn)出的各種形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理等方面的特征，主要由蛋白質(zhì)體現(xiàn)。,信息傳遞,DNA上的遺傳信息 （脫氧核苷酸的排列順序）,mRNA(核糖核苷 酸的排列順序),蛋白質(zhì) （特定的氨基 酸順序）,遺傳信息的傳遞只有這種模式嗎？,中心法則,DNA,RNA,蛋白質(zhì),基因?qū)π誀畹目刂?控制酶的合成來間接控制代謝過程而控制性狀,控制蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)而直接影響性狀,練習(xí),1、“遺傳信息”是指：（ ） A、 基因的脫氧核苷酸排列順序 B、DNA的堿基對排列順序 C、信使RNA的核苷酸排列順序 D、蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序,2、“密碼子”是指：（ ） A、核酸上特定排列順序的堿基 B、DNA特定排列順序的堿基 C

13、、信使RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基 D、轉(zhuǎn)運RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基,A,C,3.某基因中含有1200個堿基對，則由它控制合成的含有兩條肽鏈的蛋白質(zhì)分子中最多含有肽健的個數(shù)是 ( ) A198個 B398個 C400個 D798個,B,總結(jié)： 父母的性狀是通過什么方式在子女中得到表現(xiàn)的呢？,逆轉(zhuǎn)錄,RNA,DNA（基因）,蛋白質(zhì)（性狀）,轉(zhuǎn)錄,翻譯,中心法則及其補充,DNA復(fù)制,RNA復(fù)制,1、在信息的傳遞和表達過程中，哪些階段有“堿基互補配對原則”的體現(xiàn)？,2、上述 過程區(qū)別如何？,DNA的結(jié)構(gòu)；DNA的復(fù)制；遺傳信息的轉(zhuǎn)錄； 遺傳密碼的翻譯；逆轉(zhuǎn)錄時 RNA復(fù)制,討論歸納,脫氧核苷酸,核糖核苷酸,脫氧核苷酸,核糖核苷酸,氨基酸,DNA兩母鏈,DNA模板鏈,RNA鏈,RNA鏈,mRNA鏈,DNA,mRNA