第一節(jié)基因的表達(dá)

1、 第第1節(jié)節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 DNADNA( (基因基因) )的基本功能的基本功能1 1、通過復(fù)制，在后代的傳種接代中、通過復(fù)制，在后代的傳種接代中傳傳遞遺傳信息遞遺傳信息2 2、在后代的個體發(fā)育過程中，、在后代的個體發(fā)育過程中，基因指基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成(使遺傳信息得以表達(dá)使遺傳信息得以表達(dá)) ) 思考思考1、遺傳物質(zhì)存在于細(xì)胞的什么部位？2、蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞的什么部位？3、那細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)DNA如何操控細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)合成呢？RNA的種類是怎么區(qū)分的？的種類是怎么區(qū)分的？根據(jù)根據(jù)RNA功能，可以分為功能，可以分為mRNA（信使（信使RNA)、t

2、RNA(轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)和和rRNA(核糖體核糖體RNA)三種。三種。RNARNA的結(jié)構(gòu)和作用是什么？的結(jié)構(gòu)和作用是什么？lRNA由一分子磷酸，一分子由一分子磷酸，一分子核糖核糖和一分子含氮和一分子含氮的堿基的堿基(A G C U)組成組成核糖核苷酸核糖核苷酸連接而成的連接而成的單單鏈分子鏈分子。l當(dāng)生物體內(nèi)只有當(dāng)生物體內(nèi)只有RNA時，它是遺傳物質(zhì)；時，它是遺傳物質(zhì)；l當(dāng)細(xì)胞中含有當(dāng)細(xì)胞中含有DNA時，時，RNA主要是負(fù)責(zé)主要是負(fù)責(zé)DNA遺傳信息的翻遺傳信息的翻譯和轉(zhuǎn)錄。譯和轉(zhuǎn)錄。mRNA為什么叫做信使為什么叫做信使RNA？它是誰？它是誰的信使？的信使？為什么為什么mRNA適于作適于作DNA的

3、信使？的信使？因?yàn)樗沁z傳信息的傳遞者，所以因?yàn)樗沁z傳信息的傳遞者，所以叫做信使叫做信使RNA。它是。它是DNA的信使。的信使。 1 1、轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核內(nèi)，以轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核內(nèi)，以DNADNA的一條鏈為模板，按照堿基的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對的原則合成互補(bǔ)配對的原則合成RNARNA的過程。的過程?；蚩刂频鞍踪|(zhì)的合成基因控制蛋白質(zhì)的合成1、轉(zhuǎn)錄場所：細(xì)胞核內(nèi)模板：DNA雙鏈中的一條原則：堿基互補(bǔ)配對原則 AU CG產(chǎn)物： mRNA轉(zhuǎn)錄TCATG T TT AAG T AC A A A T DNADNA的平面結(jié)構(gòu)圖的平面結(jié)構(gòu)圖AG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNAD

4、NA游離的核糖核苷酸游離的核糖核苷酸以以DNADNA的一條鏈為模板合成的一條鏈為模板合成RNARNAAG T AC A A A T AGCUGACGGUUU DNADNA與與RNARNA的堿基互補(bǔ)配對：的堿基互補(bǔ)配對：AUAU；TCTC；CGCG；TATARNA RNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU 組成組成 RNA 的核糖核苷酸一個個連接起來的核糖核苷酸一個個連接起來AG 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

5、 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 GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的 mRNA mRNA 鏈，鏈，DNADNA上的遺傳信息就傳遞到上的遺傳信息就傳遞到mRNAmRNA上上RNARNADNADNAAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核細(xì)胞核 核孔核孔

6、DNAmRNAmRNA在細(xì)胞核中合成在細(xì)胞核中合成AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核細(xì)胞核mRNAmRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)RNA是由基本單位是由基本單位核苷酸連接而核苷酸連接而成，跟成，跟DNA一樣能儲存遺傳信息。一樣能儲存遺傳信息。RNA與與DNA的關(guān)系中，也遵循的關(guān)系中，也遵循“堿基堿基互補(bǔ)配對原則互補(bǔ)配對原則”。因此以。因此以RNA為媒介為媒介可將遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中?？蓪⑦z傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中。為什么為什么mRNA適于作適于作DNA的信使？的信使？ 翻翻 譯譯概念：在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上,以mRNA為模板,tRNA為

7、運(yùn)載工具，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。場所：細(xì)胞核外，細(xì)胞質(zhì)中的核糖體模板：mRNA運(yùn)輸工具：tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RAN)原則：堿基互補(bǔ)配對產(chǎn)物：蛋白質(zhì)翻翻 譯譯UCAUG A UUAmRNA 密碼子密碼子 密碼子密碼子 密碼子密碼子 密碼子密碼子 密碼子：密碼子：mRNAmRNA上決定氨基酸的三個相鄰的堿上決定氨基酸的三個相鄰的堿基基A A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天門天門冬氨酸冬氨酸AUG 異亮氨酸異亮氨酸 反密碼子反密碼子 tRNAtRNA的一端運(yùn)載著氨基酸的一端運(yùn)載著氨基酸UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨 核糖體核糖體mRNA mRNA

8、 與核糖體結(jié)合與核糖體結(jié)合. .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨 tRNA tRNA 上的反密碼子與上的反密碼子與 mRNAmRNA上的密碼子互補(bǔ)配對上的密碼子互補(bǔ)配對 .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 tRNA tRNA 將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到 mRNAmRNA上的上的 相應(yīng)位相應(yīng)位置置 . .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 兩個氨基酸分子縮合兩個氨基酸分子縮合縮合縮合UCAUG A UUAA A U 亮

9、氨酸亮氨酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 核糖體隨著核糖體隨著 mRNAmRNA滑動滑動. . 另一個另一個 tRNA tRNA 上的堿基與上的堿基與mRNAmRNA上的上的 密碼子配對密碼子配對. . UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 一個個氨基酸分子縮合成鏈狀結(jié)構(gòu)一個個氨基酸分子縮合成鏈狀結(jié)構(gòu)UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 t tRNARNA離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)新的氨基酸離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)新的氨基酸UCAUG A UUAA A UAC UA

10、UG 亮氨酸亮氨酸 天門冬天門冬酰氨酰氨 異亮氨酸異亮氨酸以以mRNAmRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì) . . 過程（i）轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有三個堿基（反密碼子），每一種轉(zhuǎn)運(yùn)RAN只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種特定的氨基酸。（ii）安放氨基酸：一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA攜帶著特定的氨基酸進(jìn)入核糖體，按照已與核糖體結(jié)合的信使RNA的堿基排列順序，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對的原則，將一端的三個堿基（反密碼子）與信使RNA的三個堿基（密碼子）相互配對，把轉(zhuǎn)運(yùn)而來的特定氨基酸安放在相應(yīng)的位置上，然后離開核糖體。（iii）、合成多肽鏈并盤曲折疊為蛋白質(zhì)：

11、當(dāng)核糖體接受兩個氨基酸會被移至第一個氨基酸上，在酶的作用下，通過肽鍵與第一個氨基酸連接起來。同時，核糖體在信使RNA上也移動三個堿基，如此往復(fù)地進(jìn)行，至到信使RNA上出現(xiàn)終止密碼為止，結(jié)果合成有一定氨基酸數(shù)目和順序的多肽鏈。再進(jìn)一步盤曲折疊為有一定功能的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)合成結(jié)構(gòu)圖蛋白質(zhì)合成結(jié)構(gòu)圖 在上一節(jié)課中我們詳細(xì)地學(xué)習(xí)了在上一節(jié)課中我們詳細(xì)地學(xué)習(xí)了基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程，現(xiàn)在請你根據(jù)這幅圖，畫出一張流程圖，簡要地表示出其中的現(xiàn)在請你根據(jù)這幅圖，畫出一張流程圖，簡要地表示出其中的遺遺傳信息傳遞方向傳信息傳遞方向。轉(zhuǎn)錄翻譯DNARNA蛋白質(zhì) 上節(jié)課我們只講到在上節(jié)課我們只講

12、到在基因基因的指導(dǎo)下合成了的指導(dǎo)下合成了蛋白質(zhì)，那基因控制蛋白質(zhì)，那基因控制蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的合成到底與基因的合成到底與基因控制生物的控制生物的性狀性狀特征有什么關(guān)系呢？與生物的特征有什么關(guān)系呢？與生物的遺傳有什么關(guān)系呢？遺傳有什么關(guān)系呢？ DNADNA中插入了一段外來的中插入了一段外來的DNADNA序序列，打列，打亂亂了編碼淀粉分支酶的了編碼淀粉分支酶的基因基因淀粉分支酶不能正常淀粉分支酶不能正常合成合成蔗糖不合成為淀粉，蔗糖含蔗糖不合成為淀粉，蔗糖含量升高量升高淀粉含量低的豌豆由于失水淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮（而顯得皺縮（性狀：皺粒性狀：皺粒）編碼淀粉分支酶的基因編碼淀粉分支酶的基因

13、正常正常淀粉分支酶正常淀粉分支酶正常合成合成蔗糖合成為淀粉，淀粉含量升高蔗糖合成為淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保留水分，豌淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓鼓鼓（豆顯得圓鼓鼓（性狀：圓粒性狀：圓粒）控制酶形成的控制酶形成的基因異常基因異常酪氨酸酶不能正常合成酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)化為黑酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)化為黑色素色素缺乏黑色素而表現(xiàn)為缺乏黑色素而表現(xiàn)為白白化病化病控制酶形成的控制酶形成的基因正常基因正常酪氨酸酪氨酸酶酶正常合成酪氨酸能正常轉(zhuǎn)化為黑色素表現(xiàn)正常表現(xiàn)正常CFTR基因缺失了3個堿基CFTRCFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常蛋白結(jié)構(gòu)異常，導(dǎo)致功能異常，導(dǎo)致功能異?；颊咧夤軆?nèi)黏液增多黏液清除困難，細(xì)

14、菌繁殖，肺部感染 控制血紅蛋白形成的基因中一個堿基變控制血紅蛋白形成的基因中一個堿基變化化血紅蛋白的結(jié)構(gòu)血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化發(fā)生變化紅細(xì)胞呈鐮刀狀紅細(xì)胞呈鐮刀狀容易破裂，患溶血性貧血容易破裂，患溶血性貧血 酶或激素酶或激素 細(xì)胞代謝細(xì)胞代謝 生物性狀生物性狀基因基因 結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)蛋白 細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞結(jié)構(gòu) 生物性狀生物性狀(2)性狀的形成往往是性狀的形成往往是 內(nèi)因（基因）內(nèi)因（基因） 外因（環(huán)境因素等）外因（環(huán)境因素等） 相互作用的結(jié)果相互作用的結(jié)果(1)(1)一種性狀由一種性狀由一對一對基因控制基因控制; ; 一種性狀由一種性狀由多對多對基因控制基因控制. .基因與性狀基因與性狀: 存在于細(xì)

15、胞質(zhì)結(jié)構(gòu)中的遺傳物質(zhì)，叫做細(xì)胞質(zhì)基因，與核基因一樣具有穩(wěn)定性,連續(xù)性和變異性。 這些遺傳病都是通過母系遺傳給后代的。 1、揭示生物體內(nèi)遺傳信息傳遞一般規(guī)律的是（ ） A基因的遺傳定律 B堿基互補(bǔ)配對原則 C中心法則 D自然選擇學(xué)說課堂練習(xí)題：2、甜豌豆的紫花對白花是一對相對性狀，由非同源染色體上的兩個相對基因共同控制，只有當(dāng)同時存在兩個顯性基因（A和B）時，花中的紫色素才能合成，下列說法正確的是（ ）A一種性狀只能由一種基因控制B基因在控制生物體的性狀上是互不干擾的C每種性狀都是由兩個基因控制的D基因之間存在著相互作用課堂練習(xí)題： : 短音短音 念作念作滴（滴（di） : 長音長音 念作念作答

16、（答（da）字碼字碼:A: B: C: D: E: F: G: H: I: J: K: L: M: N: O: P: Q: R: S: T: U: V: W: X: Y: Z: ?: /: : 數(shù)碼數(shù)碼(長碼長碼):1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 0: 1954年科普作家年科普作家對破譯密碼首對破譯密碼首先提出了挑戰(zhàn)。先提出了挑戰(zhàn)。 在在自然自然Nature雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出理論研究的文章，指出。 接下來，人們不禁又要問在三聯(lián)體中的每個堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列會有什么不同呢？ 他們對他們對T4噬菌體噬菌體加入或減少一個和二個堿基都會加入或減少一個和二個堿基都會引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白，而加入引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白，而加入或減少或減少3個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì). 為什么會這樣呢？為什么會這樣呢？ 在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外體外合成蛋白質(zhì)的思路合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表表。 1961-19