1、基因的表达复习,课标,概述遗传信息的转录和翻译 （1）能说明遗传信息由DNA传递到RNA上的过程。 （2）能说明基因控制蛋白质合成的过程。 （3）能说明遗传密码的特点。,考纲,（1）基因的的概念 （2）遗传信息的转录和翻译 （3）基因与性状的关系,一、基因控制蛋白质的合成的过程,RNA的种类及功能,主要存在于 中。,主要存在于 的中.,在 DNA的生物体内是遗传物质，在有DNA的生物体内辅助DNA完成遗传功能,是主要的 ，携带 。,通常只有 种,分为 、 和三种.,通常为 .,通常为 .,DNA与RNA的比较,4种脱氧核苷酸,4种核糖核苷酸,脱氧核糖,核糖,A、 T 、C、G,A、U、C、G,
2、磷酸,磷酸,双螺旋结构,单链结构,一,mRNA,tRNA,rRNA,遗传物质,遗传信息,细胞核,染色体,细胞质,无,遗传信息的转录、转录概念： . 、时间 。 、场所: 。 、模板: 。 、原料: 。 、酶: 。 、产物: 。 、特点: 。,细胞核,DNA的一条链,四种核糖核苷酸(A、G、C、U）,需要RNA聚合酶,单链的RNA,边解旋边转录,个体发育的各个阶段,在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。,、原则: 。,碱基互补配对原则:A=U，T=A C=G G=C,、能量： 。,细胞呼吸氧化分解有机物释放能量形成的ATP,遗传信息传递： 。,DNA传递给R
3、NA,、模板去路： 。,与DNA模板对应链恢复双螺旋DNA,、双链DNA分子中，配对的两个碱基之和在各单链中的比例与总链的比例及mRNA的比例相等。 。,即：(A+T)%=(A+T)%=(A+T)总%=(A+U)mRNA%；(G+C)%=(G+C)%=(G+C)总%=(G+C)mRNA%,、酶: 。,、翻译概念：,、时间 。,、场所: 。,、模板: 。,、原料: 。,、产物: 。,、原则: 。,、能量： 。,遗传信息传递： 。,、模板去路： 。,在细胞质的核糖体上,以mRNA为模板,以转运RNA为运载工具，按照碱基互补配对原则，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程,个体发育的各个阶段,细胞质的
4、核糖体,以信使RNA为模板,20种氨基酸,特定的多种酶,特定氨基酸顺序的蛋白质,mRNA与tRNA配对, A=U，U=A C=G G=C,细胞呼吸氧化分解有机物释放能量形成的ATP,RNA传递给蛋白质多肽,分解成四种核糖核苷酸,遗传信息的翻译,、 上核糖核苷酸（碱基）的排列顺序叫 。,mRNA,遗传密码,、过程： 。,mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系,数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。 目的、意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 方向：从左向右(见上图),判断依据是根据多肽链的长短,长的翻译在前。 结果：合成的仅是多肽链,要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等
5、结构中进一步加工。,4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同,所以合成了4条相同的肽链,而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成,也不是合成出4条不同的肽链。,与转录、翻译有关的特别提醒（12个注意点） 转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。 密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。 翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。以一个密码子(3个碱基)位置为单位移动 遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下,转录时，RNA聚合酶识别基因上的启动子，沿着DNA模板链移动，边解旋边
6、转录。,mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为一个密码子。由于密码子的简并性，不同的密码子可能决定相同的氨基酸. 转录的产物是RNA，故与DNA中起点结合的酶是RNA聚合酶；一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而基因可进行多次表达。 反密码子存在于tRNA上；AUG是起始密码，新合成的多肽链首端应是甲硫氨酸，但新生肽链经过内质网和高尔基体的加工后，甲硫氨酸被切除。 碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子,故AU,UA配对,不能出现T。 翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。 解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是D
7、NA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。 tRNA有很多碱基，不只是3个，只是构成反密码子部分的是3个。,二、基因、性状的概念及关系,等位基因,显性基因,隐性基因,显性性状,隐性性状,相对性状,基因型,表现型,等位基因分离,性状分离,+环境,实例一：豌豆的圆粒与皱粒,、基因、蛋白质与性状的关系实例,编码淀粉分支酶的基因正常,淀粉分支酶正常合成,蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高,淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）,DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因,淀粉分支酶不能正常合成,蔗糖不
8、合成为淀粉，蔗糖含量升高,淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）,实例二：人的白化病遗传,控制酶形成的基因异常,控制酶形成的基因正常,酪氨酸酶不能正常合成,酪氨酸酶正常合成,酪氨酸不能正常转化为黑色素,酪氨酸能正常转化为黑色素,缺乏黑色素而表现为白化病,表现正常,结论2：基因通过控制蛋白质的合成来控控制生物体的性状,基因对性状控制的方式,控制血红蛋白形成的基因中一个碱基对变化,血红蛋白的结构发生变化,红细胞呈镰刀状,红细胞容易破裂，患溶血性贫血,实例三,镰刀型细胞贫血症,m,氨基酸,结构蛋白质,正常,异常,缬氨酸,谷氨酸,CFTR基因缺失了3个碱基,结构蛋白(CFTR蛋白)异常，导致
9、功能异常,患者支气管内黏液增多,黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染,基因通过控制 直接控制生物体的性状,结论2：,蛋白质的结构,实例四-囊性纤维病,基因,结构蛋白,细胞结构,生物性状,酶或激素,细胞代谢,生物性状,蛋白质,直接作用,间接作用,总之：a.生物性状主要是由蛋白质体现b.蛋白质的合成又受基因的控制 所以：生物的性状是由基因控制的,人的身高可能是由多个基因决定的。后天营养和锻炼也很重要。,生物体性状的多基因因素,基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。,基因与性状的三种对应关系：,其中最常见的是： _
10、(即一个基因_性状)。,一对一,只决定一种,(1)不同生物的中心法则是不同的，但凡是有细胞结构的生物，不论是真核生物还是原核生物，其遗传信息流动的方向是相同的。 (2)RNA复制和逆转录只会出现在RNA病毒繁殖后代过程中,特别提醒 基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。 基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数比蛋白质中氨基酸数目的6倍多(631的计算方法应注意前提条件)。 基因概念中的“遗传效应”是指控制生物的性状,而基
11、因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现的；组成蛋白质的氨基酸约有20种,基因不能只决定一种氨基酸的位置,而是决定组成蛋白质的所有氨基酸的位置。 对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体，线粒体和叶绿体也是基因的载体； 对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。,特别提醒 (1)DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。 (2)DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。 (3)RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。 (4)进行碱基互补配对的
12、过程上述五个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。 (5)需要解旋酶的过程：DNA复制(两条链都作为模板)和转录(DNA的一条链作为模板)。 (6)逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。 高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径,但具体到不同细胞情况不尽相同,如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径,只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。, RNA的复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，而且逆转录过程必须有逆转录酶的参与. DNA复制过程，碱基互补配对
13、方式为AT、GC 转录，碱基互补配对方式为AU、GC、TA； 转录主要发生在细胞核中，还可发生在叶绿体和线粒体中;翻译主要发生在细胞质中的核糖体上； DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶;转录过程需要RNA聚合酶；根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是从左向右。 有些病毒的遗传物质是RNA，其遗传信息存在于RNA中；凡是有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA，逆转录过程只存在于少数以RNA为遗传物质的病毒内。 核糖体上合成的只是肽链，肽链还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工，才成为具有一定空间结构的蛋白质。,中心法则体现了DNA的两大基本功能 对遗传信息的传递功能 通过DNA复制完成
14、的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。 对遗传信息的表达功能 通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。 DNA复制只发生在细胞分裂间期，高度分化的细胞中不再发生。只要是活细胞(哺乳动物成熟红细胞等无核细胞除外)均可进行转录和翻译。,(1)写出细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则,四、中心法则的提出及其发展,1、1957年克里克提出中心法则：,2、利用流程图分类剖析中心法则,(2)写出烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则,(3)写出HIV等逆转录病毒的中心法则,遗传信息由 传递到 ,然后由 决定 的特异性。,DNA,RNA,RNA,蛋白质,复制,逆转录,DNA,蛋白质,RN
15、A,转录,翻译,复制,2、含义he 内容,(4) 所有生物的中心法则,3、DNA复制、转录、翻译、RNA复制和逆转录比较,在细胞质的核糖体上,以mRNA为模板,以转运RNA为运载工具，按照碱基互补配对原则，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程,在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。,在细胞核内，以DNA的两条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成DNA的过程。,以RNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成DNA的过程。,以RNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。,个体发育的各个阶段,个体发育的 各个阶段,有丝分裂和减数分裂间期,侵
16、染宿主细胞增殖时,侵染宿主细胞增殖时,细胞核,细胞质的核糖体,DNA的 一条链,信使RNA 为模板,四种核糖核苷酸,20种氨基酸,细胞核,宿主细胞,宿主细胞,四种核糖核苷酸,四种脱氧核糖核苷酸,四种脱氧核糖核苷酸,DNA的两条链,RNA单链,RNA单链,细胞氧化分解有机物形成的ATP,细胞氧化分解有机物形成的ATP,细胞氧化分解有机物形成的ATP,宿主细胞氧化分解有机物形成的ATP,宿主细胞氧化分解有机物形成的ATP,逆转录酶,RNA聚合酶,DNA的一条链与mRNA配对,mRNA与 tRNA配对,RNA单链与 DNA单链配对,RNA单链与 RNA单链配对,DNA的两条链与DNA子链配对,解旋酶
17、DNA聚合酶,RNA聚合酶,多种酶,A-G-CT T-CG-A,A-G-CT U-CG-A,A-G-CU U-CG-A,A-G-CU U-CG-A,A-G-CU T-CG-A,半保留复制,边解旋边转录,边解旋边复制,解旋,形成子链,形成子代 DNA分子,解旋,形成RNA子链,形成子代 RNA分子,起始,肽链延长,终止,形成DNA分子,形成子链,形成RNA子链,形成子代 RNA分子,基因通过DNA控制蛋白质的合成从而控制生物的性状，使遗传信息得以表达，从而使后代表现出与亲代相似的性状。,单链的信使RNA,特定氨基酸顺序的蛋白质,单链DNA,单链RNA,子代DNA,所有的细胞生物动物 植物 细菌真
18、菌 噬菌体等,所有生物动物 植物 细菌真菌 噬菌体等,所有的细胞生物动物 植物 细菌真菌 噬菌体等,RNA病毒如爱滋病毒 流感病毒 烟草花叶病毒等,肉瘤RNA病毒流、HIV病毒等,亲代DNA 分子子代DNA,DNA 分子一条链子代mRNA,mRNA 分子蛋白质,亲代RNA 分子子代RNA,RNA 分子子代DNA,一个亲代DNA 分子两个子代DNA,一个RNA分子,蛋白质多肽链,子代RNA,一个DNA 分子,通过复制使亲代的遗传信息传递给子代，从而使前后代保持了一定的连续性。,病毒增殖,病毒增殖,三、遗传信息、启动子、终止子、密码子、起始密码、终止密码与反密码子比较,DNA上碱基的排列顺序,基因
19、,许多碱基对组成,具多样性,决定氨基酸排列顺序,基因起始端碱基序列,基因起始端,少数碱基对,较少,决定转录开始,基因末端碱基序列,基因的末端,少数碱基对,较少,终止转录,mRNA上的碱基序列,mRNA,三个碱基,64,直接决定氨基酸排列,决定翻译开始的三个碱基,mRNA起始,三个碱基,2个,决定翻译开始,终止肽链延长的三个碱基,mRNA末端,三个碱基,3个,终止翻译,tRNA一端的三个碱基序列,tRNA一端,三个碱基,61,运输氨基酸到核糖体和mRNA配对决定氨基酸的种类排列顺序,(1)遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。 (2)m
20、RNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用。,转录,翻译,DNA,RNA,蛋白质,逆转录,亲代DNA的脱氧核苷酸序列和子代脱氧核苷酸序列相同,核苷酸排列序列,亲代DNA携带的遗传信息和子代DNA遗传信息相同,遗传密码,氨基酸序列,4、中心法则中DNA、RNA和蛋白质的关系,决定,决定,决定,决定,决定,在细胞核中进行,在细胞质核糖体上中进行,5、六类酶解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶、RNA聚合酶,氢键,磷酸二酯键,磷酸二酯键,磷酸二酯键,磷酸二酯键,氢键,磷酸二酯键,DNA分子,脱氧核苷酸,DNA分子,DNA片段,核糖核苷酸,脱氧核苷酸,脱氧
21、核苷酸,DNA复制,DNA复制,基因工程,基因工程,RNA复制 和转录,逆转录,PCR技术,主要细胞核,主要细胞核,体外,体外,细胞核,宿主细胞,体外,形成DNA单链,形成DNA子链,识别切割形成粘性末端,基因表达载体,形成RNA分子,形成DNA单链,获取目的基因,“解旋酶”是DNA分子复制时使氢键断裂。 “限制酶”是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。 “DNA聚合酶”是DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。 “DNA连接酶”是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键。 “RNA聚合酶”是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖核苷
22、酸连接成RNA链。 “逆转录酶”是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。,逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。 中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。 (3)中心法则与基因表达的关系,遗传信息传递、表达的阻断和抑制 能阻断细菌DNA转录，不能阻断人体DNA转录； 能阻断细菌DNA转录，也能阻断人体DNA转录； 不能阻断细菌DNA转录，也不能阻断人体DNA转录； 不能阻断细菌DNA转录，但能阻断人体DNA转录。 抑制DNA复制：抗肿瘤药物阻断肿瘤细胞分裂，停留在细胞周期的间期,四、细胞核遗传和细胞质遗传的比较,同源染色体,细胞质,体细胞成对,体细胞成单,杂合子有纯合子无,无,显性遗传,母系遗传,遵循孟德尔定律，有一定的分离比值,不遵循孟德尔定律，无一定的分离比值,基因与染色体的关系,成对,成对,成单,成单,一个来自父方，一个来自母方,一个来自父方，一个来自母方,自由组合,非同源染色体自由组合,杂交过程保持完整性独立性,在配子形成和受精过程中保持稳定性,类比:基因和染色体之间具有平行关系,
