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1、第四章第四章 基因的表达基因的表达 DNADNA分子是怎样控制遗传性状的？分子是怎样控制遗传性状的？现代遗传学认为：现代遗传学认为：生物的性状是由生物的性状是由 控制的控制的性状是由性状是由 物质体现的物质体现的基因基因蛋白质蛋白质DNA（基因）（基因）蛋白质（性状）蛋白质（性状）？第一节第一节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成细胞核细胞核细胞质核糖体上细胞质核糖体上一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录1、RNA和和DNA的区别的区别RNA和和DNA的区别的区别项目 RNA DNA名称组成基本单位结构存在部位功能核糖核酸核糖核酸脱氧脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核糖核苷酸核苷酸脱氧脱氧（核糖
2、）（核糖）核苷酸核苷酸一般为单链一般为单链一般为双链一般为双链主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中 C、H、O、N、P 核糖、磷酸、核糖、磷酸、含氮碱基：含氮碱基：A、G、C、U C、H、O、N、P 脱氧脱氧核糖、磷酸、核糖、磷酸、含氮碱基：含氮碱基：A、G、C、T传递传递遗传信息遗传信息携带携带遗传信息遗传信息2、为什么、为什么RNA适于作为适于作为DNA的信使？的信使？RNARNA也是由基本单位核苷酸组成，由也是由基本单位核苷酸组成，由核糖、磷酸、核糖、磷酸、含氮碱基：含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能共同组成，也能储存遗传信息。储存遗传信息。在在R
3、NARNA和和DNADNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”A=UA=U，G=CG=C。RNARNA一般是一般是单链单链，而且比，而且比DNADNA短，因此能够通过核孔，短，因此能够通过核孔，从细胞核从细胞核转移转移到细胞质中到细胞质中。信使信使RNARNA（mRNA)mRNA)功能：将功能：将DNADNA的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。的核糖体上，控制蛋白质的合成。转运转运RNARNA（tRNA)tRNA)种类：多种种类：多种功能：专一性（专一识别一种氨基酸的密码子、转一功能：专一性（专一识别
4、一种氨基酸的密码子、转一转运一种氨基酸）转运一种氨基酸）核糖体核糖体rRNArRNA；与核糖体的合成有关。与核糖体的合成有关。3、RNA的种类的种类4、DNA 中的遗传信息是怎样传给中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？的呢？1）转录转录：在在细胞核细胞核内，以内，以DNA的一条链为模板，按照的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成碱基互补配对的原则合成RNA的的过程过程。转录小结转录小结场所场所:模板模板:原料原料:条件条件:产物产物:特点特点:原则原则:细胞核细胞核DNA上基因的上基因的一条一条链链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸(A、G、C、U）需要酶和需要酶和ATP单链的单链的mRNA边解
5、旋边转录边解旋边转录碱基互补配对原则碱基互补配对原则（A=U,T=A;G=C,C=G）转录和转录和DNA复制都是以复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传地稳定性。确无误地传递下去，从而保证了遗传地稳定性。1、转录与、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？的准确转录有什么意义？2、转录成的、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的的碱基序列，与作为模板的DNA单链的单链的碱基序列有那些异
6、同？与该碱基序列有那些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有的另一条链的碱基序列有那些异同？那些异同？转录的转录的RNA碱基序列碱基序列和模板碱基序列碱基序列和模板DNA单链的建基单链的建基序列互补配对，与序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同的另一条链的碱基序列相同（但（但DNA单链上的单链上的T换成换成U）。）。思考和讨论思考和讨论二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 1、定义：定义：在细胞质的核糖体上在细胞质的核糖体上,以游离在细胞以游离在细胞质中的各种氨基酸原料，以质中的各种氨基酸原料，以mRNA为模板为模板合成具合成具有有一定氨基酸一定氨基酸顺序顺序的蛋白质的过程。的蛋白质的
7、过程。碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？一个碱基决定一个氨基酸只能决定一个碱基决定一个氨基酸只能决定4种：种：411，不行，不行二个碱基决定一个氨基酸只能决定二个碱基决定一个氨基酸只能决定16种：种：4216，不行，不行三个碱基决定一个氨基酸只能决定三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种：种：4364，足足有余足足有余 密码子密码子UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 2、遗传密码：遗传密码：遗传学上把遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做叫做“遗传密码遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的。
8、把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱相邻的三个碱基基成为密码子。成为密码子。a、一种一种氨基酸可以和氨基酸可以和多多个个密码子相对应密码子相对应 b、一个一个密码子只和密码子只和一种一种氨基酸相对应氨基酸相对应 c、三个终止密码：三个终止密码：UAA、UAG、UGAd、氨基酸的种类；氨基酸的种类；20种种密码子的种类：密码子的种类：64种种对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸酸1、已知一段、已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基
9、酸序列？你能写出对应的氨基酸序列？2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？事实说明什么？说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。上是统一的。思考和讨论：思考和讨论：3、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密码子，这、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密码子，这一现象称做密码的简并性。你认为密码的简并性对生物体的一现象称做密码的简并性。你认为密码的简并性对生
10、物体的生存发展有什么意义？生存发展有什么意义？从密码子的简并性我们能够认识到：从密码子的简并性我们能够认识到：如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如如GAU-GAC都决定天冬氨酸）；都决定天冬氨酸）；这就保证了生物遗传的这就保证了生物遗传的相对稳定性相对稳定性。又使生物出现变异，。又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。从而促进生物的发展变化。3、转运、转运RNA(tRNA)AC U 天冬天冬酰氨酰氨反密码子反密码子AUG异亮
11、异亮氨酸氨酸反密码子反密码子转运转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其分子结构呈三叶草形，其“叶叶柄柄”端能与一个特定的氨基酸结合，端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片叶片”端有三端有三个特殊的碱基称为个特殊的碱基称为“反密码子反密码子”，能与，能与mRNAmRNA上的上的“密码子密码子”相识别。反密码子的种类：相识别。反密码子的种类：6161种。种。4、翻译过程翻译过程：翻译小结翻译小结场所场所:模板模板:原料原料:条件条件:产物产物:原则原则:细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上以信使以信使RNA为模板为模板二十种氨基酸二十种氨基酸需要酶和需要酶和ATP多个多肽或蛋白质
12、多个多肽或蛋白质密码子与反密码子配对密码子与反密码子配对,既碱基互补配对原则（既碱基互补配对原则（A=U，G=C）蛋白质是生物性状的体现者，基因通过控制蛋白质的蛋白质是生物性状的体现者，基因通过控制蛋白质的合成从而控制了生物的性状。合成从而控制了生物的性状。1、基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？、基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？2、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？直接原因：蛋白质的种类及其多样，体现了不同的性状。直接原因：蛋白质的种类及其多样，体现了不同的性状。根本原因：根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。分子上的脱
13、氧核苷酸的排列顺序不同。思考和讨论思考和讨论3真核细胞中复制、转录、翻译的比较真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNA复制复制转录转录翻译翻译时间时间场所场所模板模板原料原料酶酶能量能量原则原则特点特点产物产物遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码生物性状生物性状细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核细胞核DNA的两条链均为模板的两条链均为模板四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNA聚合酶等聚合酶等ATPA-T、G-C半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制2个子代个子代DNA分子分子生长发育过程生长发育过程细胞核细胞核基因的一条链为模板基因的一条链为模板四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸RNA聚合酶等聚合酶等ATP
14、A-U、T-AG-C，C-G边解旋边转录边解旋边转录1个信使个信使RNA生长发育过程生长发育过程细胞质细胞质mRNA为模板为模板二十种氨基酸二十种氨基酸特定的酶等特定的酶等ATPmRNA与与tRNA配对配对 A-U,G-C多个特定氨基酸顺序的多个特定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质DNA的碱基数：的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸的碱基数：蛋白质中氨基酸数数6n:3n:n。4、DNA的碱基数、的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之家有何数量关系？三者之家有何数量关系？说明：因为基因中存在又终止密码子等片段，实际上基说明：因为基因中存在又终止密码子等片段，实
15、际上基因（因（DNA）上所含有的碱基数要大于）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目或氨基酸数目小于小于n。因此一般题目中带有。因此一般题目中带有“至少至少”或或“最多最多”字样。字样。nDNA3n3n3n转录转录翻译翻译小结：小结：基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成1、RNA和和DNA的区别的区别一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录2、为什么、为什么RNA适于作为适于作为DNA的信使？的信使？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译3、RNA的种类的种类4、遗传信息的转录过程。、遗传信息的转录过程。2、遗传密码、遗传密码1、翻译的定义、翻译的定义3、反密码子、反密码子4、翻译的过程、翻译
16、的过程DNA上的基因上的基因mRNA的的蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列 遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码生物性状生物性状转录转录翻译翻译1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（）A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、42、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（）A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4练习：练习：3、已知一段信使、已知一段信使RNA上有上有12个个A和和G，该信使，该信使RNA上共有上共有30个碱基，那么转录成信使个碱基，那么转录成信使RNA的的这一段这一段DNA分子中应有分子中应有C和
17、和T（）A、12 B、18 C、24 D、304、一个双链、一个双链DNA分子中碱基分子中碱基A占占30%，其转录，其转录成的信使成的信使RNA上的上的U为为35%，则信使，则信使RNA上的上的碱基碱基A为（为（）A、30%B、35%C、40%D、25%5、某一多肽链共有、某一多肽链共有100个氨基酸，则控制个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有合成该肽链的基因中的碱基数至少有A、600 B、300 C、297 D、594基因碱基：信使基因碱基：信使RNA碱基：氨基酸数目碱基：氨基酸数目=（双链）（双链）（单链）（单链）1个密码子个密码子 1个氨基酸个氨基酸6 3 ：16、根据蛋白质
18、中遗传信息传递规律，填写表中、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题空白并回答问题DNA双链双链CAG信使信使RNAA转运转运RNAGAG氨基酸氨基酸丙氨酸丙氨酸A链链B链链C链链D链链1、丙氨酸的密码子是、丙氨酸的密码子是 ，决定合成该氨基，决定合成该氨基酸的酸的DNA上的碱基是上的碱基是 。2、第二个氨基酸是、第二个氨基酸是 ，（查密码表），（查密码表）3、链为转录的模板链，遗传密码子存链为转录的模板链，遗传密码子存在于在于 链上。链上。TUGCACGTUGC半胱氨酸半胱氨酸ACDNA复制复制转录转录时间时间场所场所解旋解旋模板模板原料原料酶酶能量能量原则原则特点特点产物产物
19、细胞分裂间期细胞分裂间期生长发育过程生长发育过程细胞核细胞核细胞核细胞核完全解旋完全解旋只解有遗传效应片段只解有遗传效应片段DNA的两条链均为模板的两条链均为模板DNA的一条链为模板的一条链为模板四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA聚合酶等聚合酶等RNA聚合酶等聚合酶等ATPATPA-T、G-CA-U、G-C半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制边解旋边转录边解旋边转录2个子代个子代DNA分子分子1个信使个信使RNA转录转录翻译翻译场所场所模板模板原料原料条件条件产物产物原则原则细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体DNA的一条链的一条链以信使以信使RNA为模板为模板四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸特定的酶和特定的酶和ATP单链的信使单链的信使RNA特定氨基酸顺特定氨基酸顺序的蛋白质序的蛋白质DNA的一条链的一条链与与mRNA配对配对mRNA与与tRNA配对配对