四 基因的表达,（一）基因,1、对基因认识的发展,（1）遗传因子 （2） 基因位于染色体上，呈直线排列 ，染色体是基因的载体 （3）基因是有遗传效应的DNA片段（概念）,2、基因、染色体、DNA的关系,（1）一个染色体上一个DNA分子（未复制时或分裂刚结束时） （2）一个DNA分子上有很多基因（基因是决定生物性状的基本单位） （3）一个基因含有成百上千个脱氧核苷酸 （4）不同基因含有不同遗传信息,3 基因的功能,（1）通过复制把遗传信息传递给下一代，即传递遗传信息 （2）使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质分子上，从而使后代表现出与亲代相似的性状，即表达遗传信息（基因的表达）,问题一：,通过DNA的复制的研究，我们已经知道：“子女像父母，就是由于父母把自己的DNA分子复制出一份传给了子女的缘故”。那么，来自父母的DNA是通过什么方式在子女中得到表现的呢？,问题二：,生物体细胞核中染色体和DNA分子数是相对恒定，而生物的性状却是多种多样的 。这如何解释？,思维训练一：,F DNA,B 碱基,C,E 基因,A,H 染色体,D 脱氧核苷酸,G,(1)图中A是_C是_G是_ (2)B有_种，名称是_ (3)图中D和E的关系是_ (4)图中D和F的关系是_ (5)图中E和F的关系是_ (6)图中E和G的关系是_ (7)图中F和H的关系是_,磷酸,脱氧核糖,蛋白质,四,A、T、C、G,D是E的基本组成单位,D也是F的基本组成单位,略,E控制G的合成,H是F的主要载体,回忆几个问题：,蛋白质合成的场所是什么？ 基因主要存在于细胞的哪个部分？,遗传信息是如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成的？,科学研究一：,1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。,该实验我们能得到什么样的结论？,基因控制蛋白质合成的过程，可分为两个步骤,第一步是基因的遗传信息传递给RNA，此步可称为“转录”；,第二步RNA移入细胞质通过指导蛋白质合成来表达信息，此步可称为“翻译”。,1 RNA的结构、种类和功能,（1）RNA的结构：组成单位是核糖核苷酸,A,C,腺嘌呤核糖核苷酸,胞嘧啶核糖核苷酸,核糖,核糖,U,尿嘧啶核糖核苷酸,核糖,G,鸟嘌呤核糖核苷酸,核糖,通常呈单链，,2、RNA的结构,注意：DNA分子与RNA分子的比较,规则的双螺旋结构,通常呈单链结构,脱氧核糖核苷酸,核糖核苷酸,A、G,A、G,C、T,C、U,脱氧核糖,核糖,磷 酸,磷 酸,因此，构成核酸的碱基共5种，核苷酸共8种。,（种类）,RNA的种类：1）信使RNA（mRNA）DNA转录产物，密码子位于mRNA上。2）转运RNA（tRNA），三叶草结构，其头端特定的三个碱基叫反密码子，尾端连接特定的氨基酸，蛋白质合成中，运输氨基酸。3）核糖体RNA（rRNA），与核糖体结合，是合在蛋白质的场所。,二.基因控制蛋白质的合成,（一）DNA的转录和翻译,1. DNA的转录,a. DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA,b. DNA与RNA的碱基互补配对：AU ; TA； CG； GC,c. 组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,场所：,主要在细胞核,过程：,条件：,模板：DNA的一条链,酶： 解旋酶、RNA聚合酶,原料：四种核糖核苷酸,能量： ATP,结果： 形成一条mRNA,这样：DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,简易动画,mRNA,2 .翻译,mRNA在细胞核中转录形成，通过核孔进入细胞质，在细胞质中再进行翻译,在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译,思考：基因中的碱基如何控制氨基酸的种类？ 信使上只有四种碱基，如何决定20种氨基酸？,密码子：遗传学上把信使RNA（mRNA）上决定一个氨 基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子,为什么三个相邻碱基能决定一个氨基酸？,RNA有4种核苷酸，而氨基酸有20种，4种核苷酸如何决定20种氨基酸？,一种碱基决定一种氨基酸，只能决定 种氨基酸,二种碱基决定一种氨基酸，只能决定 种氨基酸；,三种碱基决定一种氨基酸，能够决定 种氨基酸,。,运载工具：转运 RNA（tRNA),反密码子,注意：一种tRNA只能携带一种氨基酸,（略）,场所：,细胞质的核糖体上,过程：,条件：,模板：mRNA,原料：20种氨基酸,能量： ATP,结果： 多肽,翻译,翻译者：,转运RNA ( tRNA ),例题1.若信使RNA上三个碱基为ACA,则它决定的氨基酸是。 例题2.若信使RNA为:AUG GCU UCU UUC,则 它决定的氨基酸顺序为(查表可得),（1）密码子在RNA上的排列是连续的。两个密码子之间没有任何其他核苷酸予以隔 开。因此要正确地阅读密码必须从一个正确的起点开始，连续不断地往下读，直到终止信号出现。如果在密码上加入一个或删减一个碱基，这一点以后的密码读取将全部发生错误，如基因突变。,密码子表的特点,2）遗传密码具有兼并性的特点。遗传密码一共有64个，而生物体中氨基酸总共只有20个，因此多数氨基酸必定有几个密码与之对应。如，与丙氨酸对应的密码有GCU、GCC、GCA、GCG。只有色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码。遗传密码的兼并性特点，能减少生物基因突变造成的损害，有利于遗传的稳定性。,（3）密码有专一性的特点。观察密码子表可知，氨基酸似乎只由前两个碱基决定，第三个碱基的改变常不致于引起氨基酸的改变。,（4）启动子与终止子。UAG、UAA及UGA不编码任何氨基酸，是肽链合成的终止密码。另外，AUG既是甲硫氨酸的密码。又是肽链合成的起始密码，所以肽链合成的第一个氨基酸总是甲硫氨酸。所以与61种密码子相对应，应有61种转运RNA。,（5）密码的通用性。课本中密码子表所列密码，无论对病毒还是原核生物或真核生物都是通用的，这是生物具有同一性的有力证据。但也有个别例外，如，UGA是一个“终止密码”，不翻译成任何氨基酸，但人线粒体DNA中密码子UGA却翻译为色氨酸。AUA通常翻译为异亮氨酸，而在人线粒体中却翻译为甲硫氨酸。,3遗传信息、密码子、遗传性状的辨析,遗传信息：不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。,密码子：遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，叫做1个“密码子”,遗传性状：是指由遗传物质所控制的生物体表现出的各种形态、结构和生理等方面的特征，主要由蛋白质体现。,信息传递,DNA上的遗传信息 （脱氧核苷酸的排列顺序）,mRNA(核糖核苷 酸的排列顺序),蛋白质 （特定的氨基 酸顺序）,遗传信息的传递只有这种模式吗？,中心法则,DNA,RNA,蛋白质,基因对性状的控制,控制酶的合成来间接控制代谢过程而控制性状,控制蛋白质分子的结构而直接影响性状,总结： 父母的性状是通过什么方式在子女中得到表现的呢？,逆转录,RNA,DNA（基因）,蛋白质（性状）,转录,翻译,中心法则及其补充,DNA复制,RNA复制,练习,1、“遗传信息”是指：（ ） A、 基因的脱氧核苷酸排列顺序 B、DNA的碱基对排列顺序 C、信使RNA的核苷酸排列顺序 D、蛋白质的氨基酸排列顺序,2、“密码子”是指：（ ） A、核酸上特定排列顺序的碱基 B、DNA特定排列顺序的碱基 C、信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 D、转运RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,A,C,思维训练四：,某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最多含有肽健的个数是 ( ) A198个 B398个 C400个 D798个,解题指导： 根据中心法则：Gene中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中的氨基酸数=6：3：1；因此，合成的蛋白质中的氨基酸数为1200*2/6=400个；又此蛋白质有两条肽链，所以其中含有的肽键数为400-2=398个。,B,