高二生物基因的表達(dá)2.ppt

第六課 遺傳與變異,第三課時(shí) 基因的表達(dá),要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),基因的概念,基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位， 是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。在染色體上呈線性排列。,1 基因的概念與結(jié)構(gòu),要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu),原核細(xì)胞的基因是由成百上千個(gè)核苷酸對(duì)組成的。組成基因的核苷酸序列可以分為不同的區(qū)段。在基因表達(dá)的過程中，不同區(qū)段所起的作用并不相同。有的區(qū)段能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的信使RNA，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，也就是說能夠編碼蛋白質(zhì)，這樣的區(qū)段叫做編碼區(qū)。有的區(qū)段不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，也就是說不能編碼蛋白質(zhì)，這樣的區(qū)段叫做非編碼區(qū)。非編碼區(qū)是由編碼區(qū)上游和編碼區(qū)下游的DNA序列組成的。非編碼區(qū)雖然不能編碼蛋白質(zhì)，但是對(duì)于遺傳信息的表達(dá)是不可缺少的。這是因?yàn)樵诜蔷幋a區(qū)上，有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列。,基因的結(jié)構(gòu),要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),真核細(xì)胞的基因也是由編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分組成的，在非編碼區(qū)上，同樣有調(diào)控作用的核苷酸序列，但是真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)要比原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)復(fù)雜。與原核細(xì)胞比較，真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的。也就是說，能夠編碼蛋白質(zhì)的序列被不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列分隔開來，成為一種斷裂的形式。其中，能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子，一般不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子。,真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu),基因的結(jié)構(gòu),要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),原核細(xì)胞基因和真核細(xì)胞基因的區(qū)別,要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),2 人類基因組計(jì)劃,人類基因組包括構(gòu)成24條染色體不同的24個(gè)DNA分子。人類基因組計(jì)劃最基本的任務(wù)是搞清楚每個(gè)DNA分子中堿基排列順序。主要內(nèi)容是繪制四張圖，即遺傳(連鎖)圖、物理圖、DNA序列圖和轉(zhuǎn)錄圖。 (1)遺傳圖 遺傳圖是指基因或DNA標(biāo)記(如多肽性遺傳標(biāo)記)在染色體上以遺傳距離表示相對(duì)位置的圖，又稱為連鎖圖。 (2)物理圖 物理圖指表示DNA序列上DNA標(biāo)記之間實(shí)際距離的圖。通常由DNA的限制酶片段或克隆的DNA片段有序排列而成。標(biāo)記之間的物理距離以DNA上核苷酸數(shù)目的多少(kb表示千堿基對(duì)，Mb表示百萬堿基對(duì))來表示。物理圖是進(jìn)行DNA序列分析和基因組織結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)。物理圖反映了DNA標(biāo)記之間的實(shí)際距離，而遺傳圖則反映DNA標(biāo)記之間的連鎖關(guān)系。 (3)序列圖 序列圖是指整個(gè)人類基因組的核苷酸序列圖，也是最詳盡的物理圖。測(cè)定的總長(zhǎng)度約為1m。由30億個(gè)核苷酸對(duì)組成的序列圖就是人類基因組計(jì)劃原定2005年要完成的任務(wù)。2000年6月，六國(guó)科學(xué)家已向全世界宣布“人類基因組草圖”的繪制工作已經(jīng)完成。 (4)轉(zhuǎn)錄圖 在整個(gè)人類基因組中，只有1%5%的DNA序列為編碼序列。在人體某一特定組織的細(xì)胞中，一般只有0.1%的基因可以表達(dá)。,要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),2 人類基因組計(jì)劃,人的10萬個(gè)基因，編碼序列為1億堿基對(duì)，僅占整個(gè)基因組的3%。除已知部分非編碼序列對(duì)基因活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用，或參與染色體結(jié)構(gòu)形成及其復(fù)制外，大多數(shù)非編碼序列的功能還不清楚。 人們預(yù)測(cè)，搞清楚這些序列的功能，將可能使一些生物學(xué)重大問題得到解決。眾所周知：對(duì)于發(fā)育來說，包含著一系列基因的表達(dá)過程，而更為重要的在于這些過程彼此之間在時(shí)空上的緊密聯(lián)系和配合。受精卵之所以能發(fā)育成完整的個(gè)體，就是由于與發(fā)育有關(guān)的各基因都是處在復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制之下，一定的基因總是在一定的時(shí)空序列中被活化或受阻礙，一些科學(xué)家認(rèn)為，對(duì)人和其他動(dòng)物基因組DNA全序列的比較研究，將發(fā)現(xiàn)更新的調(diào)控序列，從而搞清楚發(fā)育的遺傳程序。對(duì)進(jìn)化中的一些問題也有望得到答案，基因組工作的完成將成為生物學(xué)的一座里程碑而載入史冊(cè)。,要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),3 基因的表達(dá),RNA的組成元素,RNA的結(jié)構(gòu)與分類,RNA的與DNA的比較,復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯的比較,遺傳信息與遺傳密碼,中心法則,遺傳信息,遺傳密碼,要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),組成元素,核糖核苷酸,mRNA（信使RNA）指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成,tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA ）運(yùn)載氨基酸,rRNA（核糖體RNA）參與核糖體構(gòu)成,基本單位,RNA的組成,RNA的分類,要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),DNA與RNA的比較,規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),脫氧核糖核苷酸,腺嘌呤（A）,胞嘧啶（C）,脫氧核糖,磷酸,鳥嘌呤（G）,腺嘌呤（A）,鳥嘌呤（G）,胸腺嘧啶（T）,胞嘧啶（C）,尿嘧啶（U）,核糖,磷酸,核糖核苷酸,通常呈單鏈,要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),細(xì)胞分裂間期,細(xì)胞核,脫氧核苷酸,DNA,酶、ATP,兩個(gè)DNA分子,蛋白質(zhì)合成,細(xì)胞核,核糖核苷酸,DNA,酶、ATP,一個(gè)RNA分子,蛋白質(zhì)合成,核糖體,氨基酸,信息RNA,酶、ATP,一條多肽鏈,復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯比較表,要點(diǎn)、疑點(diǎn)、難點(diǎn),3 基因的表達(dá),以蛋白質(zhì)合成有關(guān)的計(jì)算,DNA,RNA,蛋白質(zhì),1,3,6,6n,3n,n,遺傳信息,遺傳密碼,堿基數(shù),堿基數(shù),氨基酸數(shù),肽鍵數(shù),（n-m）,0,課前熱身,1基因是有 的DNA片段。 2如果DNA的一條模板鏈的堿基排列順序是ACGCTAGCA，那么與它互補(bǔ)的 另一條鏈的堿基順序是 ；轉(zhuǎn)錄成的信使RNA的堿基順序是 ；它能決定 3 個(gè)氨基酸，有 3 個(gè)密碼子。 3如圖是轉(zhuǎn)錄過程：DNAATG RNAUAC 該圖中有 個(gè)核苷酸；有 種核酸；有 5 種堿基； 該過程是在 中進(jìn)行 的。,遺傳效應(yīng)、 TGCGATCGT、 UGCGAUCGU、6、6、細(xì)胞核,課前熱身,4密碼子是指信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基，能決定氨基酸的密碼子有 個(gè)，密碼子能決定氨基酸 種。 5氨基酸個(gè)數(shù)(m)、肽鏈條數(shù)(n)、肽鍵個(gè)數(shù)、脫去水分子數(shù)目的關(guān)系是 。 6DNA(基因)的堿基個(gè)數(shù)(m)、mRNA的堿基個(gè)數(shù)(n)、氨基酸分子的個(gè)數(shù)之 間的關(guān)系是 。,61、20、肽鍵數(shù)=脫去水與子數(shù)=m-n 、 631,能力、思維、方法,【例1】 已知一個(gè)蛋白質(zhì)分子由2條肽鏈組成，連接蛋白質(zhì)分子中氨基酸的 肽鍵共有198個(gè)，翻譯成這個(gè)蛋白質(zhì)分子的mRNA中有A和G共200個(gè)，則轉(zhuǎn)錄成信使RNA 的DNA分子中，最少有C和T多少個(gè)( ) A 400 B 200 C 600 D 800,C,【解析】 (1)蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目等于肽鍵數(shù)加上肽鏈條數(shù)，計(jì)算 得出組成該蛋白質(zhì)氨基酸為200個(gè)。至少的意思是不考慮終止密碼子，所以DNA分子中6個(gè)堿基(三個(gè)堿基對(duì))決定一個(gè)氨基酸，即有1200個(gè)堿基；(2)根據(jù)堿基配對(duì)原則可知，A+GC+T50%，故C+T600個(gè)；(3)如果按題意中mRNA的G+A200來計(jì)算，就會(huì)大大影響計(jì)算速度，因此要學(xué)會(huì)判斷哪些條件是可以利用的，哪些條件是要摒棄的，這對(duì)能力的形成十分重要。 如果將題中問法改為“DNA的非信息鏈中A+G至少有多少個(gè)?”可做如下分析： 我們知道，轉(zhuǎn)錄過程是以DNA的一條鏈作為模板，按照堿基配對(duì)原則形成mRNA的過 程，模板鏈即為信息鏈(也稱有意義鏈)，每條鏈中含堿基為600個(gè)，則有意義鏈中的T+C600-2004 00(個(gè))，有意義鏈的T+C正是鏈中的A+G，所以答案為A,能力、思維、方法,【例2】 下表是DNA控制蛋白質(zhì)合成的過程，分析回答： DNA片段： TAG (基因)ATC 信使RNA：UAG 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA：AUC 氨基酸： (1)圖中標(biāo)出的堿基符號(hào)，包括了 種核苷酸。 (2)在DNA雙鏈中， 鏈為轉(zhuǎn)錄鏈；遺傳信息存在于 鏈上；遺傳密碼(密碼子)存在于 鏈上。 (3)已知胰島素含有51個(gè)氨基酸，由兩條鏈組成?？刂坪铣梢葝u素的基因至少應(yīng)含有 個(gè)脫氧核苷酸。,【答案】 (1)8 (2)， (3)306,能力、思維、方法,【解析】 此題主要考查基因控制蛋白質(zhì)的合成過程，以及DNA、基因、信 使RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA、密碼子之間的關(guān)系。 (1)DNA兩條鏈包括4種堿基，含4種脫氧核苷酸。RNA也包括了4種堿基，含4種核苷 酸，共8種核苷酸。 (2)能夠與信使RNA堿基配對(duì)的轉(zhuǎn)錄鏈?zhǔn)?，其上脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息， 信使RNA上核糖核苷酸的排列順序代表遺傳密碼。 (3)基因的6個(gè)堿基決定信使RNA的3個(gè)堿基，決定1個(gè)氨基酸。由此得知，合成含51個(gè)氨 基酸的蛋白質(zhì)，基因中脫氧核苷酸數(shù)(堿基數(shù))為651306個(gè)(默認(rèn)不考慮終止密碼)。,能力、思維、方法,【例3】 下圖為人體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的一個(gè)過程。據(jù)圖分析并回答： (1)圖中所合成多肽鏈的原料來自 和 。 (2)圖中所示屬于基因控制蛋白質(zhì)合成過程中的 步驟，該步驟發(fā)生 在細(xì)胞的部分。 (3)該過程不可能發(fā)生在( ) A神經(jīng)細(xì)胞 B肝細(xì)胞 C成熟的紅細(xì)胞 D脂肪細(xì)胞,【解析】 該題考查基因控制蛋白質(zhì)合成過程，圖示為翻譯過程，以信使RN A為模板，以轉(zhuǎn)運(yùn)RNA為運(yùn)載工具，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，形成具有一定氨基酸順序的 蛋白質(zhì)，成熟的紅細(xì)胞不再合成蛋白質(zhì)(原因是無核，不能控制蛋白質(zhì)的合成過程) 【答案】 (1)食物 人體自身的合成 (2)翻譯 細(xì)胞質(zhì)(或核糖體) (3)C,能力、思維、方法,【例4】 2000年6月26日，科學(xué)家公布了人類基因組草圖，這是人類基因組 研究的重要成果。這一成果被譽(yù)為“人類天書”的破譯，是人類科學(xué)史上的重要里程碑。繼 2000年6月26日公布“人類基因組草圖”以后，經(jīng)過幾個(gè)月的努力，科學(xué)家于2001年2月12日 宣布，人類基因組共約有32億對(duì)堿基，包含了大約34萬個(gè)基因。這標(biāo)志著人類基因組研究 工作取得了實(shí)質(zhì)進(jìn)展，為破譯生命之謎奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 這套人類的“生命天書”共24“本”，組成該“書”的文字有四種“筆畫”，每?jī)蓚€(gè)筆畫形 成一個(gè)“偏旁部首”，每三個(gè)“偏旁部首”形成一個(gè)“文字”。 每本“生命天書”中含有幾千個(gè)關(guān)于人類生命的結(jié)構(gòu)、功能、生老病死的“信息”，每條信 息由幾千個(gè)“文字”組成。人類基因組計(jì)劃就是首先要破譯這套天書中所含有的10億個(gè)文字 中的30多億個(gè)偏旁部首的排列順序，然后再破譯天書中的每條遺傳信息的具體含義即具體功 能。 (1)人類“生命天書”有24本，每“本書”是指一個(gè) ，這套書為什 么是24本? (2)“生命天書”中的“信息”是指一個(gè) 。 (3)“生命天書”中的四種“基本筆畫”是指 。 (4)“生命天書”中的每個(gè)“偏旁部首”是指 ，它們是 。 (5)“生命天書”中的每個(gè)“文字”是表示三個(gè)特定排列的 ，這個(gè) 特定排列的物質(zhì)為什么是三個(gè)?,能力、思維、方法,【答案】 (1)染色體 人類22對(duì)常染色體和一對(duì)性染色體(X、Y)中的DNA分子相互之間結(jié)構(gòu)各不相同。 (2)基因 (3)分別含A、T、C、G堿基的四個(gè)脫氧核苷酸 (4)堿基對(duì) A-T、T-A、C-G、G-C (5)堿基對(duì) DNA中轉(zhuǎn)錄一個(gè)“密碼子”或控制一個(gè)氨基酸需要三個(gè)堿基對(duì)。,能力、思維、方法,【解析】 通讀上面的報(bào)導(dǎo)，報(bào)導(dǎo)中所說的“破譯天書”實(shí)際上指對(duì)人類基 因組成進(jìn)行了堿基對(duì)測(cè)序工作。每本“天書”指一個(gè)染色體，因?yàn)槿祟愺w細(xì)胞中含有22對(duì)常 染色體，每對(duì)染色體中的兩個(gè)DNA分子結(jié)構(gòu)基本相同，又由于X、Y兩個(gè)性染色體中DNA結(jié)構(gòu)有 較大的差異，需要分別單獨(dú)測(cè)序，所以這套“生命天書”實(shí)際是指人類體細(xì)胞中一套常染色 體(22個(gè))和X、Y這兩個(gè)性染色體中共24個(gè)DNA分子。生命天書中的四種“基本筆畫”是指 含不同堿基對(duì)的脫氧核苷酸。生命天書中的“偏旁部首”是指脫氧核苷酸對(duì)或堿基對(duì)，它們 有四種，即A-T、T-A、C-G、G-C。每三個(gè)偏旁部首組成一個(gè)“文字”，即一個(gè)文字中有三個(gè) 堿基對(duì)，因?yàn)镈NA中含遺傳信息的核苷酸鏈上的三個(gè)堿基可轉(zhuǎn)錄成信使RNA上的一個(gè)“密碼子 ”，每個(gè)“密碼子”在蛋白質(zhì)合成過程中，