1、高二生物基因的結(jié)構(gòu)教案示例第三章 第二節(jié) 基因的結(jié)構(gòu)教學(xué)模式：小組討論探究學(xué)習(xí)。課時安排：一課時教學(xué)手段：實物投影儀，印制相關(guān)的文字資料。教學(xué)過程：1基因的概念，何謂遺傳效應(yīng)？2基因的分子結(jié)構(gòu)。1）原核細胞的基因結(jié)構(gòu)教師展示原核細胞的基因結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生認識其中分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)，在編碼區(qū)重要的一個結(jié)合位點是RNA聚合酶結(jié)合點。2）真核細胞的基因結(jié)構(gòu)教師展示真核細胞的基因結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的特點，并將它與原核細胞進行對比。總結(jié)真核細胞編碼區(qū)的特點是編碼區(qū)是間隔的，不連續(xù)的。3思考：唾液淀粉酶和胃蛋白酶的基因存在于人體的什么細胞中？為什么細胞含基本相同的基因，但只有唾液腺細胞中合成唾液淀粉酶

2、、胃腺細胞中合成胃蛋白酶呢？能明白基因的結(jié)構(gòu)不僅包括能轉(zhuǎn)錄成信使RNA的片段，還應(yīng)具有調(diào)控序列。4分析材料，了解人類基因組研究教師指導(dǎo)學(xué)生活動提供材料，學(xué)生分組討論這些資料。材料一人類基因組計劃是人類歷史上第一次由全世界各國不分大小、不分強弱，所有科學(xué)家一起執(zhí)行的科研項目。實施人類基因組計劃伊始，發(fā)達國家具有遠見的科學(xué)家即號召全球各個國家的政府都重視這一項目，并號召全世界科學(xué)家共同參與，建議所有的進展、所有的數(shù)據(jù)、所有的實驗資源應(yīng)隨時公布于眾，讓全世界所有國家兔費享用。在實施過程中，各國科學(xué)家精誠合作、共享材料、共享數(shù)據(jù)，共同攻關(guān)。這在人類自然科學(xué)史上，是史無前例的。人類基因組計劃與另兩個有全

3、球性意義的項目，即曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃相比，更顯示了人類的諧同與進步。材料二人類基因組計劃（Human Genome Project， HGP）也稱人類基因測序計劃，主要目標(biāo)是完成對人類的基因組的所有堿基序列的測定，闡明人體中全部基因的位置、結(jié)構(gòu)、功能、表達、調(diào)控方式及致病突變的全部信息。材料三20世紀(jì)70年代的人類疾病的“基因論”之說，無疑是人類基因組計劃的主要思路。不僅疾病與基因有關(guān)，人類的生存、出生、生長都與基因有關(guān)，都與DNA的序列有關(guān)。正如著名的諾貝爾獎獲得者、意大利的杜伯克在他發(fā)表的一篇文章，即后來被稱為“人類基因組計劃”的“標(biāo)書”之中寫的：人類的DNA序列是人類的真諦

4、。這個世界上發(fā)生的一切，都與之息息相關(guān)。正如杜伯克說的：既然大家都知道基因的重要性，那我們就只有兩種選擇，一是“零敲碎打”，大家都去“個體作業(yè)”，去研究自己“喜歡”的，認為是重要的基因。而另一種選擇呢？則是前所未有的大膽說法：從整體上來搞清楚人類的整個基因組，集中力量先認識人類的所有基因。資料四1989年美國成立“國家人類基因組研究中心”。諾貝爾獎獲得者、 DNA分子雙螺旋模型提出者沃森（Jwaston）出任第一任主任。1990年，歷經(jīng)5年辯論之后，美國國會批準(zhǔn)美國的“人類基因組計劃”于同年10月1日正式啟動。美國的人類基因組計劃總體規(guī)劃是：擬在15年內(nèi)至少投入30億美元，進行對人類全基因組的

5、分析。此計劃在1993年作了修改，其主要內(nèi)容包括：人類基因組的基因圖構(gòu)建與序列分析；人類基因的鑒定；基因組研究技術(shù)的建立；人類基因組研究的模式生物；信息系統(tǒng)的建立。此外，還有人類基因組研究的社會、法律與倫理問題，交叉學(xué)科的技術(shù)訓(xùn)練，技術(shù)的轉(zhuǎn)讓，研究計劃外延等共9方面的內(nèi)容。資料五：人類基因組草圖也僅僅是草圖1990年首先在美國啟動的“人類基因組計劃”是為了測定組成人類基因組的核苷酸序列。人類基因組大約由30億個堿基對組成，打個比方，就像是一部由30億個由ATCG四個字母交替組成的大書。這個計劃的目的，就是要知道這四個字母的排列順序。但是由于技術(shù)的原因，在測序之前，需要先把這本書撕成許多個片斷分

6、別閱讀，然后再把這些片斷拼接起來恢復(fù)成一本完整的書。所謂完成了“工作草圖”，這僅僅指的是初步把這些片斷拼湊了起來，里面還有空白和錯誤，并不是一本完整準(zhǔn)確的書。即使在兩三年以后得到了完整的書，也絕不意味著就讀懂了這本書。知道了基因組序列并不是就破譯人類基因的奧秘。人類基因組絕大部分是沒有功能意義的DNA序列，只有少部分是有意義的，包括了大約十萬個基因。在獲得基因組完整序列之后，下一步的工作，是把其中的全部基因找出來。只有找到了這十萬個基因，了解了其編碼的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和基本功能以及基因調(diào)控的機制，才可以說初步破譯了人類基因的奧秘，這是極其艱巨的工作，目前已從基因組序列找出來的人類基因已有三萬多個，

7、但是能跟被編碼的蛋白質(zhì)對上號的，也不過數(shù)千個。最樂觀的估計，沒有幾十年的時間，不可能初步完成這項破譯，而如果要把所有蛋白質(zhì)的相互關(guān)系研究透徹，那要花上更長久的時間。即使到了這個遙遙無期的時刻，也絕不意味著我們完全掌握了人類遺傳的奧秘。人類基因組計劃是源于一個并不恰當(dāng)?shù)挠^念，以為存在著一種典型的純粹的人，可以用少數(shù)幾個人（塞來拉公司用的是5個不同種族的人）的基因組來代表人類基因組。但是人類的遺傳有著無限多的變異性?；虻淖儺愡h多于蛋白質(zhì)的變異，并不存在一本單一的基因標(biāo)準(zhǔn)“密碼本”。如果將某些個特定個體的遺傳當(dāng)成了人類遺傳的標(biāo)準(zhǔn)而忽視了人類遺傳的多樣性，是極其危險的。人類基因組的完整序列，無疑能成

8、為遺傳學(xué)研究的重要工具，至少，它有助于我們更快速地鑒定、克隆人類基因，特別是那些已先在別的生物中發(fā)現(xiàn)的基因。但是，人類基因組序列所起的作用是相當(dāng)有限的。就像一張地圖，它能給旅行者帶來很大的便利，卻不能保證就能達到目的地。何況還存在著無數(shù)不盡相同的地圖。人類基因組序列的獲得，只是全面破譯人類遺傳奧秘的起點，而不是結(jié)束。自叩問基因時代的爭論方舟子著 P35。資料六：六國科學(xué)家公布人類基因組細節(jié)研究成果新華網(wǎng)華盛頓2月11日專電（記者吳偉農(nóng)）人類基因計劃、美國塞萊拉遺傳信息公司、美國科學(xué)雜志和英國自然雜志聯(lián)合宣布，繼科學(xué)家去年繪制成功人類基因組工作框架圖之后，他們又繪制出了更加準(zhǔn)確、清晰、完整的人類

9、基因組圖譜，對人類基因的面貌有了新的發(fā)現(xiàn)：一、基因數(shù)量少得驚人。一些研究人員曾經(jīng)預(yù)測人類約有14萬個基因，但塞萊拉公司將人類基因總數(shù)定在26383萬到39114萬個之間。如果最終確定出的基因數(shù)在這個范圍內(nèi)，比如3萬個左右，那么，人類只比果蠅多大約1.3萬個基因。塞萊拉公司的科學(xué)家測出的序列準(zhǔn)確地覆蓋了基因組的95，并已經(jīng)確定了所有基因的2/3，平均測序精度為99.96。二、人類基因組中存在“熱點”和大片“荒漠”，人類基因組序列中所謂的“荒漠”就是包含極少或根本不包含基因的部分，基因組上大約14的區(qū)域是長長的、沒有基因的片段。基因密度在第17、第19和第22號染色體上最高，在X染色體，第4、第1

10、8號和Y染色體上相對貧瘠。三、35.3的基因組包含重復(fù)的序列。這意味著所有這些重復(fù)序列，即原來被認為的“垃圾DNA”應(yīng)該被進一步研究。事實上，第19號染色體57是重復(fù)的。除了重復(fù)片段，科學(xué)家還鑒定了210萬個人與人之間不同的基因序列，這些序列被稱為“單核苷酸多態(tài)性”，它們通常是無害的。四、地球上人與人之間99.99的基因密碼是相同的。研究發(fā)現(xiàn)，來自不同人種的人比來自同一人種的人在基因上更為相似。在整個基因組序列中，人與人之間的變異僅為萬分之一。在談到這一發(fā)現(xiàn)的意義時，科學(xué)雜志總編肯尼迪說，塞萊拉科學(xué)家揭示的人類基因組面貌是一項出色的成就，它代表了所有迄今完成的最準(zhǔn)確的人類基因組，也為人類醫(yī)學(xué)新

11、發(fā)展提供了嶄新的、激動人心的前景。學(xué)生活動學(xué)生分組閱讀、討論上述資料。教師活動教師提出具體問題，并用實物投影儀投射在大屏幕上。1.人類基因組計劃于哪年啟動？耗資多少？有哪些國家參與？2.人類基因組計劃的研究對象是什么？3.耗此巨資意義何在？我國有什么必要參與其中？4. 2000年6月26日宣布的“人類基因組草圖”完成的是什么？是不是如同中國青年報（2000年6月27日）所言“人類基因密碼破譯”？5.某報道說，當(dāng)某科學(xué)家被記者問到，以后是否可能用轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造出從事特殊服務(wù)的“新人類”，如不吃不拉埋頭苦干的轉(zhuǎn)基因奴隸時，他斷言“這是可能的！”（南方周未2000年7月7日）你的意見呢？6.由于人類

12、基因組計劃的實施，某科學(xué)家預(yù)言：“不久的幾年內(nèi)，人們將看到一份描述人類自身的說明書，它是一本完整地講述人體構(gòu)造和運轉(zhuǎn)情況的指南，屆時危害人類健康的5 000種遺傳病以及與遺傳密切相關(guān)的癌癥、心血管疾病、關(guān)節(jié)炎、糖尿病、高血壓、精神病等，都可以得到早期診斷和治療。你同意此種說法嗎？ 重點提示：1基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，此中遺傳效應(yīng)是指能轉(zhuǎn)錄為mRNA，繼而翻譯為蛋白質(zhì)，或轉(zhuǎn)錄為核糖體RNA、轉(zhuǎn)運RNA的功能。2原核生物的基因結(jié)構(gòu)包括編碼區(qū)與非編碼區(qū)（即調(diào)控序列）。3編碼區(qū)上游的非編碼區(qū)中有重要的RNA聚合酶結(jié)合位點。4真核生物的基團結(jié)構(gòu)與原核生物的基因結(jié)構(gòu)基本相似，只是編碼區(qū)是間隔的、不連

13、續(xù)的，可編碼蛋白質(zhì)的序列（即外顯子）被不能編碼蛋白質(zhì)的序列（即內(nèi)含子）隔開。而且外顯子序列在整個基因中所占的比例較小。5關(guān)于人類基因組計劃要明確：研究對象是人體的22對常染色體和兩條性染色體上的全部基因，研究內(nèi)容是得到四張圖，啟動時間是1990年，共有美英法德日中六個參與國，我國承擔(dān)其中1的測序任務(wù)。2000年6月26日頒布的基因組草圖不等于人類基因組的全部堿基序列。6了解我國科學(xué)家除了積極參與國際人類基因組的研究外，還積極開展水稻與家豬基因序列的研究以及中華民族基因組若干位點基因結(jié)構(gòu)的研究。 板書設(shè)計：教案點評：21世紀(jì)是生物技術(shù)的世紀(jì)，其中基因的概念頻繁出現(xiàn)在各種媒體中，學(xué)生已經(jīng)可以通過互

14、聯(lián)網(wǎng)接觸到較多的關(guān)于生物技術(shù)與基因的多方面資料，本節(jié)的教學(xué)可以讓學(xué)生認真地閱讀教材，并補充較多的閱讀資料可以幫助學(xué)生復(fù)習(xí)關(guān)于DNA與基因。 DNA的轉(zhuǎn)錄與翻譯的知識，增加課堂內(nèi)的信息量。教師提出具體的教學(xué)目標(biāo)，也能較好地保證教學(xué)效果。關(guān)于人類基因組計劃應(yīng)給學(xué)生一個科學(xué)的概念，不能滿足于報紙上的宣傳，不能僅讓學(xué)生有一個含糊的了解，要糾正媒體宣傳上的某些錯誤，要讓學(xué)生了解基因組計劃的艱巨性，充分估計人類基因組計劃完成以后對人類生活可能造成的影響，理性思考科學(xué)進步的意義與價值。擴展資料基因概念的發(fā)展基因作為遺傳學(xué)中的專用術(shù)語，其概念每發(fā)展一步都意味著遺傳學(xué)乃至整個生物學(xué)的一次革命和突破，其內(nèi)容的每次

15、豐富和充實都凝聚著生物學(xué)家的滴滴心血?；蚋拍畹奶岢鲞z傳學(xué)的奠基人孟德爾（Gregor Johann Mendel 18221884），在布爾諾的奧古斯丁教派修道院的菜園里，揮灑了8年的汗水，于1865年2月在奧地利自然科學(xué)學(xué)會會議上報告了自己植物雜交研究結(jié)果，第二年在奧地利自然科學(xué)學(xué)會年刊上發(fā)表了著名的植物雜交試驗的論文。文中指出，生物每一個性狀都是通過遺傳因子來傳遞的，遺傳因子是一些獨立的遺傳單位。這樣把可觀察的遺傳性狀和控制它的內(nèi)在的遺傳因子區(qū)分開來了，遺傳因子作為基因的雛形名詞誕生了?？梢哉f，遺傳因子實際上是孟德爾根據(jù)其實驗結(jié)果所虛擬假想的某種東西，從那時起遺傳學(xué)家踏上了尋找基因?qū)嶓w的

16、艱難歷程。1903年薩頓（W.S. Sutton 18771916）和鮑維里（T.Boveri 18621915）兩人注意到在雜交試驗中遺傳因子的行為與減數(shù)分裂和受精中染色體的行為非常吻合，他們作出遺傳因子位于染色體上的薩頓-鮑維里假想。這種假想可以很好地解釋孟德爾的兩大規(guī)律，在以后的科學(xué)實驗中也得到了證實，即被稱為遺傳的染色體理論。1909年丹麥遺傳學(xué)家約翰遜（W.Johansen 18591927）在精密遺傳學(xué)原理一書中提出基因概念，以此來替代孟德爾假定的遺傳因子。從此，基因一詞一直伴隨著遺傳學(xué)發(fā)展至今?；蚪Y(jié)構(gòu)和功能的探索摩爾根（Thoman Hunt Morgan 18661945）和

17、他的學(xué)生們利用果蠅作了大量的潛心研究。1926年他的巨著基因論出版，從而建立了著名的基因?qū)W說，他還繪制了著名的果蠅基因位置圖，首次完成了當(dāng)時最新的基因概念的描述，即基因以直線形式排列，它決定著一個特定的性狀，而且能發(fā)生突變并隨著染色體同源節(jié)段的互換而交換，它不僅是決定性狀的功能單位，而且是一個突變單位和交換單位。至此，人們對基因概念的理解更加具體和豐富了。但基因到底是何物?其物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成怎樣?它是怎樣決定遺傳性狀的?當(dāng)時一無所知。自從1900年孟德爾定律重新發(fā)現(xiàn)后，基因怎樣控制性狀的問題引起了許多遺傳學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過他們孜孜以求的努力，又出現(xiàn)了一批重要成果。如1941年比德爾（G.W

18、. Beadle 1903）和塔特姆（E.L. Tatum 19091975）提出一個基因一個酶學(xué)說，證明基因通過它所控制的酶決定著代謝中生化反應(yīng)步驟，進而決定生物性狀。1949年鮑林（L.C.Pauling1901）與合作者在研究鐮刀型細胞貧血癥時推論基因決定著多肽鏈的氨基酸順序，這樣20世紀(jì)40年代末至20世紀(jì)50年代初，基因是通過控制合成特定蛋白質(zhì)以控制代謝決定性狀原理變得清晰起來。1944年艾弗里（O.T. Avery 18771955）、麥卡蒂（M.McCarty 1911）等人發(fā)表了關(guān)于轉(zhuǎn)化因子的重要論文，首次用實驗明確證實：DNA是遺傳信息的載體。1952年赫爾希（A.D. He

19、rshey）和蔡斯（M.M. Chase 1927）進一步證明遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)。1953年美國分子生物學(xué)家沃森（J.D. Watson）和英國分子生物學(xué)家克里克（F.H.C. Crick）通力協(xié)作，根據(jù)X射線衍射分析，提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，進一步說明基因成分就是DNA，它控制著蛋白質(zhì)合成?；虮举|(zhì)的確定為分子遺傳學(xué)發(fā)展拉開了序幕。1957年法國遺傳學(xué)家本滋爾（Benzer）以T4噬菌體作為研究材料分析了基因內(nèi)部的精細結(jié)構(gòu)，提出了順反子學(xué)說。這個學(xué)說打破了過去關(guān)于基因是突變、重組、決定遺傳性狀的三位一體概念及基因是最小的不可分割的遺傳單位的觀點，從而認為基因為DNA分子上

20、一段核苷酸順序，負責(zé)著遺傳信息傳遞，一個基因內(nèi)部仍可劃分若干個起作用的小單位，即可區(qū)分成順反子、突變子和重組子。一個作用子通常決定一種多肽鏈合成，一個基因包含一個或幾個作用子。突變子指基因內(nèi)突變的最小單位，而重組子為最小的重組合單位，只包含一對核苷酸。所有這些均是基因概念的偉大突破。關(guān)于基因的本質(zhì)確定后，人們又把研究視線轉(zhuǎn)移到基因傳遞遺傳信息的過程上。在20世紀(jì)50年代初人們已懂得基因與蛋白質(zhì)間似乎存在著相應(yīng)的聯(lián)系，但基因中信息怎樣傳遞到蛋白質(zhì)上這一基因功能的關(guān)鍵課題在20世紀(jì)60年代至20世紀(jì)70年代才得以解決。從1961年開始，尼倫伯格（M.W. Nirenberg）和科拉納（H.G. K

21、horana）等人逐步搞清了基因以核苷酸三聯(lián)體為一組編碼氨基酸，并在1967年破譯了全部64個遺傳密碼，這樣把核酸密碼和蛋白質(zhì)合成聯(lián)系起來。然后，沃森和克里克等人提出的中心法則更加明確地揭示了生命活動的基本過程。1970年特明（H.M. Temin）以在勞斯肉瘤病毒內(nèi)發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶這一成就進一步發(fā)展和完善了中心法則，至此，遺傳信息傳遞的過程已較清晰地展示在人們的眼前。過去人們對基因的功能理解是單一的即作為蛋白質(zhì)合成的模板。但是1961年法國雅各布（F. Jacob）和莫諾（J.L. Monod）的研究成果，又大大擴大了人們關(guān)于基因功能的視野。他們在研究大腸桿菌乳糖代謝的調(diào)節(jié)機制中發(fā)現(xiàn)了有些基因不

22、起合成蛋白質(zhì)模板作用，只起調(diào)節(jié)或操縱作用，提出了操縱子學(xué)說。從此根據(jù)基因功能把基因分為結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因和操縱基因?；蚋拍畹倪M一步發(fā)展70年代后，基因的概念隨著多學(xué)科滲透和實驗手段日新月異又有突飛猛進的發(fā)展，主要有以下幾個方面。1、基因具重疊性。1977年桑格（F. Sanger）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，根據(jù)大量研究事實繪制了共含有5375個核苷酸的X174噬菌體DNA堿基順序圖，第一次揭示了遺傳的一種經(jīng)濟而巧妙的編排-B和E基因核苷酸順序分別與A和D基因的核苷酸順序的一部分互相重疊。當(dāng)然它們各有一套讀碼結(jié)構(gòu)，且基因末端密碼也有重疊現(xiàn)象（A基因終止密碼子TGA和C基因起始密碼子ATG重疊2個核苷酸；

23、D基因的終止密碼子TAA與J基因起始密碼子ATG互相重疊1個核苷酸，順序為TAATG）2、內(nèi)含子和外顯子。人們在研究小雞卵清蛋白基因時發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)錄形成的mRNA只有該基因長度的1/4，其原因是基因中一些間隔序列的轉(zhuǎn)錄物在RNA成熟過程中被切除了。這些間隔序列叫內(nèi)含子，基因中另一些被轉(zhuǎn)錄形成RNA的序列叫外顯子。小雞的卵清蛋白基因中至少含7個內(nèi)含子。因而從基因轉(zhuǎn)錄效果看，基因由外顯子和內(nèi)含子構(gòu)成。3、管家基因和奢侈基因。具有相同遺傳信息的同一個體細胞間其所利用的基因并不相同，有的基因活動是維持細胞基本代謝所必須的，而有的基因則在一些分化細胞中活動，這正是細胞分化、生物發(fā)育的基礎(chǔ)。前者稱為管家基因，

24、而后者被稱為奢侈基因。4、基因的游動性。早在20世紀(jì)40年代美國遺傳學(xué)家麥克林托克（B.McClintock）在玉米研究中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座因子，直至1980年夏皮羅（J.Shapiro）等人證實了可移位的遺傳基因存在，說明某些基因具有游動性。為此，這位玉米夫人榮獲了1983年度諾貝爾獎。所有這些成果無疑給基因概念中注入鮮活科學(xué)的內(nèi)容，幫助人們揭開層層面紗去更加全面了解基因的真面目。時代在發(fā)展，科學(xué)在進步，基因概念的深入發(fā)展，必將對人類的文明進步產(chǎn)生強大的推動作用。結(jié)構(gòu)基因的結(jié)構(gòu)人類結(jié)構(gòu)基因4個區(qū)域：編碼區(qū)，包括外顯子與內(nèi)含子；前導(dǎo)區(qū)，位于編碼區(qū)上游，相當(dāng)于RNA5末端非編碼區(qū)（非翻譯區(qū)）；尾部區(qū)，位于

25、RNA3編碼區(qū)下游，相當(dāng)于末端非編碼區(qū)（非翻譯區(qū)）；調(diào)控區(qū)，包括啟動子和增強子等?；蚓幋a區(qū)的兩側(cè)也稱為側(cè)翼順序。1外顯子和內(nèi)含子 大多數(shù)真核生物的基因為不連續(xù)基因（interruptesd或discontinuous gene）。所謂不連續(xù)基因就是基因的編碼順序在DNA分子上是不連續(xù)的，被非編碼順序所隔開。編碼的順序稱為外顯子（exon），是一個基因表達為多肽鏈的部分；非編碼順序所稱為內(nèi)含子（intron）,又稱插入順序（intervening sequence,IVS）。內(nèi)含子只轉(zhuǎn)錄，在前mRNA(pre-mNRA)時被剪切掉。如果一個基因有幾個內(nèi)含子，一般總是把基因的外顯子分隔成n+1部

26、分。內(nèi)含子的核苷酸數(shù)量可比外顯子多許多倍。2外顯子內(nèi)含子接頭每個外顯子和內(nèi)含子接頭區(qū)都有一段高度保守的一致順序（consensus seqence）,即內(nèi)含了5末端大多數(shù)是GT開始，3末端大多是AG結(jié)束，稱為GT-AG法則，是普遍存在于真核基因中RNA剪接的識別信號。3側(cè)翼順序在第一個外顯子和最末一個外顯子的外側(cè)是一段不被翻譯的非編碼區(qū)，稱為側(cè)翼順序（flanking sequence）。側(cè)翼順序含有基因調(diào)控順序，對該基因的活性有重要影響。4啟動子 啟動子（promoter）包括下列幾種不同順序，能促進轉(zhuǎn)錄過程：（1）TATA框（TATA box）：其一致順序為TATAATAAT。它約在基因轉(zhuǎn)

27、錄起始點上游約-30-50bp處，基本上由A-T堿基對組成，是決定基因轉(zhuǎn)錄始的選擇，為RNA聚合酶的結(jié)合處之一，RNA聚合酶與TATA框牢固結(jié)合之后才能開始轉(zhuǎn)錄。（2）CAAT框（CAAT box）：其一致順序為GGGTCAATCT，是真核生物基因常有的調(diào)節(jié)區(qū)，位于轉(zhuǎn)錄起始點上游約-80-100bp處，可能也是RNA聚合酶的一個結(jié)合處，控制著轉(zhuǎn)錄起始的頻率。（3）GC框（GC box）：有兩個拷貝，位于CAAT框的兩側(cè)，由GGCGGG組成，是一個轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)，有激活轉(zhuǎn)錄的功能。此外，RNA聚合酶負責(zé)轉(zhuǎn)錄tRNA的DNA和5SrDNA，其啟動子位于轉(zhuǎn)錄的DNA順序中，稱為下游啟動子。5增強子在真核

28、基因轉(zhuǎn)錄起始點的上游或下游，一般都有增強子（enhancer）,它不能啟動一個基因的轉(zhuǎn)錄，但有增強轉(zhuǎn)錄的作用。此外，增強子順序可與特異性細胞因子結(jié)合而促進轉(zhuǎn)錄的進行。研究表明，增強子通常有組織特異性，這是因為不同細胞核有不同的特異因子與增強子結(jié)合，從而對基因表達有組織、器官、時間不同的調(diào)節(jié)作用。例如人類單拷貝胰島素基因5末端上游約250 bp處有一組織特異性增強子，在胰島細胞中有一特異因子可作用于該區(qū)以增強胰島素基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，其它組織中無此因子，這是何以胰島素基因只有在胰島細胞中才得以很好表達的原因。6終止子在一個基因的末端往往有一段特定順序，它具有轉(zhuǎn)錄終止的功能，這段終止信號的順序稱為終

29、止子（termianator）。終止子的共同順序特征是在轉(zhuǎn)錄終止點之前有一段回文順序，約7-20核苷酸對?；匚捻樞虻膬蓚€重復(fù)部分分由幾個不重復(fù)堿基對的不重復(fù)節(jié)段隔開，回文順序的對稱軸一般距轉(zhuǎn)錄終止點16-24bp。在回文順序的下游有6-8個A-T對，因此，這段終止子轉(zhuǎn)錄后形成的RNA具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)，并具有與A互補的一串U，因為A-U之間氫健結(jié)合較弱，因而RNA/DNA雜交部分易于拆開，這樣對轉(zhuǎn)錄物從DNA模板上釋放出來是有利的，也可使RNA聚合酶從DNA上解離下來，實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄的終止。人類基因組計劃的概述一、人類基因組計劃的由來在人類剛剛進入 世紀(jì)的時候，回顧過去一百年中所取得的輝煌成就，最激動人心

30、的偉大創(chuàng)舉之一就是和曼哈頓原子彈計劃、人類登月計劃一起被譽為本世紀(jì)科學(xué)史上三個里程碑的人類基因組計劃 (Human Genome Project, HGP)。這一人類歷史上最偉大的工程從討論到實施經(jīng)歷了十幾年的時間。1984年, 在美國Alta Utah 召開的專業(yè)會議上，一些科學(xué)家已開始討論對人類基因組 進行全序列分析的前景。1985 年5 月，在美國加州的 Santa Cruz 由 Robert Sinsheimer 組織的專門會議上，提出了測定人基因組全順序的動議.1986年，美國生物學(xué)家、諾貝爾獎獲得者Renato Dulbecco 在Science上發(fā)表短文首次提出人類基因組計劃的設(shè)

31、想，并建議組織國家級和國際級的項目來進行這方面的研究。1986年3月， 美國能源部在召開的一次專門會議上， 正式提出實施測定人類基因組全順序的計劃。1988年4月，國際人類基因組織（HUGO）成立。1988年10月美國能源部和美國國立衛(wèi)生研究院達成協(xié)議，共同管理和實施這一計劃。1990年10月由美國國會批準(zhǔn)正式啟動 研究，隨后法國、英國、意大利、德國、日本等也相繼宣布開始各自的 研究。中國于1987年在863計劃中開始設(shè)立人類基因組研究課題。二、人類基因組計劃的目標(biāo)人類基因組計劃是一項國際性的研究計劃。它的目標(biāo)是通過以美國為主的全球性的國際合作，在大約15年的時間里完成人類24條染色體的基因組

32、作圖和DNA全長序列分析，進行基因的鑒定和功能分析。人類基因組計劃的科學(xué)產(chǎn)品將是一個人類遺傳信息數(shù)據(jù)庫，將是一本指導(dǎo)人類進化的說明書。 人類基因組計劃的最終目標(biāo)就是確定人類基因組所攜帶的全部遺傳信息，并確定、闡明和記錄組成的人類基因組的全部DNA序列。有人將HGP比作一張20世紀(jì)的生命（生物學(xué)）周期表，因為它一改經(jīng)典分子生物學(xué)零敲碎打地研究個別基因的習(xí)慣，而力求在細胞水平上解決基因組的問題，同時研究10萬個基因及其產(chǎn)物，以建立對生命現(xiàn)象的整體認識。三、人類基因組研究的應(yīng)用人類基因組計劃的成果不僅可以揭示人類生命活動的奧秘，而且人類6千多種單基因遺傳性疾病和嚴(yán)重危害人類健康的多基因易感性疾病的致

33、病機理有望得到徹底闡明，為這些疾病的診斷、治療和預(yù)防奠定基礎(chǔ)。同時，人類基因組計劃的實施還將帶動醫(yī)藥業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生極其巨大的經(jīng)濟效益和無法估量的社會效益。要想完成這樣一個雄心勃勃的計劃，必須要發(fā)展一系列新的實驗技術(shù)及手段為科學(xué)家、醫(yī)生及其他研究者所共享，從而使研究成果能夠盡快的服務(wù)于公眾。日新月異的生物醫(yī)學(xué)研究是人類基因組計劃的另一受益者。隨著計劃的不斷發(fā)展，將培養(yǎng)出能熟練使用研究工具、利用知識資源、從事使整個人類的健康水平不斷提高的生物學(xué)家。自從人類基因組計劃一開始，人們就清楚地認識到獲得和利用這些遺傳學(xué)知識對個人、社會都具有重大意義。社會也形成了許多關(guān)于公眾和專業(yè)討論

34、的政策機構(gòu)，參與人類遺傳學(xué)研究與倫理、法律及社會有關(guān)問題的分析。1、 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（1）對特殊疾病基因的確定人體的各種器官系統(tǒng)和組織常受到各種特殊疾病的侵襲，這些疾病對人類健康關(guān)系重大，但通過常規(guī)醫(yī)療手段無法進行診斷和治療。通過認識這些疾病的基因序列及確定發(fā)生了規(guī)律性改變的DNA片段，為這類疾病的診斷和治療提供了可能。比如，杜興肌營養(yǎng)不良、慢性肉芽腫、視網(wǎng)膜母細胞瘤、亨廷頓氏舞蹈癥和家族性早老年癡呆癥等基因就是依賴于人類基因組計劃的實施。各種人類基因組圖譜會使尋找與特定遺傳疾病有關(guān)的基因的工作變得容易。以限制性內(nèi)切酶酶切片段長度多態(tài)性（RFLPs）為基礎(chǔ)的精細遺傳連鎖圖譜將很快地使與疾病有

35、關(guān)的位點定位在染色體亞區(qū)上成為可能。利用DNA克隆庫和限制酶切圖譜，人們可以對正常的患者的DNA進行有效的分析比較，達到對某一疾病的基因進行定位的目的。人類基因組的DNA全序列將有助于證實假定存在的所有基因，可為分析病人DNA樣品的序列提供一個數(shù)據(jù)庫。（2）有利于優(yōu)生和產(chǎn)前診斷人類對基因組的了解會推動對遺傳性疾病的診斷和預(yù)防。隨著分離到的疾病基因的增多，以DNA為基礎(chǔ)的診斷會更為普遍。醫(yī)生和遺傳學(xué)家可以通過基因檢測，識別出帶有遺傳疾病的胚胎細胞，比如：囊性纖維變性和鐮狀細胞性貧血。在不久的將來，胎兒期的檢測也許能夠預(yù)測一般的常見病，比如：肥胖癥、抑郁癥和心臟病等。應(yīng)用遺傳座位專一性的分子探針，

36、可檢測出疾病基因的攜帶者，將使父母了解其子女出現(xiàn)遺傳缺陷的危險程度。（3）加強對癌癥的認識和治療癌癥的高死亡率嚴(yán)重地威脅著人類生命。癌癥是由于細胞生長失控造成的。分子遺傳學(xué)研究表明，細胞分裂的失控是因為特定基因的異常造成的。遺傳的缺陷通常會使人體對特定的癌癥具有高的易感性。尋找與癌癥相關(guān)的基因的研究是當(dāng)前醫(yī)學(xué)研究的熱點之一。人類基因組計劃將會大大地促進這方面的研究。一旦確定了易感基因，就可以進行癌前或早期癌癥的特殊監(jiān)護和治療。盡管，人類對癌癥的認識已有很大的進步，但是仍然存在著許多問題。何種正常蛋白質(zhì)參與了細胞生長？這類蛋白質(zhì)的改變?nèi)绾问辜毎l(fā)展成腫瘤，進而擴散到遠處的器官？這些變化的遠遺傳機

37、制是什么？人體腫瘤的癌基因或癌轉(zhuǎn)移有關(guān)基因的類型如何？這些問題的解決將依賴于人類基因組計劃的研究。（4）有利于醫(yī)學(xué)生物學(xué)的研究確定人類基因組中的轉(zhuǎn)座子（transposon）、逆座子(retroposon)和病毒殘余序列的分布,了解有關(guān)病毒基因組侵染人類基因組的情況, 可指導(dǎo)人類有效地利用病毒載體進行基因治療.對染色體和個體之間的多樣性的研究結(jié)果可被廣泛用于基因診斷、個別識別、親子鑒定、組織配型、發(fā)育進化等許多醫(yī)療、司法和人類學(xué)的研究中.研究DNA的突變、重排和染色體斷裂等, 了解疾病的分子機制, 包括遺傳性疾病、易感性疾病、放射性疾病和感染性疾病引發(fā)的分子病理學(xué)改變及其進程, 為這些疾病的預(yù)

38、后以及分子水平上的診斷、預(yù)防和治療提供依據(jù).2、在基礎(chǔ)理論研究方面的應(yīng)用（1）確定人類基因組中基因的序列、組織和物理位置，有利于研究基因的功能以及它們相互之間在表達和調(diào)控機制方面的聯(lián)系。（2）了解轉(zhuǎn)錄和剪接調(diào)控元件的結(jié)構(gòu)與位置，有助于從整個基因組結(jié)構(gòu)的宏觀水平上理解基因轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控。（3）從整體上了解染色體結(jié)構(gòu)，包括各種重復(fù)序列以及非轉(zhuǎn)錄框架序列的大小。了解各種重復(fù)序列和非轉(zhuǎn)錄序列在染色體結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制、基因轉(zhuǎn)錄和表達調(diào)控中的影響和作用。（4）研究空間結(jié)構(gòu)對基因調(diào)控的作用。有些基因表達的調(diào)控序列與被調(diào)控基因從直線距離上看，似乎相距較遠，但若從整個染色體的空間結(jié)構(gòu)上看則恰恰處于最佳的調(diào)控

39、位置。因此有必要從三維空間的角度來研究真核基因的調(diào)控。（5）研究正常基因與突變基因的差別，會幫助闡明與正常的生理學(xué)和疾病發(fā)生都有關(guān)的新的生化和細胞學(xué)機制。盡快地確定出疾病基因，能使研究者對該基因的蛋白產(chǎn)物及其細胞生物學(xué)效應(yīng)進行深入的研究。（6）有利于確立有重要功能意義的基因組組構(gòu)的特征。 人類染色體含有許多不是基因的片段， 一些特定片段對細胞分裂前染色體復(fù)制和確保染色體組正確地分配到兩個子細胞中是不可缺少的。 這些片段的性質(zhì)及行使功能的機制鮮為人知，人類基因組的物理圖譜將為探討這些特定片段性質(zhì)及作用的實驗打下基礎(chǔ)。（7）發(fā)現(xiàn)新的基因和蛋白質(zhì)。迄今僅有少數(shù)參與正常和疾病的人類基因被確定。對人類基

40、因組作圖和測序?qū)_定出大量新的人類基因及其編碼的蛋白質(zhì)。另外，物理圖譜將有助于對那些已大體定位在染色體上，但尚未分離出的基因進行精確定位。3、在生物學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用（1）生物進化研究人類基因組記載著人類的進化史。如果知道了人和其它生物基因組的全序列，就有可能追溯出人類基因的起源。因為所有哺乳動物有著相似的蛋白質(zhì)譜，所以哺乳動物之間的差異主要表現(xiàn)在受控的基因表達的時間、表達的水平，以及細胞類型專一的調(diào)控信號等方面。人胚胎的有序發(fā)育需要特定的場所和時間的活化，使多潛能細胞成為新類型的細胞，這一過程至少部分地受控于位于基因附近的調(diào)節(jié)順序。這些順序在其活化的基因中大多是同源的。對人類基因組進行順序分

41、析，并將與其它哺乳動物進行比較，將使我們能確定出大量的調(diào)節(jié)順序。此外，我們將了解基因調(diào)控的規(guī)律，及其在人從其它哺乳動物分化出來的過程中在分子水平上所發(fā)生的變化。人類基因組研究的目的，不是為了單純地積累數(shù)據(jù)，而是要揭示大量數(shù)據(jù)中所蘊藏的內(nèi)在規(guī)律，從而更好地認識和保護生命。對基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的大量分析表明，生命體基因組所含的基因數(shù)量與基因編碼的蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位數(shù)存在著較大的差距，前者為105，后者僅為103左右。說明數(shù)量有限的蛋白質(zhì)編碼區(qū)段的倍增、重排和融合，產(chǎn)生了大量含有多個模塊的復(fù)合基因，構(gòu)成了龐大而復(fù)雜的人類基因組所編碼序列。如果把一個基因比作一個個體，那些起源于同一祖先，在不同生物

42、體中行使同一功能的基因群就可比作為一個門類，這些類似的基因被稱為直向同源物（Ortholog）。 另一方面，同一生物體中由同一基因復(fù)制而產(chǎn)生的多個蛋白質(zhì)的基因稱為橫向同源物（Paralog）。-珠蛋白、-珠蛋白和肌紅蛋白的基因就是典型的Paralog的例子，它們是由脊椎動物中的祖先珠蛋白基因復(fù)制而來的。近年來， 由于基因資料的驟增，人們發(fā)現(xiàn)所有生物體中都富含Paralog的關(guān)系。（2）分子考古研究真核生物基因組中，編碼序列僅占一小部分，而絕大部分的序列是非編碼序列。其中相當(dāng)于轉(zhuǎn)座元件的重復(fù)序列家族又占據(jù)了相當(dāng)大的一部分。轉(zhuǎn)座元件可以通過RNA中間產(chǎn)物的逆轉(zhuǎn)錄，或DNA自身的切割和整合來完成轉(zhuǎn)座

43、功能。已知的轉(zhuǎn)座因子可分為四類：短散在元件（SINE）、長散在元件（LINE）、長末端重復(fù)順序逆轉(zhuǎn)錄病毒樣元件和DNA轉(zhuǎn)座子。研究表明，在人類基因組中存在著11x105個Alu順序（一種SINE）和59x104個Linel順序（一種LINE）。另外，基因組中某些不確定的系列可能也是由散在的重復(fù)系列組成，只是這些重復(fù)系列已相當(dāng)退化而難以識別。有人推測，若能識別出退化的重復(fù)系列，則有可能50的人基因組和50以上的鼠基因組是由重復(fù)序列組成的。重復(fù)序列可能具有以下功能：（1）作為特異組織表達基因調(diào)控區(qū)內(nèi)的重復(fù)序列；（2）通過易化同源重組、轉(zhuǎn)座或倒位重塑基因組結(jié)構(gòu)；（3）可能與基因組外現(xiàn)象（親代印跡、位

44、置作用的多樣性等）有關(guān)。由于重復(fù)序列出現(xiàn)和持續(xù)的年代可由種系之間的比較來確定，它們可作為一種很有價值的時間標(biāo)志，用于分子考古學(xué)的有關(guān)復(fù)雜基因位點的研究。真核細胞的基因結(jié)構(gòu)在遺傳學(xué)上通常將能編碼蛋白質(zhì)的基因稱為結(jié)構(gòu)基因。真核生物的結(jié)構(gòu)基因是斷裂的基因。一個斷裂基因能夠含有若干段編碼序列，這些可以編碼的序列稱為外顯子。在兩個外顯子之間被一段不編碼的間隔序列隔開，這些間隔序列稱為內(nèi)含子。每個斷裂基因在第一個和最后一個外顯子的外側(cè)各有一段非編碼區(qū)，有人稱其為側(cè)翼序列。在側(cè)翼序列上有一系列調(diào)控序列(圖1)。調(diào)控序列主要有以下幾種：在5端轉(zhuǎn)錄起始點上游約2030個核苷酸的地方，有TATA框(TATA bo

45、x)。 TATA框是一個短的核苷酸序列，其堿基順序為TATAATAAT。TATA框是啟動子中的一個順序，它是RNA聚合酶的重要的接觸點，它能夠使酶準(zhǔn)確地識別轉(zhuǎn)錄的起始點并開始轉(zhuǎn)錄。當(dāng)TATA框中的堿基順序有所改變時，mRNA的轉(zhuǎn)錄就會從不正常的位置開始。在5端轉(zhuǎn)錄起始點上游約7080個核苷酸的地方，有CAAT框(CAAT box)。CAAT框是啟動子中另一個短的核苷酸序列，其堿基順序為GGCTCAATCT。CAAT框是RNA聚合酶的另一個結(jié)合點，它的作用還不很肯定，但一般認為它控制著轉(zhuǎn)錄的起始頻率，而不影響轉(zhuǎn)錄的起始點。當(dāng)這段順序被改變后，mRNA的形成量會明顯減少。在5端轉(zhuǎn)錄起始點上游約10

46、0個核苷酸以遠的位置，有些順序可以起到增強轉(zhuǎn)錄活性的作用，它能使轉(zhuǎn)錄活性增強上百倍，因此被稱為增強子。當(dāng)這些順序不存在時，可大大降低轉(zhuǎn)錄水平。研究表明，增強子通常有組織特異性，這是因為不同細胞核有不同的特異因子與增強子結(jié)合，從而對不同組織、器官的基因表達有不同的調(diào)控作用。例如，人類胰島素基因5末端上游約250個核苷酸處有一組織特異性增強子，在胰島素細胞中有一種特異性蛋白因子，可以作用于這個區(qū)域以增強胰島素基因的轉(zhuǎn)錄。在其他組織細胞中沒有這種蛋白因子，所以也就沒有此作用。這就是為什么胰島素基因只有在胰島素細胞中才能很好表達的重要原因。在3端終止密碼的下游有一個核苷酸順序為AATAAA，這一順序可

47、能對mRNA的加尾(mRNA尾部添加多聚A)有重要作用。這個順序的下游是一個反向重復(fù)順序。這個順序經(jīng)轉(zhuǎn)錄后可形成一個發(fā)卡結(jié)構(gòu)(圖2)。發(fā)卡結(jié)構(gòu)阻礙了RNA聚合酶的移動。發(fā)卡結(jié)構(gòu)末尾的一串U與轉(zhuǎn)錄模板DNA中的一串A之間，因形成的氫鍵結(jié)合力較弱，使mRNA與DNA雜交部分的結(jié)合不穩(wěn)定，mRNA就會從模板上脫落下來，同時，RNA聚合酶也從DNA上解離下來，轉(zhuǎn)錄終止。AATAAA順序和它下游的反向重復(fù)順序合稱為終止子，是轉(zhuǎn)錄終止的信號。真核細胞基因結(jié)構(gòu)功能生物學(xué)的前沿課題著名生物學(xué)家威爾遜早在世紀(jì)年代就提出“一切生物學(xué)關(guān)鍵問題必須在細胞中找尋”。細胞是一切生命活動結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，細胞生物學(xué)是研

48、究細胞生命活動基本規(guī)律的科學(xué)。 據(jù)此間光明日報近日報道，細胞生物學(xué)的研究范圍廣泛，其核心可歸結(jié)為遺傳和發(fā)育問題。遺傳是在發(fā)育中實現(xiàn)的，而發(fā)育又要以遺傳為基礎(chǔ)。當(dāng)前細胞生物學(xué)的主要發(fā)展趨勢是用分子生物學(xué)及物理、化學(xué)方法，深入研究真核細胞基因組的結(jié)構(gòu)及其表達的調(diào)節(jié)和控制，以期從根本上揭示遺傳和發(fā)育的關(guān)系，以及細胞衰老、死亡和癌變的原因等基本生物問題，并為把遺傳工程技術(shù)應(yīng)用到高等生物，改變其遺傳性提供理論依據(jù)。世紀(jì)年代以來，分子生物學(xué)取得很大進展，這些進展促進了細胞結(jié)構(gòu)和功能調(diào)控在分子水平上的研究。 目前對細胞研究在方法學(xué)上的特點是高度綜合性，使用分子遺傳學(xué)手段，對新的結(jié)構(gòu)成分、信號或調(diào)節(jié)因子的基因

49、分離、克隆和測序，經(jīng)改造和重組后，將基因（或蛋白質(zhì)產(chǎn)物）導(dǎo)入細胞內(nèi)，再用細胞生物學(xué)方法，如激光共聚焦顯微鏡、電鏡、免疫細胞化學(xué)和原位雜交等，研究這些基因表達情況或蛋白質(zhì)在活細胞或離體系統(tǒng)內(nèi)的作用。分子遺傳學(xué)方法和細胞生物學(xué)的形態(tài)定位方法緊密結(jié)合，已成為當(dāng)代細胞生物學(xué)研究方法學(xué)上的特點。另一方面，用分子遺傳學(xué)和基因工程方法，如重組技術(shù)、同源重組和轉(zhuǎn)基因動植物等，對高等生物發(fā)育的研究也取得出乎意料的驚人進展。對高等動物發(fā)育過程，從卵子發(fā)生、成熟、模式形成和形態(tài)發(fā)生等方面，在基因水平的研究正全面展開并取得巨大進展。 自從“人類基因組計劃”實施以來，取得了出乎意料的迅速進展。年月，國際人類基因組計劃發(fā)

50、布了“人類基因組工作框架圖”，可稱之為“人類基因草圖”，這個草圖實際上涵蓋了人類基因組以上的信息。從“人類基因組工作框架圖”中我們可以知道這部“天書”是怎樣寫的和用什么符號寫的。年月，包括中國在內(nèi)的六國科學(xué)家發(fā)布人類基因組圖譜的“基本信息”，這說明人類現(xiàn)在不僅知道這部“天書”是用什么符號寫的，而且已經(jīng)基本讀懂了這部“天書”。其他典型生物的基因組研究有的已經(jīng)完成，有的正在進行。在對從低等到高等的不同生物門類的基因組、調(diào)控基因群，以及發(fā)育調(diào)控模式比較研究的基礎(chǔ)上，已開始對發(fā)育和進化的關(guān)系進行探索。在基因和細胞水平，對遺傳、發(fā)育和進化關(guān)系的探索已展現(xiàn)出樂觀的前景。“后基因組時代”的生物學(xué)任務(wù)是基因組

51、功能的研究，即對細胞的基因表達譜和蛋白質(zhì)譜的研究，這些都將從根本上影響未來細胞生物學(xué)的發(fā)展趨向。正如過去各種生命現(xiàn)象的奧秘都要從細胞的結(jié)構(gòu)和功能活動中尋求解答一樣，目前對細胞的結(jié)構(gòu)和功能，也要從基因組的結(jié)構(gòu)和功能活動中尋求解答。基因、細胞和發(fā)育將是貫穿細胞生物學(xué)研究的主線。 真核細胞基因組結(jié)構(gòu)及其功能調(diào)控，是未來細胞生物學(xué)研究的核心問題。另一方面是基因產(chǎn)物如何構(gòu)建細胞結(jié)構(gòu)，以及如何調(diào)節(jié)和行使細胞功能。細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)將在對這兩方面的研究中結(jié)合在一起，構(gòu)成新世紀(jì)細胞生物學(xué)研究的主要內(nèi)容分子細胞生物學(xué)。典型例題1以下關(guān)于基因結(jié)構(gòu)中“與RNA聚合酶結(jié)合位點”的說法錯誤的是（ ）A“與RNA聚合

52、酶結(jié)合位點”即是起始密碼B“與RNA聚合酶結(jié)合位點”是轉(zhuǎn)錄RNA時與RNA聚合酶的一個結(jié)合點C“與RNA聚合酶結(jié)合位點”能夠使酶準(zhǔn)確地識別轉(zhuǎn)錄的起始點并開始轉(zhuǎn)錄。D“與RNA聚合酶結(jié)合位點”在轉(zhuǎn)錄m RNA時，起調(diào)控作用?！窘馕觥拷獯鹪擃}需從如下三個方面入手分析：起始密碼是m RNA開始的三個相鄰堿基，翻譯時，對應(yīng)特定的甲硫氨酸或纈氨酸。啟動子是基因中的一段堿基序列，對轉(zhuǎn)錄m RNA起調(diào)控作用，是RNA聚合酶結(jié)合的位點。啟動子是RNA聚合酶的重要接觸點，當(dāng)RNA聚合酶與啟動子結(jié)合后，能準(zhǔn)確地識別轉(zhuǎn)錄的起始點并開始轉(zhuǎn)錄。解答該題時，很容易出現(xiàn)的思維障礙是易把啟動子與起始密碼混淆。排除障礙可采用下

53、列方法：分清位置。起始密碼存在于m RNA中，啟動子存在于基因中。區(qū)分功能。起始密碼是翻譯的開始，是肽鏈的延長時的第一個氨基酸的位點；啟動子在轉(zhuǎn)錄時，司RNA聚合酶的結(jié)合，控制m RNA的形成。【答案】 A2真核細胞的一個基因只能編碼一種蛋白質(zhì)，以下說法正確的是（ ）A它的編碼序列只含一個外顯子一個內(nèi)含子B它的編碼序列只含一個外顯子和多個內(nèi)含子C它的編碼序列只含多個外顯子和一個內(nèi)含子D它的編碼序列可含若干個外顯子和內(nèi)含子【解析】解答該題需從如下三個方面入手分析：通常情況下，真核細胞中一個基因只能編碼一種蛋白質(zhì)。真核細胞中基因的編碼區(qū)是間隔的，不連續(xù)的，可分外顯子和內(nèi)含子。外顯子與內(nèi)含子相間存在

54、，外顯子比內(nèi)含子數(shù)目多一個，不同的基因其外顯子和內(nèi)含子數(shù)目不同。解答該題時，很容易出現(xiàn)的思維障礙是對基因結(jié)構(gòu)中外顯子與內(nèi)含子相間存在，且外顯子多于內(nèi)含子理解不透。排除障礙可采取下列方法：畫一個真核細胞基因結(jié)構(gòu)圖，理解外顯子與內(nèi)含子存在情況。按照外顯子比內(nèi)含子多一個的規(guī)律去分析各選項?！敬鸢浮緿3基因是由（ ）A編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分組成B外顯子和內(nèi)含子兩部分組成CRNA聚合酶結(jié)合位點、外顯子、內(nèi)含子組成DRNA聚合酶結(jié)合位點、外顯子組成【解析】此題考查的是基因結(jié)構(gòu)的知識。解答此類題目須從以下三方面分析：明確原核細胞的基因結(jié)構(gòu)，明確真核細胞的基因結(jié)構(gòu)，明確原核細胞和真核細胞基因結(jié)構(gòu)的共同點。題干

55、中并未明確是原核細胞的基因，還是真核細胞的基因，實際要考查的就是原核細胞同真核細胞基因結(jié)構(gòu)的共同點，選項中B、C、D均不是原核細胞同真核細胞基因結(jié)構(gòu)的共同點，應(yīng)選A。解答此類題目易出現(xiàn)的障礙：不能準(zhǔn)確掌握基礎(chǔ)知識。排除障礙的方法是：準(zhǔn)確掌握基礎(chǔ)知識運用比較的方法，在同中求異、在異中求同?！敬鸢浮緼4人的一種凝血因子基因，有個堿基對，能夠編碼2552個氨基酸，試計算，凝血因子基因中外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例？從此比例中可以得出什么結(jié)論？【解析】此題涉及到真核細胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達的知識。解答此類題目須從以下三方面分析：mRNA上的三個相鄰堿基（密碼子）決定一個氨基酸，mRNA是由DNA（基因）的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄來的，通過計算，只能計算出基因中編碼區(qū)的外顯子所含核苷酸數(shù)目，而非編碼區(qū)和內(nèi)含子中的核苷酸數(shù)目是計算不出來的。根據(jù)題意：mRNA上的堿基數(shù)為255237656，基因中的核苷酸數(shù)為7656215312個，即為7656對，外顯子中堿基對所占的比例就為7656/1004。凝血因子基因中有個堿基對，而編碼蛋白質(zhì)的卻僅占4，說明調(diào)控序列所占