高中生物 第4章《基因的表達(dá)》備課資源 新人教版必修2

1、江蘇省邳州市第二中學(xué)高中生物 第4章基因的表達(dá)備課資源 新人教版必修2【備課資源】 對基因表達(dá)過程中幾個(gè)問題的認(rèn)識 1“有義鏈和反義鏈”的理解一般在20世紀(jì)60年代的文獻(xiàn)上，常把作為轉(zhuǎn)錄模板的那條鏈稱為有義鏈。而在較新的文獻(xiàn)上，將雙鏈DNA中用作轉(zhuǎn)錄模板的那條DNA鏈稱為模板鏈，與轉(zhuǎn)錄模板鏈互補(bǔ)的那條DNA鏈則稱為非模板鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，轉(zhuǎn)錄出的mRNA鏈的堿基序列與非模板鏈的堿基序列一致，惟一不同的是，非模板鏈中的T在mRNA鏈中全部置換成了U。正是由于非模板鏈的堿基序列實(shí)際上代表了mRNA的堿基序列，只不過在mRNA中將T換成了U，因此，非模板鏈又被稱為編碼鏈和有義鏈，而用來轉(zhuǎn)錄m

2、RNA的DNA鏈被稱為反義鏈(antisense strand)。因此DNA雙鏈中的有義鏈和反義鏈與轉(zhuǎn)錄的mRNA鏈的對應(yīng)關(guān)系示意圖如圖：mRNA鏈：3UACCAUUUCCUC5反義鏈：5ATGGTAAAGGAG3 (模板鏈)編碼鏈、有義鏈：3TACCATTTCCTC5 (非模板鏈)2mRNA的轉(zhuǎn)錄并不總是以一條DNA鏈為模板的某些基因以DNA雙鏈中的一條為模板鏈，而另一些基因則以雙鏈中的另一條為模板鏈。也就是說，沒有絕對的模板鏈，DNA雙鏈都可以作為模板鏈。因此，我們可以說DNA雙鏈中任一條鏈的堿基序列都能反映DNA雙鏈所包含的遺傳信息。3基因的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：氨基酸數(shù)是不是6：3

3、：1呢先看兩個(gè)實(shí)例：例1，人的血紅蛋白中有一種蛋白質(zhì)叫珠蛋白，它的基因有1700個(gè)堿基對，基中有3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子，能夠編碼146個(gè)氨基酸。例2，人的一種凝血因子基因的個(gè)堿基對中有26個(gè)外顯子和25個(gè)內(nèi)含子，能夠編碼2552個(gè)氨基酸。在第1個(gè)例子中基因的堿基數(shù)：氨基酸數(shù)=17002：146接近于23：1，第2個(gè)例子中其比例為2：2552接近于146：1。從上述兩個(gè)例子中可以看出基因的堿基數(shù)：氨基酸數(shù)并非6：1。究其原因是：(1)真核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)，編碼區(qū)即能轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的mRNA，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的區(qū)段。真核生物中編碼區(qū)通常是間隔的，不連續(xù)的。也就是說，能夠編碼蛋白質(zhì)的

4、序列被不能編碼蛋白質(zhì)的序列分隔開成為一種斷裂的形式，其中能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫外顯子，不能編碼蛋白質(zhì)的序列叫內(nèi)含子。在轉(zhuǎn)錄時(shí)外顯子和內(nèi)含子能同時(shí)轉(zhuǎn)錄為mRNA，但轉(zhuǎn)錄完成后還要對mRNA進(jìn)行進(jìn)一步加工，即將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的區(qū)段切去，再將外顯子轉(zhuǎn)錄的區(qū)段連接起來才能成為成熟的mRNA。因此，mRNA的堿基數(shù)應(yīng)為所有外顯子堿基數(shù)的12，并不是基因堿基數(shù)的l2。(2)加工后的mRNA與核糖體結(jié)合，核糖體沿著mRNA移動(dòng)，在遇到起始密碼時(shí)才開始翻譯。起始密碼通常不是最初的一組核苷酸。終止密碼通常也不一定是最后一個(gè)密碼子。一條長的mRNA分子可以有若干個(gè)起始密碼和終止密碼，并能翻譯出多條肽鏈。因此mRNA的

5、堿基數(shù)：氨基酸數(shù)并不是3：1。綜上所述，基因的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：氨基酸數(shù)并不是6：3：l。不同的基因具有不同的比例關(guān)系。4真核細(xì)胞基因的不同區(qū)域發(fā)生突變結(jié)果不同如果基因突變發(fā)生在非編碼區(qū)上具有調(diào)控作用的序列中，如與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)上的核苷酸序列發(fā)生改變，使得RNA聚合酶不能識別該位點(diǎn)，并不能與之結(jié)合，結(jié)果編碼區(qū)不能轉(zhuǎn)錄，此時(shí)該基因所控制的性狀就不能表現(xiàn)。如果基因突變發(fā)生在編碼區(qū)的內(nèi)含子上，使內(nèi)含子中堿基序列發(fā)生改變，雖然該基因的遺傳信息改變了，但這對該基因所控制合成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及性狀表現(xiàn)沒有影響。因?yàn)榛虮磉_(dá)時(shí)，編碼區(qū)中的外顯子和內(nèi)含子雖然都轉(zhuǎn)錄，但轉(zhuǎn)錄后所形成的初級轉(zhuǎn)錄物還不是成

6、熟的信使RNA，還需經(jīng)過剪切和拼接過程。具體來說，剪掉內(nèi)含子的轉(zhuǎn)錄部分，再將外顯子的轉(zhuǎn)錄部分拼接起來，便形成了一條長度短于編碼區(qū)的成熟的信使RNA，這條成熟的信使RNA才能作為翻譯的模板。如果基因突變發(fā)生在編碼區(qū)的外顯子上，使外顯子中堿基序列發(fā)生改變，該基因的遺傳信息及其決定的信使RNA中的密碼子肯定要發(fā)生改變。再經(jīng)翻譯所形成的蛋白質(zhì)以及由此蛋白質(zhì)表現(xiàn)出的性狀一般要發(fā)生改變，但不是絕對要發(fā)生改變，因?yàn)橛行┓N類的氨基酸具有多種密碼子，雖然信使RNA上的密碼子改變了，但有可能變成對應(yīng)同種氨基酸的另外一種密碼子，翻譯后蛋白質(zhì)中氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及空間結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變，使得突變后的基因所控制的

7、性狀沒有改變。例如，當(dāng)外顯子中模板鏈上GAC突變?yōu)锳AC時(shí)，相應(yīng)的信使RNA中密碼子就由CUG變?yōu)閁UG，CUG和UUG都是亮氨酸的密碼子，所以這時(shí)突變后的基因所控制合成的蛋白質(zhì)及由此蛋白質(zhì)表現(xiàn)的性狀均未變化。綜上所述，真核細(xì)胞的基因發(fā)生突變，使其堿基序列發(fā)生改變，引發(fā)基因中的遺傳信息以及突變基因所控制合成的信使RNA中的密碼子必然發(fā)生改變，但與之相關(guān)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及性狀是否改變，要具體問題具體分析。這種由蛋白質(zhì)到蛋白質(zhì)、不需要DNA或RNA遺傳物質(zhì)介導(dǎo)的復(fù)制和傳播方式正是變異型朊蛋白的特性。然而，所有哺乳動(dòng)物的細(xì)胞內(nèi)均存在正常的朊蛋白，而且均由DNA編碼，也是從DNA轉(zhuǎn)錄生成mRNA，再由mRNA指導(dǎo)翻譯合成正常的朊蛋白分子。研