基因的表達和結構課件

第11講基因的表達和結構課件DNA分子的特性多樣性：堿基對的排列順序千變?nèi)f化特異性：每個DNA分子有其特定的堿基對排列順序DNA（基因）分子上特定的脫氧核苷酸（堿基）序列。遺傳信息：穩(wěn)定性：雙螺旋結構DNA分子的特性多樣性：堿基對的排列順序千變?nèi)f化特異性：每個堿基互補配對原則應用：規(guī)則一：雙鏈DNA中A=T、G=C，最基本規(guī)律已知一個含150個磷酸的雙鏈DNA分子中有腺嘌呤25個，請問此DNA分子中有多少個胞嘧啶？根據(jù)堿基的種類和比例判定核酸的種類和核酸的單雙鏈：核酸中若含有T，而不含有U…含有T，且A=T,C=G,則該核酸為……，含有T，且A不等于T,或C不等于G,則該核酸為……；含有U，且A=U,C=G,則該核酸為……，含有U，且A不等于U,或C不等于G,則該核酸為……堿基互補配對原則應用：規(guī)則一：雙鏈DNA中A=T、G=C，最規(guī)律2、兩不互補堿基之和的比值在整個DNA分子中為1，在兩互補鏈中互為倒數(shù)規(guī)律2、兩不互補堿基之和的比值在整個DNA分子中為1，在兩已知DNA的一條單鏈中(A+G)/(T+C)=0.4,上述比值在其互補鏈和整個DNA分子中分別是（）

A.0.4和0.6B.2.5和1.0C.0.4和0.4D.0.6和1.0ATCGGTCA0.41.01.00.4B已知DNA的一條單鏈中(A+G)/(T+C)=0.4,上述比規(guī)律3、兩互補堿基之和的比值在整個DNA分子中和在兩互補鏈中相等A+TC+G=a（a為特定值）（人=1.5豬=1.43小麥=1.21；家雞=1.34；此比值具有物種特異性）規(guī)律3、兩互補堿基之和的比值在整個DNA分子中和在兩互補鏈4、一種堿基在兩條鏈中所占的比例等于這種堿基在每條單鏈中所占的比例之和的一半4、一種堿基在兩條鏈中所占的比例等于這種堿基在每條單鏈中所占DNA的一條鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補單鏈和整個DNA分子中分別是A0.4和0.6B2.5和1.0C0.4和0.4D0.6和1.0DNA的一條鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補單鏈和整個DNA分子中分別是A0.4和0.6B2.5和1.0C0.4和0.4D0.6和1.0從某生物中提取出DNA進行化學分析，發(fā)現(xiàn)鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46％，又知該DNA的一條鏈（H鏈）所含的堿基中28％是腺嘌呤，問與H鏈相對應的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的A．26%

B．24%

C．14％

D．11％DNA的一條鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補單（二）DNA分子的復制復制的場所:復制的時間:復制的過程:復制的條件:6復制的方式:細胞核線粒體葉綠體有絲分裂的間期減數(shù)第一次分裂的間期邊解旋邊復制（見圖）原料:模板:酶:能量:5復制的結果:半保留復制四種游離的脫氧核苷酸解開螺旋的親代DNA分子的每條鏈解旋酶DNA聚合酶等細胞代謝產(chǎn)生的能量形成姐妹單體上兩個一模一樣的DNA分子7復制特點①邊解旋邊復制②半保留復制（二）DNA分子的復制復制的場所:6復制的方式:細胞核：解旋酶催化解旋模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧核苷酸進行）復制：以母鏈為模板進行堿基配對母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）：組成復制后的DNA同時進行2、復制的過程：解旋酶催化解旋模板（在DNA聚合酶的催化下，利用游離的脫氧DNA復制的準確性如何保障？獨特的雙螺旋結構為復制提供模板堿基互補配對原則使復制準確無誤DNA復制的意義？使遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性，DNA復制的準確性如何保障？獨特的雙螺旋結構為復制提供模板D由于DNA分子復制的方式是半保留復制，所以每復制一次，新的DNA分子都有一半新鏈一半舊鏈。經(jīng)過一次復制可得2個DNA分子，兩次可得4個DNA分子，依次類推，復制n次，可獲得2n個DNA分子由DNA分子復制可總結出以下規(guī)律：1221④①②③MmNN由于DNA分子復制的方式是半保留復制，所以每復制一次，新的D一個DNA分子中有堿基A20個，占全部堿基的20%，若DNA連續(xù)復制2次，需要堿基C：A、20個B、30個C、90個D、120個答案：C每個DNA分子中含C=

。復制2次增加了

個DNA分子（20÷20%-20×2）/23共增加C堿基數(shù)為

。3×30=90前n次復制第n次復制公式法單鏈重排法一個DNA分子中有堿基A20個，占全部堿基的20%，若DN假設將含有n對同源染色體的精原細胞的DNA分子用15N標記，并供給含14N的原料。該細胞進行減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個精子中，含15N的DNA的精子所占比例為A．0B．25%C．50%D．100%假設將含有n對同源染色體的精原細胞的DNA分子用15N第11講基因的表達知識點1基因與DNA的關系知識點2基因控制蛋白質(zhì)的合成（轉(zhuǎn)錄與翻譯、密碼子與反密碼子）知識點3基因的結構第11講基因的表達知識點1基因與DNA的關系一基因的概念，與DNA關系基因：控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能和結構的基本單位，是有遺傳效應的DNA片段。遺傳效應能決定生物的某一性狀能控制生物某一蛋白質(zhì)的合成基本功能（遺傳效應）:1、儲存、傳遞、表達遺傳信息2、發(fā)生變異，為生物的進化提供原材料一基因的概念，與DNA關系基因：控制生物性狀的遺傳思考：染色體、DNA、基因、多脫氧核苷酸單鏈、脫氧核苷酸的關系染色體是DNA的主要載體，同時也是基因的主要載體，基因在染色體上直線排列，每條染色體上有一個或兩個DNA分子；每個DNA分子含有很多基因，注意：基因是雙鏈整體！思考：染色體、DNA、基因、多脫氧核苷酸單鏈、脫氧核苷酸的關二、基因的表達使基因的遺傳信息以一定方式反應到蛋白質(zhì)的分子結構上，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似性狀的過程。即基因控制蛋白質(zhì)合成的過程。2、翻譯1、轉(zhuǎn)錄二、基因的表達使基因的遺傳信息以一定方式反應到蛋白質(zhì)TCATGATTAAG

T

AC

TA

A

T

DNA的平面結構圖轉(zhuǎn)錄的過程（細胞核中）此處由解旋酶解開雙螺旋,并非整個DNA全部解開，而是選擇表達哪個基因，則解開哪一段（與DNA復制有區(qū)別）TCATGATTAAGTACTAATDNA的平AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU原料模板DNA一條鏈的一段為模板。另一條鏈在該基因中不起作用！AGTACTAATAGCUGACGGUUU原料模ACBA基因的模板鏈A基因的非模板鏈（轉(zhuǎn)錄時不能作模板鏈，即兩條鏈不能同時成為模板鏈）ACBA基因的模板鏈A基因的非模板鏈AGCUGACGGUUUAG

T

AC

TA

A

T

堿基互補配對：T-A；A-UC-G；G-CRNA聚合酶AGCUGACGGUUUAGTACTAAT堿基互AGCGACGGUUAG

T

AC

TA

A

T

UU組成RNA的核糖核苷酸一個個連接起來RNA聚合酶AGCGACGGUUAGTACTAATUU組成AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUAAGTACTAATGCGACGGUUUUAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUAAGTACTAATGCGACGUUGUUAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAAAGTACTAATGCGACGUGUUAAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUAGTACTAATGCGACGGUUAAUAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUAAGTACTAATGCGACGGUUAAUAAG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAUAGTACTAATGCGCGGUUAAUAUAG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCAGTACTAATGGCGGUUAAUAUCAG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNAAGTACTAATGGCGGUUAAUAUCDN第11講基因的表達和結構課件細胞質(zhì)細胞核mRNA在細胞核中合成AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUA

核孔DNAmRNA細胞質(zhì)細胞核mRNA在細胞核中合成AGTACTAAAG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA細胞質(zhì)

細胞核mRNA通過核孔進入細胞質(zhì)AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA細胞②轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物RNA有三種，即信使RNA（mRNA）、轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）和核糖體RNA（rRNA）①轉(zhuǎn)錄的時間、場所、模板、原料、能量、原則和產(chǎn)物。③真核細胞的基因轉(zhuǎn)錄后需經(jīng)過加工才能形成mRNA。小結②轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物RNA有三種，即信使RNA（mRNA）、轉(zhuǎn)運RN密碼子

mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基。UCAUGAUUA

mRNA（模板）密碼子密碼子密碼子密碼子mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基。密碼子共有64種，決定20種氨基酸，其中決定氨基酸的密碼子有61種因此一種密碼子決定一種氨基酸，一種氨基酸可以由多種密碼子來決定。甲硫氨酸起始密碼子AUGGUG纈氨酸終止密碼子UAAUAGUGA不決定氨基酸密碼子共有64種，決定20種氨基酸，其中決定氨基酸的密碼子有密碼子在不同信使RNA上的通用性：任何生物的任何細胞的信使RNA上的密碼子都是64種，所有生物共用一套密碼子，成為基因工程得以實現(xiàn)的理論依據(jù)之一。密碼子在不同信使RNA上的通用性：攜帶特異氨基酸t(yī)RNA與反密碼子反密碼子攜帶特異氨基酸t(yī)RNA與反密碼子反密碼子ACU天冬氨酸反密碼子

tRNA一端的三個相鄰的堿基，能夠特異性識別密碼子反密碼子

反密碼子共有61種（三種終止密碼子不決定氨基酸，因此沒有互補的反密碼子）。轉(zhuǎn)運RNA有61種。因此一種tRNA只轉(zhuǎn)運一種氨基酸，一種氨基酸可以由多種tRNA來轉(zhuǎn)運。ACU天冬氨酸反密碼子tRNA一端的三個相鄰的堿基，能夠特（DNA）基因、密碼子、反密碼子、氨基酸的對應關系TACTAGCTAATGATCGATAUGAUCGAUUAC甲硫氨酸DNARNA6：3：1（DNA）基因、密碼子、反密碼子、氨基酸的對應關系TACTAUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖體翻譯的過程（細胞質(zhì)中）UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸核糖體UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU天冬氨酸

tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子互補配對

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸t(yī)RNA上UCAUGAUUAAUG

異亮氨酸

tRNA將氨基酸轉(zhuǎn)運到mRNA上的相應位置

AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸UCAUGAUUAAUG異亮氨酸t(yī)RNA將氨基酸轉(zhuǎn)運UCAUGAUUAAUG

異亮氨酸脫水縮合AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸UCAUGAUUAAUG異亮氨酸脫水縮合AAU亮氨酸AUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸核糖體隨著mRNA滑動，另一個tRNA上的堿基與mRNA上的密碼子配對。UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUGUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸一個個氨基酸分子縮合成鏈狀結構UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUGUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA離開，再去轉(zhuǎn)運新的氨基酸UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUGUCAUGAUUAAUG

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)。UCAUGAUUAAUG亮氨酸天冬氨酸以mRNA為翻譯的場所、模板、原料、原則和產(chǎn)物。

可以發(fā)生堿基互補配對的過程：

小結翻譯的場所、模板、原料、原則和產(chǎn)物。

可以發(fā)生堿基互補配對的基因控制蛋白質(zhì)的合成tRNAmRNA基因蛋白質(zhì)控制合成細胞核細胞質(zhì)脫氧核苷酸氨基酸空間障礙語言障礙基因控制蛋白質(zhì)的合成tRNAmRNA基因蛋白質(zhì)控制合成細胞核中心法則：生物界遺傳信息的傳遞途徑DNA轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)中心法則：生物界遺傳信息的傳遞途徑DNA轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄RNA翻譯基因?qū)π誀畹目刂?基因酶代謝相關產(chǎn)物生物性狀2基因蛋白質(zhì)分子結構生物性狀基因?qū)π誀畹目刂?基因酶代謝某基因中含有1200個堿基對，則由它控制合成的含有兩條肽鏈的蛋白質(zhì)分子中含有肽鍵的個數(shù)是()A．198個B．398個C．400個D．798個解題指導：Gene中堿基數(shù)：mRNA中堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)=6：3：1；因此，合成的蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)為1200*2/6=400個；又此蛋白質(zhì)有兩條肽鏈，所以其中含有的肽鍵數(shù)為400-2=398個。B某基因中含有1200個堿基對，則由它控制合成的含有兩條肽鏈的控制此蛋白質(zhì)合成的基因至少需要多少個堿基?有一個蛋白質(zhì)分子由70個氨基酸組成,問至少需要信使RNA上多少個密碼子?該蛋白質(zhì)合成過程中最多需要多少種轉(zhuǎn)移RNA?至少需信使RNA上多少個堿基?如果此蛋白質(zhì)有兩條肽鏈組成,控制此蛋白質(zhì)合成的基因至少需要多少個堿基?7061210420420課堂練習題：控制此蛋白質(zhì)合成的基因至少需要多少個堿基?有一個蛋白質(zhì)分子由知識點3基因的結構知識點3基因的結構原核細胞的基因結構編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游不能編碼蛋白質(zhì)可調(diào)控遺傳信息的表達(調(diào)控序列)編碼蛋白質(zhì)(編碼序列)非編碼序列=非編碼區(qū)原核細胞的基因結構編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游原核細胞的基因結構編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結合位點

RNA聚合酶是由多個肽鏈構成的蛋白質(zhì)，能識別并與調(diào)控序列中的結合位點結合,催化轉(zhuǎn)錄形成RNA。原核細胞的基因結構編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結合位與RNA聚合酶結合位點AGGUCACGUCGAGGTCACGTCGTCCAGTGCAGCRNA聚合酶RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始位點起始密碼子與RNA聚合酶結合位點AGGUCACGUC知識小結：原核細胞的基因結構結構功能編碼區(qū)能轉(zhuǎn)錄

并

蛋白質(zhì)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游非編碼區(qū)含

，起

作用終止轉(zhuǎn)錄mRNA調(diào)控

的表達mRNA編碼RNA聚合酶結合位點啟動并催化轉(zhuǎn)錄遺傳信息知識小結：原核細胞的基因結構結構功能編碼區(qū)能轉(zhuǎn)錄真核細胞的基因結構編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)下游調(diào)控遺傳信息的表達(調(diào)控序列)外顯子(編碼序列）內(nèi)含子(非編碼序列)一個完整基因（雙鏈）真核細胞的基因結構編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)下游調(diào)控遺傳信非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)與RNA聚合酶結合位點外顯子內(nèi)含子12345加工轉(zhuǎn)錄mRNA前體成熟mRNA加工非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)與RNA聚合酶結合位點外顯子內(nèi)含子12

科學工作者分離得到了某生物的基因A，將其解離成兩條單鏈，用其中一條與基因A的信使RNA雜交配對，結果如下圖所示，對此合理的解釋是（）

A、基因A來自真核生物或原核生物B、1-7代表了基因A的編碼蛋白質(zhì)的序列C、1和7位于基因結構中的非編碼區(qū)D、2，4，6屬非編碼序列科學工作者分離得到了某生物的基因A，將其解離成兩條單鏈外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例如：人的血紅蛋白中，有一種蛋白質(zhì)叫做β－珠蛋白，它的基因有1700個堿基對，其中有3個外顯子和2個內(nèi)含子，能夠編碼146個氨基酸，其外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例是多少人的一種凝血因子的基因，在它的186000個堿基對中，有26個外顯子和25個內(nèi)含子，能夠編碼2552個氨基酸，其外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例是多少146×3÷1700×100%=26%2552×3÷186000×100%=4%外顯子的堿基對在整個基因如：人的血紅蛋白中，有一種蛋白質(zhì)叫做

知識小結：真核細胞的基因結構結構編碼區(qū)非編碼區(qū)內(nèi)含子外顯子能夠

，并

序列能夠

，不能

序列（1）編碼區(qū)是

、

的（2）在不同的基因中所含的

和

數(shù)目不同（3）編碼區(qū)

占的比例小，大部分由

組成特點有

序列

功能轉(zhuǎn)錄RNA編碼蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄RNA編碼蛋白質(zhì)間隔的不連續(xù)外顯子內(nèi)含子外顯子內(nèi)含子調(diào)控遺傳信息的核苷酸

知識小結：真核細胞的基因結構結構編碼區(qū)非編碼區(qū)內(nèi)含子外顯子一個典型的真核細胞基因結構示意圖非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)與RNA聚合酶結合位點外顯子內(nèi)含子12345原核細胞基因真核細胞基因相同點不同點原核細胞基因與真核細胞基因的比較都是由能夠編碼蛋白質(zhì)的編碼區(qū)和具有調(diào)控作用的非編碼區(qū)組成。編碼區(qū)是連續(xù)的編碼區(qū)是間隔的，是不連續(xù)的一個典型的真核細胞基因結構示意圖非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)與RN下圖為果蠅一條染色體上的幾個基因分布示意圖，與此圖有關的敘述正確的是：

A.S基因中的編碼區(qū)是連續(xù)的，沒有外顯子和內(nèi)含子B.R、S、N、O中只有部分脫氧核苷酸序列能編碼蛋白質(zhì)C.每個基因都是由成百上千個核糖核苷酸組成的D.每個基因中有一個堿基對的替換，都會引起性狀的改變E.N、O基因以編碼區(qū)與編碼區(qū)相連接下圖為果蠅一條染色體上的幾個基因分布示意圖，與此圖有關的敘述下列關于基因結構的敘述正確的是：A、mRNA上的終止密碼子不編碼氨基酸，與之相對應的DNA片斷位于編碼區(qū)下游的編碼區(qū)中B、RNA聚合酶能與mRNA特定位點結合，催化mRNA的翻譯C、水稻的非編碼序列只存在于基因的非編碼區(qū)中D、mRNA分子的堿基數(shù)量大約是相應基因外顯子堿基數(shù)量的1/2下列關于基因結構的敘述正確的是：人類基因組計劃的目標人類基因組計劃是一項國際性的研究計劃。它的目標是通過以美國為主的全球性的國際合作，在大約15年的時間里完成人類24條染色體的基因組作圖和ＤＮＡ全長序列分析，進行基因的鑒定和功能分析。人類基因組計劃的目標人類基因組計劃是一項國際性的研究計劃。人類基因組研究１、人類基因組是指什么?２、人類基因組計劃中，共測定多少條染色體?３、人類基因組計劃的主要內(nèi)容包括繪制人類基因組的哪四張圖？5、人類基因組研究有什么意義？4、參與國家有哪些？進展如