高中生物必修二：基因的表達復習進程

1、高中生物必修二：基因的表達思考：電影中的科學家是怎么使已思考：電影中的科學家是怎么使已 滅絕的恐龍復活的？滅絕的恐龍復活的？利用恐龍的利用恐龍的DNA使恐龍的基因表達出使恐龍的基因表達出來來,表現恐龍的特性表現恐龍的特性,才是恐龍的復活。才是恐龍的復活。 在基因表達的時候在基因表達的時候,基因基因(DNA)就像一張藍圖，就像一張藍圖，生物體就是根據這張藍圖用蛋白質構建起來的，因為生物體就是根據這張藍圖用蛋白質構建起來的，因為蛋白質是生命活動的主要承擔者（或體現者），基因蛋白質是生命活動的主要承擔者（或體現者），基因對性狀的控制，是通過控制蛋白質的合成來實現的。對性狀的控制，是通過控制蛋白質的合

2、成來實現的。 問：基因（問：基因（DNA）在細胞核中，而蛋白）在細胞核中，而蛋白質合成是在細胞質的核糖體上進行的，在質合成是在細胞質的核糖體上進行的，在細胞核的基因如何控制在細胞質中的蛋白細胞核的基因如何控制在細胞質中的蛋白質的合成呢？兩者如何聯系起來的呢？質的合成呢？兩者如何聯系起來的呢？ 推測：在推測：在DNA和蛋白質之間，有一種中和蛋白質之間，有一種中間物質能夠作為傳達間物質能夠作為傳達DNA信息的信使。信息的信使?？茖W家發(fā)現此物質就是科學家發(fā)現此物質就是RNA。 問：為什么問：為什么RNA適于作適于作DNA的信使呢？的信使呢？細胞中的兩種核酸的比較細胞中的兩種核酸的比較DNARNA組成

3、元素組成元素C、H、O、N、P基本單位基本單位脫氧核苷酸（脫氧核苷酸（4種）種）核糖核苷酸（核糖核苷酸（4種）種）磷酸磷酸脫氧核糖脫氧核糖A、T、C、G磷酸磷酸核糖核糖A、U、C、G結結構構規(guī)則的雙螺旋結構規(guī)則的雙螺旋結構一般單鏈結構，較短一般單鏈結構，較短功功能能儲存、傳遞和表達儲存、傳遞和表達遺傳信息遺傳信息分分布布細胞核的染色體細胞核的染色體,線線粒體粒體,葉綠體葉綠體細胞質，核糖體細胞質，核糖體化學組成化學組成mRNA:轉錄信息轉錄信息,翻譯的模板翻譯的模板tRNA:運輸特定氨基酸運輸特定氨基酸rRNA:核糖體的組成成分核糖體的組成成分圖圖4-1核糖與脫氧核糖核糖與脫氧核糖圖圖4-2

4、DNA與與RNA在化學組成上的區(qū)別在化學組成上的區(qū)別 圖圖4-3三種三種RNA示意圖示意圖 RNA的在細胞中有三種：的在細胞中有三種：mRNA（信使（信使RNA），），tRNA（轉運（轉運RNA），），rRNA（核糖體（核糖體RNA）問：問：DNA的信息是怎么傳給的信息是怎么傳給mRNA的？的？ (1)它的分子結構與它的分子結構與DNA很相似很相似,也是由基本也是由基本單位單位-核苷酸連接而成核苷酸連接而成,也能儲存遺傳信息。也能儲存遺傳信息。(2)在在RNA與與DNA的關系中，也遵循的關系中，也遵循“堿基堿基互補配對原則互補配對原則”，但，但U-A。(3)RNA一般是單鏈，而且比一般是單鏈，

5、而且比DNA短，因此短，因此能夠通過核孔轉移到細胞質中。能夠通過核孔轉移到細胞質中。RNA適于作適于作DNA的信使的原因的信使的原因:圖圖4-4以以DNA為模板轉錄為模板轉錄RNA的圖解、的圖解、動畫過程動畫過程比較復制，轉錄過程的差異：比較復制，轉錄過程的差異：RNADNA產物產物DNA的一條鏈的一條鏈DNA的兩條鏈的兩條鏈模板模板邊解旋邊轉錄邊解旋邊轉錄半保留復制，半保留復制，邊解旋邊復制邊解旋邊復制特點特點DNAmRNADNADNA信息傳信息傳遞方向遞方向RNA聚合酶聚合酶DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶(主要酶主要酶)酶酶4種核糖核苷酸種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸原料

6、原料只解有遺傳效應的片段只解有遺傳效應的片段完全解旋完全解旋解旋解旋細胞核細胞核細胞核細胞核場所場所轉錄轉錄DNA復制復制轉錄小結：轉錄小結：概念：在細胞核中，以概念：在細胞核中，以DNA雙鏈中的一雙鏈中的一 條為模板，合成條為模板，合成mRNA的過程。的過程。場所：細胞核場所：細胞核 模板：模板：DNA解旋，以其中一條鏈為模板解旋，以其中一條鏈為模板 原料：原料：4種核糖核苷酸（種核糖核苷酸（A、U、C、G）條件：條件：ATP、酶（、酶（RNA聚合酶）聚合酶） 產物：單鏈的產物：單鏈的mRNA（信使（信使RNA）信息傳遞方向：信息傳遞方向：DNA mRNA練習鞏固：練習鞏固：1.DNA分子的

7、解旋發(fā)生在分子的解旋發(fā)生在_過程中。過程中。 A.復制復制 B.轉錄轉錄 C.翻譯翻譯 D.復制和轉錄復制和轉錄2.果蠅的遺傳物質由果蠅的遺傳物質由_種核苷酸組成。種核苷酸組成。 A.2 B.4 C.5 D.83.一個一個DNA分子可以轉錄出多少種多少個分子可以轉錄出多少種多少個mRNA 分子分子( ) A.一種一個一種一個 B.一種多個一種多個 C.多種多個多種多個 D.無數種無數個無數種無數個4.已知一段信使已知一段信使RNA上有上有12個個A和和G,該信使該信使RNA上共有上共有30個堿個堿基。那么轉錄成該信使基。那么轉錄成該信使RNA的一段的一段DNA分子中應有分子中應有C和和T( )

8、 A.12個個 B.18個個 C.24個個 D.30個個DDBCAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA細胞質細胞質細胞核細胞核核孔核孔DNAmRNAmRNA在細胞核中合成在細胞核中合成AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA細胞質細胞質細胞核細胞核mRNAmRNA通過核孔進入細胞質通過核孔進入細胞質問題情境：問題情境： 轉錄后進入細胞質的轉錄后進入細胞質的mRNA仍是堿基仍是堿基序列，而不是蛋白質。那么，序列，而不是蛋白質。那么，mRNA上上的堿基序列如何能變成蛋白質中氨基酸的的堿基序列如何能變成蛋白質中氨基酸的種類、數量和排列順序呢？種類、數量和

9、排列順序呢？mRNA如何如何將遺傳信息翻譯成蛋白質？將遺傳信息翻譯成蛋白質？思考：思考：mRNA的的4種堿基如何決定種堿基如何決定20種氨基酸？種氨基酸？ 堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？ 感悟科學家破譯遺傳密碼的推理過程：感悟科學家破譯遺傳密碼的推理過程： 1個堿基決定個堿基決定1個氨基酸？個氨基酸？ 2個堿基決定個堿基決定1個氨基酸？個氨基酸？ 4種種,不行！不行！16種組合方式也不能決定種組合方式也不能決定20種氨基酸種氨基酸,不行！不行！提出：提出：mRNA上每上每3個相鄰的堿基決定個相鄰的堿基決定1個個氨基酸。氨基酸。64種，可行！種，可行！密

10、碼子：密碼子：mRNA上三個相鄰的堿基稱為上三個相鄰的堿基稱為一個密碼子（三聯體密碼）。一個密碼子（三聯體密碼）。思考與討論思考與討論：已知一段：已知一段mRNA的堿基序列是的堿基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你，你能結合密碼子表寫出對應的氨基酸序列嗎？能結合密碼子表寫出對應的氨基酸序列嗎？ 甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨半胱氨酸酸脯氨酸脯氨酸絲氨酸絲氨酸賴氨酸賴氨酸脯氨酸脯氨酸分析密碼子的特點：分析密碼子的特點：(1)一個密碼子決定一個特定的氨基酸；一個密碼子決定一個特定的氨基酸；(2)有的氨基酸可能有一個以上的密碼子有的氨基酸可能有一個以上的密碼子

11、（密碼的簡并，有何意義？）；（密碼的簡并，有何意義？）；(3)起始密碼子、終止密碼子。起始密碼子、終止密碼子。64種密碼中：種密碼中：61個編碼控制個編碼控制20種氨基酸合成，另外種氨基酸合成，另外3個個（UAG、UAA、UGA）不編碼任何氨基）不編碼任何氨基酸，而是合成蛋白質的終止信號又稱終止酸，而是合成蛋白質的終止信號又稱終止密碼。密碼。(4)幾乎所有生物都共用一套密碼子。幾乎所有生物都共用一套密碼子。 問問： mRNA進入細胞質后，就與蛋白質的進入細胞質后，就與蛋白質的“裝配機器裝配機器”核糖體結合，形成合成核糖體結合，形成合成蛋白質的蛋白質的“生產線生產線”。那么，游離在細。那么，游離

12、在細胞質中的氨基酸是怎樣運送到合成蛋白胞質中的氨基酸是怎樣運送到合成蛋白質的質的“生產線生產線”上的呢？上的呢？圖圖4-5 tRNA的結構示意圖的結構示意圖 專一性：每種專一性：每種tRNA只能識別并轉運一只能識別并轉運一種氨基酸。種氨基酸。tRNA的反密碼子與的反密碼子與mRNA上的密碼子上的密碼子互補配對?；パa配對。圖圖4-6 蛋白質的合成示意圖蛋白質的合成示意圖動畫展示蛋白質的合成過程動畫展示蛋白質的合成過程圖圖4-6中所示的正在合成的肽鏈的氨基酸中所示的正在合成的肽鏈的氨基酸序列是什么序列是什么?甲硫氨酸甲硫氨酸組氨酸組氨酸色氨酸色氨酸精氨酸精氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸

13、脯氨酸一個一個mRNA分子上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈分子上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈翻譯小結：翻譯小結： 概念：游離在細胞質中的各種氨基酸，概念：游離在細胞質中的各種氨基酸，以以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程，稱為遺傳信息的翻譯。的蛋白質的過程，稱為遺傳信息的翻譯。 場所：細胞質的核糖體。場所：細胞質的核糖體。 模板：以模板：以mRNA為模板。為模板。 原料：原料：20種氨基酸（由種氨基酸（由tRNA搬運）。搬運）。 條件：酶、條件：酶、ATP 產物：有一定氨基酸順序的肽鏈。產物：有一定氨基酸順序的肽鏈。 信息傳遞方向：信息傳遞方向

14、：mRNA 蛋白質蛋白質比較復制，轉錄和翻譯三個過程的差異：比較復制，轉錄和翻譯三個過程的差異：核糖體核糖體細胞核細胞核細胞核細胞核場所場所一個一個mRNA分分子可以與多個子可以與多個核糖體結合核糖體結合邊解旋邊轉錄邊解旋邊轉錄半保留復制，邊半保留復制，邊解旋邊復制解旋邊復制特點特點mRNA蛋白質蛋白質DNAmRNADNADNA信息傳信息傳遞方向遞方向肽肽鏈鏈RNADNA產物產物20種氨基酸種氨基酸4種核糖核苷酸種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸原料原料mRNADNA一條鏈一條鏈DNA雙鏈雙鏈模板模板生物生長發(fā)育過程中生物生長發(fā)育過程中細胞分裂間期細胞分裂間期時間時間翻譯翻譯轉錄轉錄DNA

15、復制復制能發(fā)生堿基配對的場所和過程能發(fā)生堿基配對的場所和過程:場所場所:過程過程:細胞核、線粒體、葉綠體、細胞核、線粒體、葉綠體、核糖體核糖體DNA復制、復制、RNA復制、轉錄、復制、轉錄、逆轉錄、翻譯逆轉錄、翻譯歸納遺傳信息流動方向：歸納遺傳信息流動方向：思考：思考：DNA的堿基數、的堿基數、mRNA的堿基數與氨基酸的堿基數與氨基酸個數的關系如何？個數的關系如何？例：一條多肽鏈中有氨基酸例：一條多肽鏈中有氨基酸1000個，則作為合成該個，則作為合成該多肽鏈模板的信使多肽鏈模板的信使RNA和用來轉錄該信使和用來轉錄該信使RNA的基因的基因分子分別至少有堿基多少個？分子分別至少有堿基多少個？A.3000個和個和3000個個B.1000個和個和3000個個C.1000個和個和4000個個D.3000個和個和6000個個小結：小結：DNA的堿基數的堿基數:mRNA的堿基數的堿基數:蛋白質的氨基酸蛋白質的氨基酸數數= 6n:3n:n 6(n+1):3(n+1):nD 總結：總結： 基因的表達過程是在細胞中完成的?；虻谋磉_過程是在細胞中完成的。DNA分子、分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖體，線粒分子、氨基酸分子和核糖體，線粒體等眾多細胞器一道，完成遺傳信息的轉錄和體等眾多細胞器一道，完成遺傳信息的轉錄和翻譯過程。在組