基因的表達(dá)和結(jié)構(gòu)

基因的表達(dá)和結(jié)構(gòu)第1頁(yè)/共76頁(yè)DNA分子的特性多樣性：堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化特異性：每個(gè)DNA分子有其特定的堿基對(duì)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(jié)構(gòu)第2頁(yè)/共76頁(yè)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則應(yīng)用：規(guī)則一：雙鏈DNA中A=T、G=C，最基本規(guī)律已知一個(gè)含150個(gè)磷酸的雙鏈DNA分子中有腺嘌呤25個(gè)，請(qǐng)問(wèn)此DNA分子中有多少個(gè)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……第3頁(yè)/共76頁(yè)

規(guī)律2、兩不互補(bǔ)堿基之和的比值在整個(gè)DNA分子中為1，在兩互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)第4頁(yè)/共76頁(yè)已知DNA的一條單鏈中(A+G)/(T+C)=0.4,上述比值在其互補(bǔ)鏈和整個(gè)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第5頁(yè)/共76頁(yè)

規(guī)律3、兩互補(bǔ)堿基之和的比值在整個(gè)DNA分子中和在兩互補(bǔ)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）第6頁(yè)/共76頁(yè)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第7頁(yè)/共76頁(yè)DNA的一條鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補(bǔ)單鏈和整個(gè)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(bǔ)單鏈和整個(gè)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(jìn)行化學(xué)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(wèn)與H鏈相對(duì)應(yīng)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％第8頁(yè)/共76頁(yè)（二）DNA分子的復(fù)制復(fù)制的場(chǎng)所:復(fù)制的時(shí)間:復(fù)制的過(guò)程:復(fù)制的條件:6復(fù)制的方式:細(xì)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(fù)制（見圖）原料:模板:酶:能量:5復(fù)制的結(jié)果:半保留復(fù)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(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量形成姐妹單體上兩個(gè)一模一樣的DNA分子7復(fù)制特點(diǎn)①邊解旋邊復(fù)制②半保留復(fù)制第9頁(yè)/共76頁(yè)：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(jìn)行）復(fù)制：以母鏈為模板進(jìn)行堿基配對(duì)母鏈（舊鏈）子鏈（新鏈）：組成復(fù)制后的DNA同時(shí)進(jìn)行2、復(fù)制的過(guò)程第10頁(yè)/共76頁(yè)DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性如何保障？獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供模板堿基互補(bǔ)配對(duì)原則使復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤DNA復(fù)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，第11頁(yè)/共76頁(yè)由于DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，所以每復(fù)制一次，新的DNA分子都有一半新鏈一半舊鏈。經(jīng)過(guò)一次復(fù)制可得2個(gè)DNA分子，兩次可得4個(gè)DNA分子，依次類推，復(fù)制n次，可獲得2n個(gè)DNA分子由DNA分子復(fù)制可總結(jié)出以下規(guī)律：1221④①②③MmNN第12頁(yè)/共76頁(yè)

一個(gè)DNA分子中有堿基A20個(gè)，占全部堿基的20%，若DNA連續(xù)復(fù)制2次，需要堿基C：A、20個(gè)B、30個(gè)C、90個(gè)D、120個(gè)答案：C每個(gè)DNA分子中含C=

。復(fù)制2次增加了

個(gè)DNA分子（20÷20%-20×2）/23共增加C堿基數(shù)為

。3×30=90前n次復(fù)制第n次復(fù)制公式法單鏈重排法第13頁(yè)/共76頁(yè)

假設(shè)將含有n對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞的DNA分子用15N標(biāo)記，并供給含14N的原料。該細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)精子中，含15N的DNA的精子所占比例為

A．0B．25%C．50%D．100%第14頁(yè)/共76頁(yè)第11講基因的表達(dá)知識(shí)點(diǎn)1基因與DNA的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)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(shí)點(diǎn)3基因的結(jié)構(gòu)第15頁(yè)/共76頁(yè)

一基因的概念，與DNA關(guān)系基因：控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能和結(jié)構(gòu)的基本單位，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。遺傳效應(yīng)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(yīng)）:1、儲(chǔ)存、傳遞、表達(dá)遺傳信息2、發(fā)生變異，為生物的進(jìn)化提供原材料第16頁(yè)/共76頁(yè)思考：染色體、DNA、基因、多脫氧核苷酸單鏈、脫氧核苷酸的關(guān)系染色體是DNA的主要載體，同時(shí)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(gè)或兩個(gè)DNA分子；每個(gè)DNA分子含有很多基因，注意：基因是雙鏈整體！第17頁(yè)/共76頁(yè)二、基因的表達(dá)

使基因的遺傳信息以一定方式反應(yīng)到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似性狀的過(guò)程。即基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程。2、翻譯1、轉(zhuǎn)錄第18頁(yè)/共76頁(yè)TCATGATTAAG

T

AC

TA

A

T

DNA的平面結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)錄的過(guò)程（細(xì)胞核中）此處由解旋酶解開雙螺旋,并非整個(gè)DNA全部解開，而是選擇表達(dá)哪個(gè)基因，則解開哪一段（與DNA復(fù)制有區(qū)別）第19頁(yè)/共76頁(yè)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！第20頁(yè)/共76頁(yè)ACBA基因的模板鏈A基因的非模板鏈（轉(zhuǎn)錄時(shí)不能作模板鏈，即兩條鏈不能同時(shí)成為模板鏈）第21頁(yè)/共76頁(yè)AGCUGACGGUUUAG

T

AC

TA

A

T

堿基互補(bǔ)配對(duì)：T-A；A-UC-G；G-CRNA聚合酶第22頁(yè)/共76頁(yè)AGCGACGGUUAG

T

AC

TA

A

T

UU

組成RNA的核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來(lái)RNA聚合酶第23頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUA第24頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUA第25頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAA第26頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAU第27頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUA第28頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAU第29頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC第30頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNA第31頁(yè)/共76頁(yè)第32頁(yè)/共76頁(yè)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核mRNA在細(xì)胞核中合成AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUA

核孔DNAmRNA第33頁(yè)/共76頁(yè)AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)第34頁(yè)/共76頁(yè)②轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物RNA有三種，即信使RNA（mRNA）、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）和核糖體RNA（rRNA）①轉(zhuǎn)錄的時(shí)間、場(chǎng)所、模板、原料、能量、原則和產(chǎn)物。③真核細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄后需經(jīng)過(guò)加工才能形成mRNA。小結(jié)第35頁(yè)/共76頁(yè)密碼子

mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基。UCAUGAUUA

mRNA（模板）密碼子密碼子密碼子第36頁(yè)/共76頁(yè)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(lái)決定。甲硫氨酸起始密碼子AUGGUG纈氨酸終止密碼子UAAUAGUGA不決定氨基酸第37頁(yè)/共76頁(yè)密碼子在不同信使RNA上的通用性：任何生物的任何細(xì)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(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)之一。第38頁(yè)/共76頁(yè)攜帶特異氨基酸t(yī)RNA與反密碼子反密碼子第39頁(yè)/共76頁(yè)ACU天冬氨酸反密碼子

tRNA一端的三個(gè)相鄰的堿基，能夠特異性識(shí)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(méi)有互補(bǔ)的反密碼子）。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA有61種。因此一種tRNA只轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，一種氨基酸可以由多種tRNA來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)。第40頁(yè)/共76頁(yè)（DNA）基因、密碼子、反密碼子、氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系TACTAGCTAATGATCGATAUGAUCGAUUAC甲硫氨酸DNARNA6：3：1第41頁(yè)/共76頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖體翻譯的過(guò)程（細(xì)胞質(zhì)中）第42頁(yè)/共76頁(yè)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(bǔ)配對(duì)

第43頁(yè)/共76頁(yè)UCAUGAUUAAUG

異亮氨酸

tRNA將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到mRNA上的相應(yīng)位置

AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸第44頁(yè)/共76頁(yè)UCAUGAUUAAUG

異亮氨酸脫水縮合AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸第45頁(yè)/共76頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸核糖體隨著mRNA滑動(dòng)，另一個(gè)tRNA上的堿基與mRNA上的密碼子配對(duì)。第46頁(yè)/共76頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

一個(gè)個(gè)氨基酸分子縮合成鏈狀結(jié)構(gòu)第47頁(yè)/共76頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)新的氨基酸第48頁(yè)/共76頁(yè)UCAUGAUUAAUG

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)。第49頁(yè)/共76頁(yè)翻譯的場(chǎng)所、模板、原料、原則和產(chǎn)物。

可以發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的過(guò)程：

小結(jié)第50頁(yè)/共76頁(yè)基因控制蛋白質(zhì)的合成tRNAmRNA基因蛋白質(zhì)控制合成細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)脫氧核苷酸氨基酸空間障礙語(yǔ)言障礙第51頁(yè)/共76頁(yè)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)第52頁(yè)/共76頁(yè)基因?qū)π誀畹目刂?基因酶代謝相關(guān)產(chǎn)物生物性狀2基因蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)生物性狀第53頁(yè)/共76頁(yè)某基因中含有1200個(gè)堿基對(duì)，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(gè)數(shù)是()A．198個(gè)B．398個(gè)

C．400個(gè)D．798個(gè)解題指導(dǎo)：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(gè)；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(gè)。B第54頁(yè)/共76頁(yè)控制此蛋白質(zhì)合成的基因至少需要多少個(gè)堿基?有一個(gè)蛋白質(zhì)分子由70個(gè)氨基酸組成,問(wèn)至少需要信使RNA上多少個(gè)密碼子?該蛋白質(zhì)合成過(guò)程中最多需要多少種轉(zhuǎn)移RNA?至少需信使RNA上多少個(gè)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(gè)堿基?7061210420420課堂練習(xí)題：第55頁(yè)/共76頁(yè)知識(shí)點(diǎn)3基因的結(jié)構(gòu)第56頁(yè)/共76頁(yè)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)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(dá)(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)第57頁(yè)/共76頁(yè)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)

RNA聚合酶是由多個(gè)肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，能識(shí)別并與調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合,催化轉(zhuǎn)錄形成RNA。第58頁(yè)/共76頁(yè)與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)AGGUCACGUCGAGGTCACGTCGTCCAGTGCAGCRNA聚合酶RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)起始密碼子第59頁(yè)/共76頁(yè)知識(shí)小結(jié)：原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)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(dá)mRNA編碼RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)并催化轉(zhuǎn)錄遺傳信息第60頁(yè)/共76頁(yè)真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)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(dá)(調(diào)控序列)外顯子(編碼序列）內(nèi)含子(非編碼序列)一個(gè)完整基因（雙鏈）第61頁(yè)/共76頁(yè)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子12345加工轉(zhuǎn)錄mRNA前體成熟mRNA加工第62頁(yè)/共76頁(yè)

科學(xué)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(duì)，結(jié)果如下圖所示，對(duì)此合理的解釋是（）

A、基因A來(lái)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(jié)構(gòu)中的非編碼區(qū)D、2，4，6屬非編碼序列第63頁(yè)/共76頁(yè)外顯子的堿基對(duì)在整個(gè)基因堿基對(duì)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(gè)堿基對(duì)，其中有3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子，能夠編碼146個(gè)氨基酸，其外顯子的堿基對(duì)在整個(gè)基因堿基對(duì)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(gè)堿基對(duì)中，有26個(gè)外顯子和25個(gè)內(nèi)含子，能夠編碼2552個(gè)氨基酸，其外顯子的堿基對(duì)在整個(gè)基因堿基對(duì)中所占的比例是多少146×3÷1700×100%=26%2552×3÷186000×100%=4%第64頁(yè)/共76頁(yè)

知識(shí)小結(jié)：真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)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(diǎn)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第65頁(yè)/共76頁(yè)一個(gè)典型的真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子12345原核細(xì)胞基因真核細(xì)胞基因相同點(diǎn)不同點(diǎn)原核細(xì)胞基因與真核細(xì)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)的第66頁(yè)/共76頁(yè)下圖為果蠅一條染色體上的幾個(gè)基因分布示意圖，與此圖有關(guān)的敘述正確的是：

A.S基因中的編碼區(qū)是連續(xù)的，沒(méi)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(gè)基因都是由成百上千個(gè)核糖核苷酸組成的D.每個(gè)基因中有一個(gè)堿基對(duì)的替換，都會(huì)引起性狀的改變E.N、O基因以編碼區(qū)與編碼區(qū)相連接第67頁(yè)/共76頁(yè)下列關(guān)于基因結(jié)構(gòu)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(duì)應(yīng)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(diǎn)結(jié)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(yīng)基因外顯子堿基數(shù)量的1/2第68頁(yè)/共76頁(yè)人類基因組計(jì)劃的目標(biāo)

人類基因組計(jì)劃是一項(xiàng)國(guó)際性的研究計(jì)劃。它的目標(biāo)是通過(guò)以美國(guó)為主的全球性的國(guó)際合作，在大約15年的時(shí)間里完成人類24條染色體的基因組作圖和ＤＮＡ全長(zhǎng)序列分析，進(jìn)行基因的鑒定和功能分析。第69頁(yè)/共76頁(yè)人類基因組研究１、人類基因組是指什么?２、人類基因組計(jì)劃中，共測(cè)定多少條染色體?３、人類基因組計(jì)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(guó)家有哪些？進(jìn)展如何？第70頁(yè)/共76頁(yè)人類基因組研究１、人類基因組是指什么?２、人類基因組計(jì)劃中，共測(cè)定多少條染色體?人體DNA分子所攜帶的全部遺傳信息24條（22