基因的表达与对性状的控制.ppt

4 1基因指导蛋白质的合成 第四章基因的表达 蛋白质是生命活动的 者和 者 性状的形成离不开 特别是酶 的作用 控制生物体的性状 基因 蛋白质 来 性状 体现 承担 蛋白质 基因 通过指导 的合成 控制 基因 蛋白质的合成 指导 指导蛋白质的合成 基因是有 的 片段 DNA主要存在于 中 而蛋白质的合成是在 中进行的 细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质的合成 基因 遗传效应 DNA 细胞核 细胞质 以 为媒介 RNA 一 RNA的结构 分类和作用 当细胞中只有RNA时 它是遗传物质 当细胞中含有DNA时 RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和转录 DNA RNA A C 腺嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 核糖 U 尿嘧啶核糖核苷酸 G 鸟嘌呤核糖核苷酸 核糖 核糖 核糖 比较RNA与DNA结构的不同 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 ATCG AUCG 双链结构 多为单链结构 细胞核 细胞质 RNA的种类 信使RNA mRNA转运RNA tRNA核糖体RNA rRNA 通常呈单链 核糖 核糖 核糖 核糖 三 三种RNA的比较 mRNA tRNA rRNA 分布部位 常与核糖体结合 细胞质中 与蛋白质结合形成核糖体 功能 翻译时作模板 翻译时作搬运氨基酸的工具 翻译时核糖体为场所 结构 单链 单链 常有部分碱基配对形成三叶草结构 单链 共同点 基本单位相同 都与翻译过程有关 基因的表达过程 遗传信息的转录 基因 是决定生物性状的基本单位 是有遗传效应的DNA片段 每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序 它代表着遗传信息 引导RNA聚合酶与基因的正确部位结合 阻碍RNA聚合酶的移动 并使其从DNA模板链上脱离下来 DNA上的特殊序列 启动子 终止子 场所 模板 原料 酶 原则 产物 结果 遗传信息的转录 主要在细胞核 DNA的一条链 4中核糖核苷酸 A U G C 碱基互补配对原则 A U T A G C mRNA 遗传信息从DNA转移到了mRNA RNA聚合酶 一 转录 在 内 以DNA的 为 按照 的原则合成 的过程 细胞核 一条链 模板 碱基互补配对 RNA 简易动画 mRNA 转录 DNA复制 细胞核 只解有遗传效应的片段 只有DNA的一条链 四种核糖核苷酸 DNA解旋酶 RNA聚合酶 ATP A UG CT AC G mRNA 细胞核 完全解旋 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸 DNA解旋酶 DNA聚合酶 ATP A TC GT AG C 子代DNA 场所 模板 原料 原则 产物 结果 遗传信息的翻译 细胞质中的核糖体 mRNA 20种游离的氨基酸 遗传信息从mRNA转移到了蛋白质 蛋白质 tRNA上的反密码子与mRNA的密码子互补配对 A UG C mRNA 碱基的数量 排列顺序 种类 蛋白质 氨基酸的数量 排列顺序 种类 决定 决定 决定 种 4种 20 讨论 一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够决定20种不同的氨基酸 三个碱基决定一个氨基酸 43 64 种 密码子 mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基 密码子 密码子与反密码子 1 密码子 特点 简并性 一种氨基酸可以有多个密码子 通用性 说明所有生物可能有共同的起源或在 若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换 这种变化是否一定能反映到蛋白质结构上 思考 生命本质上是统一的 不一定 因为密码子有简并性 种类 起始密码子 2种 AUG GUG 也编码氨 普通密码子 59种 只编码氨基酸 终止密码子 3种 UAA UGA UAG 不编 码氨基酸 只是终止信号 基酸 2 反密码子 与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基 反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的 种类 61种 反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应 碱基相同 只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U 概念 特点 细胞质 细胞质中的mRNA 核糖体 mRNA与核糖体结合 tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对 tRNA将氨基酸转运到mRNA上的相应位置 两个氨基酸分子缩合 缩合 亮氨酸 核糖体随着mRNA滑动 另一个tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对 亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构 亮氨酸 天冬酰氨 tRNA离开 再去转运新的氨基酸 亮氨酸 天冬酰氨 异亮氨酸 以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 翻译 时间 场所 模板 原料 条件 产物 模板去向 特点 碱基配对 遗传信息传递 意义 复制 转录 翻译 个体生长发育的整个过程 细胞质的核糖体 DNA的一条链 mRNA 4种脱氧核苷酸 20种氨基酸 多肽链 细胞分裂 有丝分裂和减数第一次分裂 的间期 主要在细胞核 主要在细胞核 DNA的两条链 4种核糖核苷酸 酶 DNA解旋酶 DNA聚合酶等 ATP 酶 RNA聚合酶等 ATP 酶 ATP tRNA 2个双链DNA 一个单链RNA 3种 分别进入2个子代DNA分子 恢复原样 与非模板链重新绕成双螺旋结构 分解成单个核苷酸 半保留 边解旋边复制 边解旋边转录 一个mRNA上结合多个核糖体 顺次合成多条肽链 A T T A C G G C A U U A C G G C A U T A C G G C DNA mRNA DNA DNA mRNA 蛋白质 使遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息 使生物表现出各种性状 五 DNA分子的复制 转录 翻译的比较 蛋白质的去向 DNA 基因 转录 翻译 基因指导蛋白质合成的过程 拓展 蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构 以分泌蛋白的合成为例 DNA mRNA 转录 翻译 多肽 初加工 较成熟的蛋白质 再加工 成熟的蛋白质 细胞核 核糖体 内质网 高尔基体 细胞质 线粒体 供能 供能 供能 供能 密码子 mRNA DNA rRNA RNA tRNA 遗传信息 脱氧核苷酸双链螺旋细胞核绝大多数生物的遗传物质 遗传密码 生命活动的体现者和承担者 启动子和终止子 蛋白质 表现性状 转录 翻译 基因的表达 分类 基本单位 结构 分布 功能 核糖核苷酸多为单链细胞质基因表达的中介 反密码子 特殊序列 场所 模板 原料 产物 原则 细胞核DNA的一条链4种核糖核苷酸mRNA碱基互补配对A U T A C G G C 细胞质核糖体mRNA20种氨基酸蛋白质 多肽链 碱基互补配对A U U A C G G C 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 碱基数与氨基酸数的关系 基因 DNA 的碱基数 信使RNA的碱基数 蛋白质中氨基酸数 6 1 3 基因表达中相关数量计算 1 转录时 组成基因的两条链只有一条链能转录 另一条链则不能转录 因此 转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1 2 2 翻译过程中 信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸 所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的1 3 综上可知 蛋白质中氨基酸数目 tRNA数目 1 3mRNA碱基数目 1 6DNA碱基数目 3 计算中 最多 和 最少 的分析 1 翻译时 mRNA上的终止密码子不决定氨基酸 因此准确地说 mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些 2 基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些 3 在回答有关问题时 应加上 最多 或 最少 等字 如 mRNA上有n个碱基 转录产生它的基因中至少有2n个碱基 该mRNA指导合成的蛋白质中最多有1 3n个氨基酸 例题分析 1 由n个碱基组成的基因 控制合成由1条多肽链组成的蛋白质 氨基酸的平均相对分子质量为a 则该蛋白质的相对分子质量最大为 A na 6B na 3 18 n 3 1 C na 18 n 1 D na 6 18 n 6 1 D 2 人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同 其根本原因是这两种细胞的 A DNA碱基排列顺序不同B 核糖体不同C 转运RNA不同D 信使RNA不同 D 3 科学家将含人的a 抗体胰蛋白酶基因的DNA片段 注射到羊的受精卵中 该受精卵发育的羊能分泌含a 抗体胰蛋白酶的奶 这一过程没有涉及 A DNA按照碱基互补配对原则自我复制B DNA以其一条链为模板合成RNAC RNA以自身为模板自我复制D 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质 C 4 构成人体的核酸有两种 构成核酸的基本单位 核苷酸有多少种 碱基有多少种 A 2种4种B 4种4种C 5种5种D 8种5种5 下列哪一组物质是RNA的组成成分 A 脱氧核糖核酸和磷酸B 脱氧核糖 碱基和磷酸C 核糖 碱基和磷酸D 核糖 嘧啶和核酸 D C 6 DNA分子的解旋发生在 过程中 A 复制B 转录C 翻译D 复制和转录7 一个DNA分子转录出多少种多少个mRNA A 一种一个B 一种多个C 多种多个D 无数种无数个 D C 基因对性状的控制 第2节 请据图画出一张流程图 简要的表示出其中遗传信息的流动方向 一 中心法则的提出及其发展 时间 科学家 图解 1957年 克里克 中心法则图解 除了以上遗传信息的流动方向外 遗传信息还有其他的流动方向吗 中心法则的发展 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 逆转录 中心法则实质蕴涵着 和 这两类生物大分子之间的相互 和相互作用 核酸 蛋白质 联系 中心法则 含义 DNA的复制 遗传信息从DNA传递给mRNA的转录 以mRNA为模板合成蛋白质 体现生物性状 RNA也可以自我复制 如某些只有RNA的病毒 在逆转录酶的作用下以RNA为模板合成DNA 讨论归纳 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 DNA两母链 DNA模板链 RNA链 RNA链 mRNA链 DNA mRNA DNA RNA 多肽链 二 基因 蛋白质与性状的关系 基因指导 的合成 基因控制生物体的 蛋白质 性状 蛋白质是生命活动的 者和 者 体现 承担 Q 蛋白质与生命性状特征有何关系 Q 蛋白质如何承担生命活动 运动 如肌纤维中的肌球蛋白和肌动蛋白 助肌肉收缩 运输 如血红蛋白 协助扩散和主动运输时的载体蛋白 调节 如生长激素 胰岛素 防御 如抗体 催化 各种酶 例一 豌豆的圆粒与皱粒 DNA中插入了一段外来的DNA序列 打乱了编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶不能 蔗糖不能合成为淀粉 蔗糖含量升高 淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩 正常合成 编码淀粉分支酶的基因正常 淀粉分支酶正常合成 蔗糖合成为淀粉 淀粉含量升高 淀粉含量高 有效保持水分 豌豆显得圆鼓鼓 白化病 根本原因 基因异常直接原因 体内缺少酪氨酸酶 控制酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸不能正常转化为黑色素 缺乏黑色素表现为白化病 基因通过控制 合成来控制代谢过程 进而控制生物体的 酶的 性状 结论1 基因通过控制的合成来制 进而控制生物体的性状 酶 代谢过程 间接控制 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 例二 囊性纤维病 正常型红细胞 镰刀型细胞贫血症红细胞 m 氨基酸 结构蛋白质 正常 异常 缬氨酸 谷氨酸 基因还能通过控制蛋白质的 而 控制生物体的 编码血红蛋白的基因中一个碱基变化 血红蛋白的结构发生变化 红细胞成镰刀型 容易破裂 患溶血性贫血 性状 结构 直接 基因通过控制直接控制生物体的性状 结论2 蛋白质的结构 酶或激素 细胞代谢 生物性状基因 结构蛋白 细胞结构 生物性状 基因 蛋白质与性状的关系 生物的一切遗传性状都是受基因控制的 DNA分子 基因 的脱氧核苷酸的排列顺序信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序多肽链中氨基酸的排列顺序蛋白质的结构和功能的特异性生物体表现出各种遗传性状 基因对性状的控制 1 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 2 通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状 DNA 蛋白质 性状的关系 DNA的多样性 蛋白质的多样性 生物界的多样性 决定 导致 根本原因 直接原因 物质基础 表现形式 基因通过控制 合成来控制代谢过程 进而控制生物体的 酶的 性状 基因还能通过控制蛋白质的 而 控制生物体的 性状 结构 直接 以上实例涉及的都是基因对生物体性状的控制 单个 基因和性状的关系都是简单的线性关系吗 不是 人的身高 血压 智力 长相 记忆力 性格 自尊 对社会的态度等 有哪些性状是有多个基因共同控制的 生物体的性状除了受基因控制外 还受哪些因素的影响 环境 基因型相同 表现型是否一定相同 不是 遗传控制 后天环境的影响 表现型 基因型 外界环境 基因与基因 基因与基因产物 基因与环境之间存在着复杂的相互作用 这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络 精细地调控着生物体的性状 在A B C D四支试管内都加入一定量的水和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下列问题 1 据分析 A B管内产物相同 但A管内是 过程 B管内是过程 2 据分析 C D管内产物相同 但C管内是 过程 D管内是过程 3 加入C管内DNA有60对碱基 那么 C管内产物中最多含有个碱基 有密码子个 4 B与A相比 必须有酶 DNA复制 逆转录 转录 RNA复制 60 20 逆转录 填空题 1 下图示 中心法则 请根据图回答 1 指出图中数码表示的过程名称 1 2 3 4 5 2 图中箭头表示 3 指出下列过程进行的场所 1 2 5 4 图示过程中 能体现碱基互补配对原则的数码是 配对的规律是 复制 转录 逆转录 翻译 RNA复制 遗传信息的传递方向 细胞核 细胞核 核糖体 1 2 3 4 5 12345 A T C G A U 2 一条多肽链中有氨基酸500个 则合成该多肽链的信使RNA至少有 个碱基 其基因中至少有 个碱基 1500 3000 A C U G G A U C U mRNA tRNA U G AC C UA G A 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 转录 翻译 蛋白质 密码子 ACUGGAUCU DNA A C T G G A T C TT G A C C T A G A 肽键肽键 DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA的核糖核苷酸的排列顺序 氨基酸的排列顺序 蛋白质有结构与功能的特异性 生物的性状 3 总结 蛋白质种氨基酸数目与mRNA DNA中碱基数目的关系 1 如果某蛋白质中有n个氨基酸 则指导该蛋白质合成的mRNA的碱基数目至少为 控制该蛋白质合成的DNA 基因 中的碱基数目至少为 3n 6n 比例是 1 3 6 2 一条多肽链上有氨基酸300个 则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要有碱基多少个 A 300 600B 900 1800C 900 900D 600 900 3 某生物基因单链的一段是 G C A G A C A A A 若以此链为模板 经转录翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是 苯丙氨酸UUU 天冬氨酸GAC 亮氨酸CUG 赖氨酸AAA 精氨酸CGU 丙氨酸GCAA B C D B D 4 在人体中 由A T C三种碱基参与构成的核苷酸共A 2种B 4种C 5种D 6种5 DNA分子的基本功能是遗传信息的A 贮存和表达B 传递和表达C 贮存和传递D 转录和翻译6 某种蛋白质中含200个氨基酸 在控制此蛋白质合成的DNA中 最少应有 个脱氧核苷酸A 1200B 600C 400D 2007 DNA复制 转录和翻译后所形成的产物分别是A DNA RNA 蛋白质B DNA RNA和氨基酸C RNA DNA和核糖D RNA DNA和蛋白质 C C A A 8 某信使RNA中有碱基40个 其中C U为15个 那么转录此RNA的DNA中G A为A 15B 25C 30D 409 某DNA分子片段中碱基为2400对 则由此片段所控制合成的多肽链中 最多有氨基酸 种A 800B 400C 2