《基因的表达和结构》PPT课件.ppt

DNA分子的特性,稳定性：双螺旋结构,碱基互补配对原则应用：,规则一：双链DNA中A=T、G=C，最基本规律,已知一个含150个磷酸的双链DNA分子中有腺嘌呤25个，请问此DNA分子中有多少个胞嘧啶？,根据碱基的种类和比例判定核酸的种类和核酸的单双链：核酸中若含有T，而不含有U含有T，且A=T,C=G,则该核酸为，含有T，且A不等于T,或C不等于G,则该核酸为；含有U，且A=U,C=G,则该核酸为，含有U，且A不等于U,或C不等于G,则该核酸为,规律2、两不互补碱基之和的比值在整个DNA分子中为1，在两互补链中互为倒数,已知DNA的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,上述比值在其互补链和整个DNA分子中分别是（）A.0.4和0.6B.2.5和1.0C.0.4和0.4D.0.6和1.0,B,规律3、两互补碱基之和的比值在整个DNA分子中和在两互补链中相等,=a（a为特定值）,（人=1.5猪=1.43小麦=1.21；家鸡=1.34；此比值具有物种特异性）,4、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占的比例之和的一半,DNA的一条链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是A0.4和0.6B2.5和1.0C0.4和0.4D0.6和1.0,DNA的一条链中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是A0.4和0.6B2.5和1.0C0.4和0.4D0.6和1.0,从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46，又知该DNA的一条链（H链）所含的碱基中28是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的A26%B24%C14D11,（二）DNA分子的复制,复制的场所:复制的时间:复制的过程:复制的条件:,6复制的方式:,细胞核线粒体叶绿体,有丝分裂的间期减数第一次分裂的间期,边解旋边复制（见图）,原料:模板:酶:能量:,5复制的结果:,半保留复制,四种游离的脱氧核苷酸,解开螺旋的亲代DNA分子的每条链,解旋酶DNA聚合酶等,细胞代谢产生的能量,形成姐妹单体上两个一模一样的DNA分子,7复制特点,边解旋边复制半保留复制,：解旋酶催化,解旋,模板,（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行）,复制,：以母链为模板进行碱基配对,母链（旧链）子链（新链）,复制后的DNA,同时进行,2、复制的过程,DNA复制的准确性如何保障？,独特的双螺旋结构为复制提供模板碱基互补配对原则使复制准确无误,DNA复制的意义？,使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性，,由于DNA分子复制的方式是半保留复制，所以每复制一次，新的DNA分子都有一半新链一半旧链。,经过一次复制可得2个DNA分子，两次可得4个DNA分子，依次类推，复制n次，可获得2n个DNA分子,由DNA分子复制可总结出以下规律：,一个DNA分子中有碱基A20个，占全部碱基的20%，若DNA连续复制2次，需要碱基C：,A、20个B、30个C、90个D、120个,答案：C,每个DNA分子中含C=。,复制2次增加了个DNA分子,（2020%-202）/2,3,共增加C碱基数为。,330=90,前n次复制第n次复制,公式法单链重排法,假设将含有n对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给含14N的原料。该细胞进行减数分裂产生的4个精子中，含15N的DNA的精子所占比例为A0B25%C50%D100%,第11讲基因的表达,知识点1基因与DNA的关系知识点2基因控制蛋白质的合成（转录与翻译、密码子与反密码子）知识点3基因的结构,一基因的概念，与DNA关系,基因：控制生物性状的遗传物质的功能和结构的基本单位，是有遗传效应的DNA片段。,基本功能（遗传效应）:1、储存、传递、表达遗传信息2、发生变异，为生物的进化提供原材料,思考：染色体、DNA、基因、多脱氧核苷酸单链、脱氧核苷酸的关系,染色体是DNA的主要载体，同时也是基因的主要载体，基因在染色体上直线排列，每条染色体上有一个或两个DNA分子；每个DNA分子含有很多基因，注意：基因是双链整体！,二、基因的表达,使基因的遗传信息以一定方式反应到蛋白质的分子结构上，从而使后代表现出与亲代相似性状的过程。即基因控制蛋白质合成的过程。,2、翻译,1、转录,DNA的平面结构图,转录的过程（细胞核中）,此处由解旋酶解开双螺旋,并非整个DNA全部解开，而是选择表达哪个基因，则解开哪一段（与DNA复制有区别）,模板,DNA一条链的一段为模板。另一条链在该基因中不起作用！,A基因的模板链,A基因的非模板链（转录时不能作模板链，即两条链不能同时成为模板链）,碱基互补配对：T-A；A-UC-G；G-C,RNA聚合酶,组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来,RNA聚合酶,DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,mRNA,DNA,mRNA通过核孔进入细胞质,转录的产物RNA有三种，即信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）,转录的时间、场所、模板、原料、能量、原则和产物。,真核细胞的基因转录后需经过加工才能形成mRNA。,小结,密码子,mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。,密码子共有64种，决定20种氨基酸，其中决定氨基酸的密码子有61种因此一种密码子决定一种氨基酸，一种氨基酸可以由多种密码子来决定。,密码子在不同信使RNA上的通用性：任何生物的任何细胞的信使RNA上的密码子都是64种，所有生物共用一套密码子，成为基因工程得以实现的理论依据之一。,携带特异氨基酸,tRNA与反密码子,反密码子,tRNA一端的三个相邻的碱基，能够特异性识别密码子,反密码子,反密码子共有61种（三种终止密码子不决定氨基酸，因此没有互补的反密码子）。转运RNA有61种。因此一种tRNA只转运一种氨基酸，一种氨基酸可以由多种tRNA来转运。,（DNA）基因、密码子、反密码子、氨基酸的对应关系,TACTAGCTA,ATGATCGAT,甲硫氨酸,DNA,RNA,6：3：1,A,天冬氨酸,核糖体,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,脱水缩合,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,天冬氨酸,tRNA离开，再去转运新的氨基酸,以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质。,翻译的场所、模板、原料、原则和产物。可以发生碱基互补配对的过程：,小结,基因控制蛋白质的合成,tRNA,mRNA,中心法则：生物界遗传信息的传递途径,DNA,转录,逆转录,RNA,翻译,蛋白质,基因对性状的控制,1基因酶代谢相关产物生物性状2基因蛋白质分子结构生物性状,某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中含有肽键的个数是()A198个B398个C400个D798个,解题指导：Gene中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中的氨基酸数=6：3：1；因此，合成的蛋白质中的氨基酸数为1200*2/6=400个；又此蛋白质有两条肽链，所以其中含有的肽键数为400-2=398个。,B,控制此蛋白质合成的基因至少需要多少个碱基?,有一个蛋白质分子由70个氨基酸组成,问至少需要信使RNA上多少个密码子?,该蛋白质合成过程中最多需要多少种转移RNA?,至少需信使RNA上多少个碱基?,如果此蛋白质有两条肽链组成,控制此蛋白质合成的基因至少需要多少个碱基?,70,61,210,420,420,课堂练习题：,知识点3基因的结构,原核细胞的基因结构,编码区,非编码区,非编码区,编码区上游,编码区下游,不能编码蛋白质可调控遗传信息的表达(调控序列),非编码序列=非编码区,原核细胞的基因结构,与RNA聚合酶结合位点,RNA聚合酶是由多个肽链构成的蛋白质，能识别并与调控序列中的结合位点结合,催化转录形成RNA。,与RNA聚合酶结合位点,RNA聚合酶,RNA聚合酶,转录起始位点,起始密码子,知识小结：原核细胞的基因结构,结构,功能,编码区,能转录并蛋白质,编码区上游,编码区下游,非编码区,含，起作用,终止转录mRNA,调控的表达,mRNA,编码,RNA聚合酶结合位点,启动并催化转录,遗传信息,真核细胞的基因结构,编码区,非编码区,非编码区,编码区下游,调控遗传信息的表达(调控序列),外显子(编码序列）,内含子(非编码序列),一个完整基因（双链）,转录,mRNA前体,成熟mRNA,科学工作者分离得到了某生物的基因A，将其解离成两条单链，用其中一条与基因A的信使RNA杂交配对，结果如下图所示，对此合理的解释是（）A、基因A来自真核生物或原核生物B、1-7代表了基因A的编码蛋白质的序列C、1和7位于基因结构中的非编码区D、2，4，6属非编码序列,外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例,如：人的血红蛋白中，有一种蛋白质叫做珠蛋白，它的基因有1700个碱基对，其中有3个外显子和2个内含子，能够编码146个氨基酸，其外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例是多少,人的一种凝血因子的基因，在它的186000个碱基对中，有26个外显子和25个内含子，能够编码2552个氨基酸，其外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例是多少=26%,25523186000100%=4%,知识小结：真核细胞的基因结构,结构,编码区,非编码区,内含子,外显子,能够，并序列,能够，不能序列,（1）编码区是、的（2）在不同的基因中所含的和数目不同（3）编码区占的比例小，大部分由组成,特点,有序列,功能,转录RNA,编码蛋白质,转录RNA,编码蛋白质,间隔的,不连续,外显子,内含子,外显子,内含子,调控遗传信息的核苷酸,一个典型的真核细胞基因结构示意图,原核细胞基因与真核细胞基因的比较,都是由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区组成。,编码区是连续的,编码区是间隔的，是不连续的,下图为果蝇一条染色体上的几个基因分布示意图，与此图有关的叙述正确的是：A.S基因中的编码区是连续的，没有外显子和内含子B.R、S、N、O中只有部分脱氧核苷酸序列能编码蛋白质C.每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的D.每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起性状的改变E.N、O基因以编码区与编码区相连接,下列关于基因结构的叙述正确的是：A、mRNA上的终止密码子不编码氨基酸，与之相对应的DNA片断位于编码区下游的编码区中B、RNA聚合酶能与mRNA特定位点结合，催化mRNA的翻译C、水稻的非编码序列只存在于基因的非编码区中D、mRNA分子的碱基数量大约是相应基因外显子碱基数量的1/2,人类基因组计划的目标,人类基因组计划是一项国际性的研究计划。它的目标是通过以美国为主的全球性的国际合作，在大约15年的时间里完成人类24条染色体的基因组作图和全长序列分析，进行基因的鉴定和功能分析。,人类基因组研究,、人类基因组是指什么?,、人类基因组计划中，共测定多少条染色体?,、人类基因组计划的主要内容包括绘制人类基因组的哪四张图？,5、人类基因组研究有什么意义？,4、参与国家有哪些？进展如何？,人类基因组研究,、人类基因组是指什么?,、人类基因组计划中，共测定多少条染色体?,人体DNA分子所携带的全部遗传信息,24条（22条常染色体+X、Y染色体）,、人类基因组计划的主要内容包括绘制人类基因组的哪四张图？,遗传图、物理图、序列图和转录图,单倍体基因组,参与国：美、英、法、德、日、中（1%）进展：2000年6月26日绘制人类基因组草图2003年绘制人类基因组精图,4、参与国家有哪些？进展如何？,负面影响基因歧视(歧视具不正常基因的人)。带来新的种族歧视，或被种族主义者改造其遗传性，创造出超越任何人的超人。,我国遗传科学家率先绘制了世界上第一张水稻基因遗传图，为水稻基因组计划做出了重要贡献。水稻体细胞中有24条染色体，那么水稻基因组计划要研究的DNA分子数为。A.48个B.24个