基因表达 基因对性状控制

1、从分子角度分析为什么子女从分子角度分析为什么子女长长的或多或少像父母呢的或多或少像父母呢?1.子女从父母中获得了子女从父母中获得了染色体染色体（或者（或者DNA）。）。2.DNA中的中的遗传信息遗传信息在子女中在子女中表达表达了出来。了出来。1.基因概念的由来：基因概念的由来：1919世纪中叶，孟德尔通过植物的杂交试验认识到，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生物的每一个性状都是通过遗传因子遗传因子来传递的。来传递的。2020世纪初，遗传学家约翰森将遗传因子正式命名为世纪初，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。基因。并标

2、明基因一词用来表示遗传的独立单位。2020世纪世纪5050年代，沃森年代，沃森 . .克里克提出克里克提出DNADNA分子双螺旋结构分子双螺旋结构理论，理论，证明了基因的化学本质是证明了基因的化学本质是DNADNA片段，基因是有遗片段，基因是有遗传效应的传效应的DNADNA片段。片段。2020世纪世纪3030年代，摩尔根等人，指出年代，摩尔根等人，指出基因是染色体上的基因是染色体上的遗传单位遗传单位，每个基因有自己的位置，并成，每个基因有自己的位置，并成线性排列线性排列，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。割的最小单位。2、

3、基因、基因、DNA和染色体的关系：和染色体的关系：染色体染色体DNA基因基因1、染色体主要由、染色体主要由DNA和蛋白质组和蛋白质组成；成；一般情况下，每个染色体含一般情况下，每个染色体含有一个有一个DNA分子。分子。2、 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片片段，每个段，每个DNA上有上有许多许多个基因个基因3 3、染色体为基因的主要载体；、染色体为基因的主要载体； 基因在染色体上呈基因在染色体上呈线性线性排列。排列。染色体、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系：、基因、脱氧核苷酸的关系：染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸3、基因的现代遗传学概念、基因的现代遗传学概念

4、基因：是决定生物性状的基本单位；是有遗基因：是决定生物性状的基本单位；是有遗传效应的传效应的DNADNA片段片段。 每个基因有特定的脱氧核苷每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信酸排列顺序，它代表着遗传信息息 1.传递传递遗传信息功能；通过复制来实现遗传信息功能；通过复制来实现2.表达表达遗传信息功能遗传信息功能亲代信息亲代信息 子代信息子代信息 子代性状子代性状 复制复制 表达表达有性生殖有性生殖个体发育个体发育细胞核细胞核核糖体核糖体细胞质细胞质 问题问题 DNA能否直接能否直接控制蛋白质的合成？为控制蛋白质的合成？为什么？什么？RNADNA问题：为什么问题：为什么RNA适于作

5、适于作DNA的信使？的信使？RNA 与与DNA结构的比较：结构的比较：DNARNA结构结构组成基本单组成基本单位位碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶五碳糖五碳糖无机酸无机酸规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸腺腺(A)、鸟、鸟(G)嘌呤嘌呤胞胞(C)、胸腺、胸腺(T)嘧啶嘧啶脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸单链结构单链结构核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖磷酸磷酸腺腺(A)、鸟、鸟(G)嘌呤嘌呤胞胞(C)、尿尿(U)嘧啶嘧啶为什么为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使呢？的信使呢？ RNARNA一般是一般是_链，而且比链，而且比 DNA DNA 短，因此能够通过短，因此能够通过_，从

6、从_转移到转移到_中。中。 单单核孔核孔细胞核细胞核细胞质细胞质RNA的种类的种类信使信使 RNA mRNA核糖体核糖体 RNA rRNA 转运转运 RNA tRNA RNA的种类的种类合成合成蛋白质蛋白质的模板的模板密码子密码子密码子密码子密码子密码子 转运转运RNARNA（tRNAtRNA）氨基酸的搬运工氨基酸的搬运工( (一一) )转录转录1.概念：概念：在在_ _ _内，以内，以DNADNA的的_ _ _为为_ _ ， 按照按照_ _ _的原则合成的原则合成_ _ _的过程。的过程。碱基互补配对碱基互补配对模板模板一条链一条链细胞核细胞核RNARNAAG T AC A A A T AG

7、CUGACGGUUU转录的过程转录的过程游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGC

8、GGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNAa. DNA a. DNA 解旋解旋，以一条链为模板合成，以一条链为模板合成RNARNAb. DNA与RNA的的碱基互补配对碱基互补配对：AUAU TA CG GC TA CG GCc. 组成组成 RNA 的核糖核苷酸一个个的核糖核苷酸一个个连接连接起来起来2.场所：场所： 细胞核细胞核4.条件条件：模板：模板：DNA的的一条链一条链酶：酶： DNA解旋酶解旋酶、RNA聚合酶聚合酶等等原料：四种原料：四种核糖核苷酸核糖核苷酸能量：能

9、量： ATP形成一条形成一条mRNA这样：这样：DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上3.过程过程：5.结果：结果：（1 1）DNADNA的两条链都能转录吗？的两条链都能转录吗？（2 2）DNADNA链完全解开吗？链完全解开吗？（3 3）在转录过程中碱基互补配对原则有什）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？么特殊情况？AUAU、TATA、 GCGC、 CGCG思考与讨论：思考与讨论： 1、转录与、转录与DNA复制有什么共同之处？这对复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？保证遗传信息的准确转录有什么意义？ 2、转录成的、转录成的RNA

10、的碱基序列，与作为模板的碱基序列，与作为模板的的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基的另一条链的碱基 序列有哪些异同？序列有哪些异同？复 制转 录场 所细胞核细胞核解 旋完全解旋只解有遗传效应的片段模 板DNA的两条链只有DNA的一条链原 料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸酶DNA解旋酶、 DNA聚合酶RNA聚合酶能 量ATPATP碱基配对AT CG TA GCAU GC TA CG产 物子代DNAmRNA、tRNA、rRNA小结：小结：在细胞质中在细胞质中, ,以以mRNAmRNA为模板为模板, ,合成具合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。有

11、一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 （二）翻译（二）翻译思考：思考： 组成蛋白质的氨基酸：组成蛋白质的氨基酸： 信使信使RNARNA的碱基：的碱基：4 4种碱基如何决定蛋白质的种碱基如何决定蛋白质的2020种氨基酸呢？种氨基酸呢？2020种种4 4种种如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种，即种，即 如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就可决定个氨基酸就可决定_种，即种，即 如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种，即种，即4 416166464信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3

12、3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子: :决定氨基酸的密码子共有多少种？决定氨基酸的密码子共有多少种？氨基酸有多少种氨基酸有多少种? ?UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子第一个第一个 字母字母第二个字母第二个字母第三个第三个 字母字母UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸 终止终止 终止终止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸 终止终止 色氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸

13、组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA 异亮氨酸异亮氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸（起始）甲硫氨酸（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天门冬酰胺天门冬酰胺天门冬酰胺天门冬酰胺 赖氨酸赖氨酸 赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天门冬氨酸天门冬氨酸天门冬氨酸天门冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG1.2

14、01.20种氨基酸的密码子种氨基酸的密码子2.遗传密码的特点：遗传密码的特点：a a、有、有6464个密码子，只有个密码子，只有6161个决定氨基酸的个决定氨基酸的密密码子码子，3 3个为个为终止密码终止密码不决定氨基酸；不决定氨基酸；b b、密码子、密码子AUG、GUGGUG分别是分别是甲硫氨酸和缬氨酸甲硫氨酸和缬氨酸的的密码子，又是密码子，又是起始密码起始密码c c、每种氨基酸可以有一个或多个密码子；、每种氨基酸可以有一个或多个密码子；d d、在生物界，从病毒到人类的所有生物共用、在生物界，从病毒到人类的所有生物共用一套密码子，说明生物彼此之间一套密码子，说明生物彼此之间亲缘亲缘关系。关系

15、。细胞核细胞核核糖体核糖体细胞质细胞质DNAmRNA氨基酸氨基酸3.转运转运RNA（tRNA）的结构和功能：）的结构和功能： U AU反密码子反密码子氨基酸氨基酸mRNAU GC A U A CCGA U三个碱基三个碱基识别识别：碱基：碱基 互补配对互补配对异亮氨酸异亮氨酸功能：功能：运输氨基酸运输氨基酸每一种每一种tRNA只能够运载一种特定的氨基酸分子到只能够运载一种特定的氨基酸分子到mRNA上特定的位置上上特定的位置上4.翻译的过程：翻译的过程：核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体 C G u C U G G G A U A CG G CAGAUCAGUCACCGGAUmRNA U A C

16、 C G u G G A C U G多肽链多肽链终止密码子终止密码子翻译小结翻译小结定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNAmRNA为为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。原料：原料：_多种氨基酸多种氨基酸场所：场所：_过程：过程：_细胞质中的核糖体上细胞质中的核糖体上起始、延伸、终止起始、延伸、终止模板：模板：_产物：产物：_遗传信息传递方向：遗传信息传递方向：_mRNAmRNA多肽链多肽链mRNAmRNA蛋白质蛋白质DNA(DNA(基因基因) )蛋白质蛋白质RNARNA转录转录翻译翻译基基因因指指导导蛋

17、蛋白白质质合合成成的的过过程程DNAmRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译脱氧核苷脱氧核苷酸序列酸序列决定决定核糖核苷核糖核苷酸序列酸序列决定决定氨基酸序列氨基酸序列遗传信息遗传信息决定决定遗传密码遗传密码决定决定基因基因表现出表现出性状性状在细胞核内进行转录在细胞核内进行转录 在细胞质中进行翻译在细胞质中进行翻译结论结论:C G TGCAC A TG C A C TG G TADNA谷氨酸谷氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸C G UGGAC A UmRNAG C A C U G G U AtRNA遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码反密码子反密码子氨基酸序列氨基酸序列基因的碱基基因的碱基

18、信使信使RNARNA的碱基的碱基 氨基酸氨基酸 = =6 3 1信息链信息链信息流：遗传信息沿一定方向的流动。信息流：遗传信息沿一定方向的流动。转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质（克里克）（克里克）四、中心法则的提出四、中心法则的提出及其发展及其发展逆转录逆转录DNA复制复制RNA复制复制强调强调：逆转录和逆转录和RNA复制复制过程只会发生在过程只会发生在RNA病毒病毒的遗传信息流动过程中！的遗传信息流动过程中！？同一个体不同的体细胞中同一个体不同的体细胞中DNA是否一样？是否一样？RNA呢？蛋白质呢？呢？蛋白质呢？ 同一个体不同的体细胞中同一个体不同的体细胞中DNA是一样的

19、。因是一样的。因为这些题细胞都来自于受精卵的有丝分裂。为这些题细胞都来自于受精卵的有丝分裂。 但由于不同的细胞承担不同的功能，所以但由于不同的细胞承担不同的功能，所以基因基因会进行会进行选择性表达选择性表达，导致这些细胞中的，导致这些细胞中的RNA和和蛋白质会有差异！蛋白质会有差异！比如血红蛋白基因和胰岛素基因存在于所有体细胞中，比如血红蛋白基因和胰岛素基因存在于所有体细胞中，但血红蛋白基因只会在红细胞中表达，胰岛素基因但血红蛋白基因只会在红细胞中表达，胰岛素基因只会在胰岛只会在胰岛B细胞中表达！细胞中表达！直接控制作用直接控制作用基因基因结构蛋白质结构蛋白质酶或激素酶或激素控制性状控制性状间

20、接控制作用间接控制作用细胞结构细胞结构细胞代谢细胞代谢举例举例1 1、囊性纤维病、囊性纤维病CFTR蛋白：一种转运氯蛋白：一种转运氯离子的跨膜蛋白离子的跨膜蛋白（一）基因对性状遗传的控制作用（一）基因对性状遗传的控制作用基因通过控制蛋白质的结构来基因通过控制蛋白质的结构来直接控制直接控制生物体的性状。生物体的性状。编码血红蛋白的编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化基因中一个碱基变化红细胞成镰刀型红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血血红蛋白的异常血红蛋白的异常举例举例2、血红蛋白异常引起的疾病、血红蛋白异常引起的疾病1 1、豌豆的圆粒与皱粒、豌豆的圆粒与皱粒淀粉分支酶淀粉分支

21、酶（二）基因对性状遗传的控制作用二）基因对性状遗传的控制作用基因通过控制酶的合成来控制代谢过程基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状进而控制生物体的性状编码淀粉分支酶的基因正常编码淀粉分支酶的基因正常合成淀粉分支酶合成淀粉分支酶细胞内淀粉含量高细胞内淀粉含量高 淀粉吸水膨胀淀粉吸水膨胀 圆粒豌豆圆粒豌豆一段外来一段外来DNA片段的插入，打乱了片段的插入，打乱了编码淀粉分支酶的基因编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能合成淀粉分支酶不能合成细胞内淀粉含量降低，蔗糖含量升高细胞内淀粉含量降低，蔗糖含量升高 失水显得皱缩失水显得皱缩皱粒豌豆（味道甜美）皱粒豌豆（味道甜美）酪氨酸酪氨酸酪

22、氨酸酶酪氨酸酶黑色素黑色素2 2、白化病、白化病（1 1）正常人）正常人（2 2）白化病是由于）白化病是由于控制酪氨酸酶的基因控制酪氨酸酶的基因异常异常，缺乏酪氨酸酶，缺乏酪氨酸酶，就不能合成黑色素就不能合成黑色素（三）基因与性状并不都是简单的线性关系（三）基因与性状并不都是简单的线性关系基因与性状之间不是简单的一一对应的关系。基因与性状之间不是简单的一一对应的关系。有的性状是由多个基因共同决定的有的性状是由多个基因共同决定的有的基因可决定或影响多种性状有的基因可决定或影响多种性状一般来说生物的性状是基因与环境共同作用的结果一般来说生物的性状是基因与环境共同作用的结果例：人的身高例：人的身高可能由多个基因决定，还与后