理化生基因的表达与对性状的控制

理化生基因的表达与对性状的控制第1页/共84页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第2页/共84页(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。DNARNA脱氧核糖核糖第3页/共84页AC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第4页/共84页比较RNA与DNA结构的不同

比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构主要存在部位脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖ATCGAUCG双链结构多为单链结构细胞核细胞质第5页/共84页RNA的种类信使RNA——

mRNA转运RNA

——tRNA核糖体RNA

——

rRNA第6页/共84页GCAURNA的种类和功能mRNAtRNArRNA

：转录遗传信息，翻译的模板

：蛋白质合成中运输氨基酸

：是核糖体的重要组成成分通常呈单链，核糖核糖核糖核糖第7页/共84页三、三种RNA的比较mRNAtRNArRNA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①基本单位相同②都与翻译过程有关第8页/共84页基因的表达过程第9页/共84页遗传信息的转录第10页/共84页基因：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。ABDCEF第11页/共84页引导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：第12页/共84页

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mRNARNA聚合酶第13页/共84页(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第14页/共84页AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一条链UUAGAUAUC简易动画思考：与DNA复制的异同点？mRNA第15页/共84页转录DNA复制第16页/共84页类别项目

复制

转录场所解旋模板原料酶能量碱基配对产物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ATPA-UG-CT-AC-GmRNA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ATPA-TC-GT-AG-C子代DNA第17页/共84页

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第18页/共84页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？UUAGAUAUCmRNA密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，43=64?种第19页/共84页

密码子

密码子

密码子UCAUGAUUAmRNA

密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。

密码子第20页/共84页密码子与反密码子（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。第21页/共84页种类起始密码子：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，只是终止信号基酸第22页/共84页（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：第23页/共84页UCAUGAUUAmRNA

细胞质细胞质中的mRNA第24页/共84页UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU天冬酰氨

核糖体mRNA与核糖体结合.第25页/共84页UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬酰氨

tRNA上的反密码子与

mRNA上的密码子互补配对.第26页/共84页UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬酰氨AUG

异亮氨酸

tRNA将氨基酸转运到

mRNA上的相应位置.第27页/共84页UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬酰氨AUG

异亮氨酸

两个氨基酸分子缩合缩合第28页/共84页UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬酰氨AUG

异亮氨酸

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.

第29页/共84页UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬酰氨AUG

异亮氨酸

一个个氨基酸分子缩合成链状结构第30页/共84页UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬酰氨AUG

异亮氨酸

tRNA离开，再去转运新的氨基酸第31页/共84页UCAUGAUUAAAUACUAUG

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.第32页/共84页翻译第33页/共84页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mRNA4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、tRNA2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-CA-U、U-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-CDNAmRNADNADNAmRNA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、翻译的比较第34页/共84页蛋白质的去向第35页/共84页DNA(基因)蛋白质RNA转录翻译基因指导蛋白质合成的过程第36页/共84页拓展：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）DNAmRNA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第37页/共84页密码子mRNADNArRNARNAtRNA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复制翻译RNA复制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逆转录第38页/共84页DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系结论:CGTGCACATGCACTGGTADNA谷氨酸组氨酸精氨酸氨基酸CGUGGACAUmRNAGCACUGGUAtRNA遗传信息遗传密码反密码子氨基酸序列基因的碱基信使RNA的碱基氨基酸=631信息链第39页/共84页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＝613：：第40页/共84页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。第41页/共84页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。第42页/共84页例题分析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第43页/共84页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第44页/共84页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第45页/共84页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DC第46页/共84页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DC第47页/共84页基因对性状的控制第2节第48页/共84页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。RNADNA

蛋白质转录翻译第49页/共84页一、中心法则的提出及其发展时间:科学家:DNA蛋白质RNA转录翻译复制图解:1957年克里克第50页/共84页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？RNADNA

蛋白质转录翻译复制遗传信息的传递规律（流动方向）克里克的预见把这一规律命名为中心法则。第51页/共84页中心法则的发展转录DNARNA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。核酸蛋白质联系复制复制第52页/共84页逆转录中心法则转录蛋白质(性状)翻译RNA(基因)DNA含义：①DNA的复制；②遗传信息从DNA传递给mRNA的转录；③以mRNA为模板合成蛋白质，体现生物性状；④

RNA也可以自我复制(如某些只有RNA的病毒)；⑤在逆转录酶的作用下以RNA为模板合成DNA。第53页/共84页讨论归纳DNA复制转录逆转录RNA复制翻译原料模板产物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DNAmRNADNARNA多肽链第54页/共84页二、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)第55页/共84页例一：豌豆的圆粒与皱粒如何从基因控制性状的角度解释这一对相对性状的形成？思考第56页/共84页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，豌豆显得圆鼓鼓第57页/共84页酪氨酸黑色素酪氨酸酶基因正常（不正常）酪氨酸酶白化病白化病根本原因：基因异常直接原因：体内缺少酪氨酸酶第58页/共84页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①基因通过控制______合成来控制代谢过程，进而控制生物体的_____酶的性状第59页/共84页结论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）第60页/共84页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：囊性纤维病第61页/共84页正常型红细胞

镰刀型细胞贫血症红细胞

第62页/共84页mＲＮＡ氨基酸结构蛋白质正常异常缬氨酸谷氨酸ＤＮＡＧＡＡＣＴＴＧＴＡＣＡＴＧＡＡ突变ＧＵＡ第63页/共84页②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第64页/共84页

基因通过控制

直接控制生物体的性状结论2：蛋白质的结构第65页/共84页→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第66页/共84页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

第67页/共84页基因对性状的控制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/物质基础表现形式知识小结第68页/共84页①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②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！单基因控制某性状多人的身高、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？第69页/共84页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第70页/共84页

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6020逆转录第71页/共84页填空题：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1234512345A—T、C—G、A—U2、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。15003000第72页/共84页A—C—U—G—G—A—U—C—UmRNAtRNAU–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ACUGGAUCUDNAA—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A肽键肽键第73页/共84页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转录翻译决定

决定

决定

决定生物的性状3、总结第74页/共84页课堂巩固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

。3n6n

比例是_________1∶3∶6第75页/共84页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；9003、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①苯丙氨酸UUU；②天冬氨酸GAC；③亮氨酸CUG；④赖氨酸AAA；⑤精氨酸CGU；⑥丙氨酸GCA

A.①③⑤B.⑥②④C.②④⑥D.⑤③①BD第76页/共84页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．1200

B．600

C．400

D．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CCAA第77页/共84页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．15

B．25

C．30

D．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．800

B．400

C．200

D．2010、已知tRNA一端的三个碱基是CUA，则此tRNA运载的氨基酸是

A．亮氨酸B．天冬氨酸C．丙氨酸D．缬氨酸11、在胰蛋白质酶合成过程中，决定它性质的根本因素是

A．mRNA

B．tRNA

C．DNA