必修二基因的表達(dá)總結(jié)

1、第四章 基因的表達(dá)發(fā)表日期：2014年2月23日        基因的表達(dá) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成一基因的基本功能；傳遞和表達(dá)1傳遞：時(shí)期：生殖過(guò)程 方式：復(fù)制（實(shí)現(xiàn)遺傳信息由親代到子代的傳遞）2表達(dá)：時(shí)期：個(gè)體發(fā)育方式：通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)合成二遺傳信息的轉(zhuǎn)錄遺傳物質(zhì)DNA一般存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成則只是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行的，那么細(xì)胞核中的DNA是如何控制細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)的合成過(guò)程的？這可能有兩個(gè)途徑：途徑一：DNA從細(xì)胞核內(nèi)出來(lái)直接控制核糖體對(duì)蛋白質(zhì)的合成。途徑二：細(xì)胞核中的DNA所攜帶的遺傳信息通過(guò)中間介質(zhì)傳遞到細(xì)

2、胞質(zhì)中，間接指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。1RNA的結(jié)構(gòu)和種類基本組成單位：核糖核苷酸（4種）（1）化學(xué)組成 核糖 組成物質(zhì)：磷酸 堿基：A、U（RNA特有）、G、C（2）空間結(jié)構(gòu)：?jiǎn)捂溄Y(jié)構(gòu) 信使RNA（mRNA）：?jiǎn)捂溄Y(jié)構(gòu)，攜帶遺傳密碼。（3）種類 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA (tRNA)：三葉草結(jié)構(gòu)，由一條RNA折疊圍繞而成，運(yùn)載特定氨基酸。 核糖體RNA(rRNA)：核糖體的組成成分，與蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體（4）DNA與RNA的比較 核酸項(xiàng)目DNARNA名稱脫氧核糖核酸核糖核酸分布主要存在于細(xì)胞核，少數(shù)位于細(xì)胞質(zhì)的線粒體、葉綠體主要位于細(xì)胞質(zhì)，少數(shù)存在于細(xì)胞核化學(xué)組成基本組成單位脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸堿基嘌呤腺嘌呤

3、（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）嘧啶胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）五碳糖脫氧核糖核糖無(wú)機(jī)酸磷酸磷酸空間結(jié)構(gòu) 規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈結(jié)構(gòu)分類通常只有一類三類信使RNA：轉(zhuǎn)錄遺傳信息，翻譯的模板轉(zhuǎn)運(yùn)RNA：運(yùn)輸特定的氨基酸核糖體RNA：核糖體的組成成分產(chǎn)生途徑DNA復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制功能主要遺傳物質(zhì)貯存、傳遞和表達(dá)遺傳信息遺傳物質(zhì)（生物體內(nèi)無(wú)DNA時(shí)），輔助DNA完成功能（生物體內(nèi)有DNA時(shí)）催化作用相同點(diǎn)：化學(xué)組成中都有磷酸及堿基A、C、G二者都是核酸，核酸中的堿基序列就是遺傳信息聯(lián)系：RNA是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，即RNA的遺傳信息來(lái)自D

4、NA 2遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（1）概念：在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成信使RNA的過(guò)程（2）時(shí)間：個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過(guò)程（在細(xì)胞的任何時(shí)間都可以進(jìn)行）（3）場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核（4）條件：模板：DNA的一條鏈 原料：4種核糖核苷酸酶：解旋酶、RNA聚合酶能量：ATP（5）配對(duì)原則：遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，G-C、C-G、A-U、T-A（6）過(guò)程：4個(gè)步驟DNA雙鏈解開(kāi)，DNA雙鏈的堿基得以暴露。游離的核糖核苷酸與供轉(zhuǎn)錄的DNA的一條鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，兩者以氫鍵結(jié)合在RNA聚合酶的作用下，新合成的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA上合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙鏈恢復(fù)（7）產(chǎn)物：

5、一個(gè)單鏈RNA（mRNA、tRNA、rRNA）（8）意義：使DNA上的遺傳信息傳遞到mRNA以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的圖解二、遺傳信息的翻譯1概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程。2時(shí)間：個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過(guò)程（在細(xì)胞的任何時(shí)間都可以進(jìn)行）3場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)的核糖體4條件： 模板：mRNA原料：20種氨基酸酶：能量：ATP5配對(duì)原則：遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，G-C、C-G、U-A、A-U6轉(zhuǎn)運(yùn)工具：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA） tRNA一般由75個(gè)核苷酸組成，相對(duì)分子質(zhì)量較低。tRNA比做翻譯過(guò)程中的“譯員”，它可以“認(rèn)識(shí)”兩種“文字”mRNA上的密碼子“

6、文字”和氨基酸“文字”。tRNA功能：一是轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸，二是識(shí)別密碼子。 tRNA的3個(gè)與mRNA上的特定的三個(gè)堿基（密碼子）配對(duì)的堿基叫反密碼子 tRNA有61種，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。一種氨基酸可以對(duì)應(yīng)一種或幾種tRNA。7過(guò)程： mRNA合成后，通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA上的反密碼子為UAC，與mRNA的堿基AUG（密碼子）互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1。攜帶某種氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。甲硫氨酸與某種氨基酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上。核糖體讀取下一個(gè)密碼子，原占據(jù)位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體，占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜

7、帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成。重復(fù)步驟2、3、4，直至核糖體讀取到mRNA的終止密碼。8產(chǎn)物：多肽鏈（從核糖體上脫離下來(lái)的多肽鏈，還要在相應(yīng)的細(xì)胞器：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體內(nèi)加工，如盤(pán)曲、折疊、螺旋，最后合成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。）9.意義：mRNA的堿基排列順序決定氨基酸的排列順序，遺傳信息得以表達(dá)。歸納：遺傳信息與遺傳密碼存在的位置不同：遺傳信息存在于基因中，指基因（DNA）中的堿基排列順序 遺傳密碼位于mRNA上，指mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基作用不同：遺傳信息決定氨基酸的排列順序是間接作用遺傳密碼直接控制蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序密碼子概念：mRNA上決定一

8、個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基。位置：mRNA種類：64種 起始密碼子：2種，AUG、GUG，也編碼氨基酸 61種，編碼氨基酸 普通密碼子：59種，只編碼氨基酸終止密碼子：3種，UAA、UGA、UAG，不編碼氨基酸只是終止信號(hào)特點(diǎn)：通用性：不同生物密碼子基本相同，即公用一套密碼子。說(shuō)明生命有共同的起源。簡(jiǎn)并性：大多數(shù)氨基酸都可以具有多個(gè)密碼子。不重疊：兩個(gè)密碼子間沒(méi)有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，讀碼必須按照一定的讀碼框架，從正確的起點(diǎn)開(kāi)始，一個(gè)不漏地一直讀到終止信號(hào)。方向性：在mRNA上按照一定方向進(jìn)行讀碼。反密碼子概念：與mRNA分子中密碼子互補(bǔ)配對(duì)的tRNA上的3個(gè)堿基。位置：tRNA種類：61種，反密碼子與61種

9、決定氨基酸的密碼子對(duì)應(yīng)。特點(diǎn)：反密碼子的3個(gè)堿基與相應(yīng)的DNA模板鏈上對(duì)應(yīng)的堿基相同，只是DNA鏈上堿基T的位置在tRNA上為U。蛋白質(zhì)合成過(guò)程中涉及到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（以分泌蛋白合成為例）在生物個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，基因是選擇性表達(dá)的。即：同一生物不同組織器官、細(xì)胞中所含的基因相同，但選擇性表達(dá)的基因不同，如胰島素基因存在于肝細(xì)胞、腦細(xì)胞、胰島B細(xì)胞等細(xì)胞中，但只在胰島B細(xì)中表達(dá)，合成胰島素。原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯的場(chǎng)所和時(shí)間比較原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯均在細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行，兩個(gè)過(guò)程常緊密偶聯(lián)，同時(shí)發(fā)生。真核生物的轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核，翻譯在細(xì)胞質(zhì)，先轉(zhuǎn)錄后翻譯 DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間細(xì)

10、胞分裂(有絲分裂和減數(shù)第一次分裂)的間期個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過(guò)程場(chǎng)所主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體模板DNA的兩條單鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸條件酶(DNA解旋酶、DNA聚合酶等)、ATP酶(RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA產(chǎn)物2個(gè)雙鏈DNA一個(gè)單鏈RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽鏈模板去向分別進(jìn)入2個(gè)子代DNA分子中恢復(fù)原樣,與非模板鏈重新繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)分解成單個(gè)核苷酸特點(diǎn)半保留邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個(gè)mRNA上結(jié)合多個(gè)核糖體,順次合成多條肽鏈堿基配對(duì)A-T、T-A、G-C、C-GA-U、T-A、G-C、C-DA-U、

11、U-A、G-C、C-G遺傳信息的傳遞DNADNADNAmRNAmRNA蛋白質(zhì)意義使遺傳信息從親代傳給子代表達(dá)遺傳信息,使生物表現(xiàn)出各種性狀三基因表達(dá)中相關(guān)數(shù)量計(jì)算1轉(zhuǎn)錄時(shí)形成的RNA分子中的堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/22翻譯過(guò)程中，蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目=tRNA數(shù)目=1/3mRNA堿基數(shù)目=1/6DNA堿基數(shù)目3計(jì)算中“最多”和“最少”的分析（1）翻譯時(shí)，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準(zhǔn)確地說(shuō)，mRNA上堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。（2）基因或DNA上的堿基數(shù)目比對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。（3）在回答有關(guān)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)加上最多或最少等字如，mRNA上有

12、n個(gè)堿基，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生它的基因中至少有2n個(gè)堿基，該mRNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)中最多有n/3個(gè)氨基酸。第2節(jié) 基因?qū)π誀畹目刂埔恢行姆▌t的提出及其發(fā)展1提出者：1957年，克里克2內(nèi)容圖解： 圖示全過(guò)程稱為；遺傳信息傳遞，遺傳信息傳遞的一般規(guī)律是：核酸核酸，核酸蛋白質(zhì)；遺傳學(xué)上稱為：中心法則實(shí)線表示自然界普遍存在,發(fā)生在絕大多數(shù)的生物體中，是遺傳信息的主要流向.虛線表示后來(lái)發(fā)現(xiàn)的,在少數(shù)生物體內(nèi)存在,是對(duì)中心法則的補(bǔ)充逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制只有當(dāng)病毒寄生到宿主細(xì)胞中以后才發(fā)生.中心法則的5條信息傳遞都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 DNA復(fù)制、RNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄3中心法則發(fā)展：1965年，RNA腫瘤病

13、毒里發(fā)現(xiàn)RNA復(fù)制酶RNA復(fù)制1970年，致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶RNADNA 1982年發(fā)現(xiàn)瘋牛病是一種結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)在腦細(xì)胞內(nèi)大量增殖引起的蛋白質(zhì)4中心法則與基因表達(dá)的關(guān)系 5中心法則的意義是對(duì)遺傳信息的傳遞過(guò)程的概括是對(duì)DNA基本功能的概括是對(duì)生物遺傳物質(zhì)和性狀關(guān)系以及傳遞途徑的概括二.基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系1性狀：生物形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征，由蛋白質(zhì)體現(xiàn)2基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能和結(jié)構(gòu)單位3基因是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制性狀的。4基因控制性狀的兩種方式5基因控制生物性狀的是里實(shí)例 控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，直接控制生物體的性狀（1）   鐮刀型細(xì)胞貧血癥鐮

14、刀型細(xì)胞貧血癥：基因突變產(chǎn)生的一種遺傳病。病人血液中的紅細(xì)胞由圓餅狀（正常）變成彎曲的鐮刀狀（異常），鐮刀狀的紅細(xì)胞容易破裂，造成溶血性貧血，嚴(yán)重的引起死亡。鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因：一對(duì)堿基序列發(fā)生改變蛋白質(zhì) 正常 異常氨基酸 谷氨酸 纈氨酸RNA GAA GUA突變 DNA CTT CAT GAA GTA（2）囊性纖維病囊性纖維?。罕泵腊追N人中常見(jiàn)的一種遺傳病。患者汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染。囊性纖維病病因：CFTR基因缺失3個(gè)堿基 控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物的性狀（1）豌豆粒型 基因的改變不僅僅引起生物體單一性狀的改變，基因與生物的性

15、狀并非簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，如基因的改變不僅能影響豌豆的形狀，還能影響豌豆的口味。（2）苯丙酮尿癥及白化病苯丙酮尿癥：新生兒中發(fā)病率較高的一種常染色體上隱性遺傳病?；颊哂捎谌鄙僬；騊（患者基因型為pp），導(dǎo)致體細(xì)胞中缺少一種酶，體內(nèi)的苯丙氨酸不能沿正常的代謝途徑轉(zhuǎn)變成酪氨酸，只能按另一條代謝途徑轉(zhuǎn)變成苯丙酮酸。苯丙酮酸在體內(nèi)積累過(guò)多，聚集在血液和腦脊液中，會(huì)造成腦發(fā)育障礙而成癡呆，患兒在3-4個(gè)月后出現(xiàn)智力低下（面部表情呆滯），也會(huì)出現(xiàn)皮膚色素減少等癥狀。尿中因含過(guò)多的苯丙酮酸而有異味。當(dāng)嬰兒出生以后，醫(yī)生就可以給患兒配置一份不含有苯丙氨酸的特殊營(yíng)養(yǎng)配方，這樣就可以避免嬰兒體內(nèi)苯丙酮酸的積累

16、，孩子長(zhǎng)大后也能夠和正常人一樣生活。白化?。喝祟惖囊环N常染色體隱性遺傳病?；颊唧w內(nèi)缺失酪氨酸酶，不能把酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏氐囊环N前體3，4-二羥苯丙氨酸，使黑色素形成受阻?；颊咂つw、毛發(fā)以及眼睛的虹膜中缺少黑色素。全白化的人的皮膚很白，皮下的毛細(xì)血管映出而呈粉紅色，頭發(fā)白或淡黃色，眼睛的虹膜粉紅色，怕光，視力較差。根本原因：基因異常導(dǎo)致酪氨酸酶不能合成直接原因：體內(nèi)缺乏酪氨酸酶 5等位基因和性狀的關(guān)系6基因與性狀的關(guān)系：基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間相互作用，共同調(diào)控生物性狀。（1）生物的有些性狀是受單基因控制的，如豌豆的高莖和矮莖，由一對(duì)等位基因控制。（2）事實(shí)上，基因與性狀的關(guān)系并不都是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，有些性狀是由多對(duì)基因來(lái)決定的，如人的身高，其中的每一個(gè)基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔?，同時(shí)后天的營(yíng)養(yǎng)和鍛煉也很重要。（3）生物的性狀是由基因決定的，還受環(huán)境條件的影響，是生物的基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，即表現(xiàn)型=基因型+環(huán)境條件。三細(xì)胞質(zhì)基因與細(xì)胞核基因細(xì)胞質(zhì)基因細(xì)胞核基因存在部位葉綠體、線粒