高二生物第六章第一节三、基因的表达课件.ppt

三 基因的表达 一 基因的概念 一 一 基因概念的由来 19世纪中叶 孟德尔通过植物的杂交试验认识到 生物的每一个性状都是通过遗传因子来实现的 20世纪初 遗传学家约翰森将遗传因子正式命名为基因 并标明基因一词用来表示遗传的独立单位 20世纪50年代 沃森 克里克提出dna分子双螺旋结构理论 证明了基因的化学本质是dna 基因是有遗传效应的dna片段 20世纪30年代 由于摩尔根等人的工作 指出基因是染色体上的遗传单位 每个基因有自己的位置 并成线性排列 从而证明基因是一种物质 同时把基因看成是不可分割的最小单位 一 基因的概念 二 1 从基因与dna的关系看 片段1 片段2 片段3 片段4 片段5 基因a 基因b 基因c 间区 结论 1 从基因与dna的关系看 它们都是由脱氧核苷酸组成的 构成部分和整体的关系 2 基因是决定生物性状基本单位 是有遗传效应的dna片段 每个基因由成千上百个脱氧核苷酸构成的 间区 二 问题 染色体 dna 基因之间有何关系 一 基因的概念 三 2 从基因与染色体的关系看 染色体 主要由dna和蛋白质组成 一般情况下 每个染色体含有一个dna分子 1 每个dna上有许多个基因 2 染色体为基因的载体 基因在染色体上呈线性排列 一 基因的概念 四 3 从基因与性状的关系看 基因 决定 一 基因的概念 五 4 染色体 dna 基因 脱氧核苷酸的关系 脱氧核苷酸 一 基因的概念 六 5 基因的现代遗传学概念 基因是决定生物性状的基本单位 特定基因控制特定性状 基因是dna分子上有遗传效应的片段 每个dna分子含有许多基因 基因在染色体上呈线性排列 细胞核基因 基因中的脱氧核苷酸的排列顺序包涵遗传信息 每个基因中的脱氧核苷酸序列是固定的 特异性 不同的基因之间脱氧核苷酸序列是各不相同的 多样性 线粒体和叶绿体等细胞器中也存在着基因 细胞质基因 一 基因的概念 七 九 与生物性状有关的遗传物质可概括如下 细胞核基因 细胞质基因 二 基因的功能 1 通过复制把亲代的遗传信息传递给代 从而使生物前后代保持了一定的连续性 2 能够使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的结构上 从而使后代表现出与亲代相似的性状 这个过程叫做基因的表达 亲代信息子代信息子代性状 复制 表达 有性生殖 个体发育 三 基因控制蛋白质的合成 一 细胞核 细胞质 问题 dna能否直接控制蛋白质的合成 为什么 三 基因控制蛋白质的合成 二 一 rna 与dna结构的比较 规则的双螺旋结构 脱氧核糖核苷酸 腺 a 鸟 g 嘌呤 胞 c 胸腺 t 嘧啶 脱氧核糖 磷酸 单链结构 核糖核苷酸 核糖 磷酸 腺 a 鸟 g 嘌呤 胞 c 尿 u 嘧啶 三 基因控制蛋白质的合成 三 二 rna的种类 信使rna mrna 转运rna trna 核糖体rna rrna 由dna转录来的 有遗传密码 运载特定的氨基酸 有反密码子 参与核糖体的构成 四 基因控制蛋白质的合成的过程 第一 先按照dna分子结构合成出一份 副本 mrna 第二 由mrna指导合成蛋白质 基因控制蛋白质的合成是通过两个步骤完成的 因dna分子和蛋白质分子的基本结构是不同的 dna 基因 的脱氧核苷酸的排列顺序是遗传信息 而蛋白质的 遗传信息 是氨基酸的排列顺序 dna 细胞核 五 转录 一 过程 内容 条件 1 rna聚合酶 解旋酶 1 dna双链解旋 2 dna一条链模板 碱基互补配对 3 聚合 rna合成 3 原料 四种核糖核苷酸 2 模板 dna一条链 五 转录 三 模板链 rna rna 遗传信息 遗传信息 五 转录 四 转录与复制的比较 主要在细胞核内 完全解旋 只解有遗传效应的片段 亲代dna的两条链均为模板 dna的一条链上的某片段为模板 解旋酶 dna聚合酶等 atp a tg c a ug c 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 两个子代dna 信息rna 解旋酶 rna聚合酶等 六 翻译 4种碱基中每三个随机相连共有43 64种组合 一 信使rna的作用 60年代科学工作者经多年的研究 证实了在mrna上每三个相邻的碱基相连决定一种氨基酸 遗传密码 信使rna链上决定一个氨基酸的相邻的三个碱基叫做一个 遗传密码 也称 密码子 到1967年 科学工作者破译了决定20种氨基酸的全部密码子 6 遗传密码表 六 翻译 遗传密码表 六 翻译 二 遗传密码的特点 1 有64个密码子 只有61个为决定氨基酸的密码子 3个为终止密码 2 密码子aug既是甲硫氨酸的密码子 又是起始密码 3 每个氨基酸可以有一个或多个的密码子 4 在生物界 从病毒到人类的所有生物共用一套密码子 说明生物彼此之间亲缘关系 六 翻译 三 遗传信息和遗传密码的比较 在dna上 在mrna上 许多个脱氧核苷酸排列顺序 如atgcagtc 三个相邻的核苷酸 碱基 如agu cga 间接作用 决定着氨基酸的排列顺序 直接作用 控制氨基酸的排列顺序 1 rna是以dna的某一单链某一片段 基因 为模转录来的 dna的遗传信息决定rna的遗传密码 2dna的遗传信息通过信使rna的遗传密码 使生物表现出相应的性状 六 翻译 细胞核 细胞质 氨基酸 六 翻译 五 转运rna trna 的结构和功能 反密码子 三个碱基 识别 碱基互补配对 半胱氨酸 丙氨酸 异亮氨酸 六 翻译 六 翻译的过程 多肽链 起始密码 密码子 密码子 密码子 密码子 终止密码 六 翻译 七 对翻译的理解 第一个由trna携带进入核糖体的是何种氨基酸 如何结束 起始密码 密码子 反密码子 碱基配对 氨基酸 决定 六 翻译 八 转录与翻译的比较 细胞核 细胞质 核糖体 dna的一条链 信息链 为模板 mrna上的遗传密码 atp a ug c a ug c 遗传密码 氨基酸 四种核糖核苷酸 约二十种氨基酸 信使rna等 多肽链 解旋酶 聚合酶 缩合酶 蛋白质合成结构图 基因中的碱基序列决定mrna上的碱基序列 mrna上的碱基序列 遗传密码 决定蛋白质中的氨基酸的种类 数目 排列顺序 七 中心法则 一 内容 生物体的遗传信息通过复制由dna传递给dna 以及通过转录和翻译从dna传递给rna 再从rna传递给蛋白质的过程 叫做 中心法则 图解 dna 基因 rna 遗传信息的传递和表达过程 某些rna肿瘤病毒也可以自我复制 某些rna肿瘤病毒可以rna为模板 在逆转录酶的作用下合成dna 即逆转录 九 基因对性状遗传的控制作用 直接控制作用 结构基因 调节基因 控制蛋白质的结构 控制酶的合成 控制性状 间接控制作用 基因选择性表达 八 练习 例1 已知甲 乙 丙3种类型的病毒 它们的遗传信息的传递方向如下图所示 注 乙图中单螺旋线均示rna 根据图回答下列问题 中心法则的应用 八 练习 1 对三种类型的病毒分别举例 甲 乙 丙 dna rna rna 2 图中的3和10表示遗传物质的 过程 图中2 5 9表示 过程 图中1 8表示 过程 dna复制 翻译 转录 八 练习 3 图中哪两个标号所示的过程是对中心法则的补充 4 图中甲 乙 丙病毒遗传信息的传递过程图式 甲 乙 丙 6 7 八 练习 例2 某生物体的体细胞中 有10对同源染色体 生殖细胞里的dna总计约有7 109个脱氧核苷酸对 假设 每个基因中平均含有脱氧核苷酸1 4 104个 1 该生物的生殖细胞中 平均每条染色体上最多含有的基因数目是 2 该生物的体细胞中 全部dna共有的碱基或脱氧核糖的数目是 每条染色体的基因数 解析 1 每条染色体含有的脱氧核苷酸数 7 109 2 10 1 4 109 1 4 109 1 4 104 105 2 体细胞含脱氧核苷酸数 7 109 2 2 2 8 1010 105 2 8 1010 dna rna的碱基和氨基酸的数量关系 结论 基因的碱基 信使rna的碱基 氨基酸 6 3 1 例3 根据碱基互补配对原则和中心法则 完成表格 假定 转录 和 翻译 是从左向右进行的 供选的氨基酸及其密码如下 cua 亮氨酸 cga 精氨酸 gau 天门冬氨酸 gat cua gau ca g ta gat cua 天门冬氨酸 gct cga gca 精氨酸 八 练习 八 练习 例4 在a b c d四支试管内加入一定量的水和atp 都加入若干种酶 另外 a 加入dna 脱氧核苷酸b 加入rna 脱氧核苷酸c 加入dna 核糖核苷酸d 加入rna 核糖核苷酸请根据实验结果回答 1 据分析 a b管内的产物相同 都是 但a管内是 过程 b管内是 过程 2 据分析 c d管内的产物相同 都是 但c管内是 过程 d管内是 过程 3 加入c内dna有60对碱基 那么c管内产物中最多有 碱基 相当于人遗传密码 个 4 b与a相比 必须有 酶 dna 复制 逆转录 转录 复制 rna 60 20 逆转录 八 练习 例5 胰岛素是调节人体血糖代谢的重要物质 据此回答下列问题 1 胰岛素的基本组成单位是 2 基因控制胰岛素合成过程包括 和 两个阶段 其场所分别在 和 3 若控制合成胰岛素的基因中 共含有效碱基对为153对 则其控制合成的胰岛素所含氨基酸数目为 个 4 临床上采用注射胰岛素的方法可有效治疗糖尿病 其原理是胰岛素可加速组织对血糖的利用 加速 的合成 从而达到 的目的 转录 51 氨基酸 翻译 细胞核 核糖体 糖元 降低血糖 例6 一条多肽链中有1000个氨基酸 那么作为合成该多肽链的信息rna和用来转录信息rna的dna分子分别至少有碱基 a