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1、基因的结构河北玉田二中 顾凤强1、知识目标：了解有关基因结构，及各结构区域的功能；了解人类基因组计划，研究其成果。2、能力目标：学习分析、比较;培养分析、推理能力3、情感目标：培养学生科学研究的兴趣。教学目标v什么是基因?基因是有遗传效应的DNA片断，是决定生物性状的基本单位。每个DNA分子上有很多个基因，每个基因可以含有成百上千个脱氧核苷酸。不同基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同，因此不同的基因含有不同的遗传信息。v基因的功能是什么?基因能够储存、传递和表达遗传信息，也都可能发生突变，从而决定生物体的性状。v基因如何决定生物性状?通过转录、翻译，控制合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，从而控制生物的
2、性状。DNA RNA RNA 蛋白质基因的表达 为什么同一个体，胰岛细胞能合成胰岛素，而口腔上皮细胞却不能？是否基因组成是不同的？原核细胞的基因结构编码区编码区 非编码区非编码区非编码区非编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游不能编码蛋白质可调控遗传信息的表达(调控序列)编码蛋白质(编码序列)原核细胞的基因结构编码区编码区 非编码区非编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点 RNA聚合酶是由多个肽链构成的蛋白质，能识别并与调控序列中的结合位点结合,催化转录形成RNA。RNARNA聚合酶聚合酶A G G T C A C G T C GA G G T C A C G T C GT C
3、 C A G T G C A G CT C C A G T G C A G CRNARNA聚合酶聚合酶A G G U C A C G U C GA G G U C A C G U C GRNARNA聚合酶聚合酶一个典型的原核细胞基因结构示意图非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区T C C A G TT C C A G TA G G T C AA G G T C AA G AA G AT C TT C TmRNA多多 肽肽 链链编码区启动子原核细胞的基因结构小结非编码区能够转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成，也就是说能够编码蛋白质的区段 不能编码蛋白质的区域，调控遗传信息的表达
4、 终止子位置功能位置功能编码区上游紧靠着转录起点 引导RNA聚合酶与基因的正确部位结合 编码区下游紧靠着转录的终点的位置 阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来 真核细胞的基因结构编码区编码区 非编码区非编码区非编码区非编码区编码区下游编码区下游调控遗传信息的表达调控遗传信息的表达(调控序列调控序列)外显子外显子(能编码蛋白质能编码蛋白质)内含子内含子(不能编码蛋白质不能编码蛋白质)真核细胞的基因结构一个典型的真核细胞基因结构示意图v 编码区含有能够编码蛋白质的序列(外显子)不能编码蛋白质的插入序列(内含子)非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点外显子 内含子1 2 3
5、4 5非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点外显子 内含子1 2 3 4 5加 工转 录mRNA前体成熟mRNA不能编码蛋白质的序列=内含子+非编码区序列编码序列=外显子编码区启动子真核细胞的基因结构小结非编码区间隔的、不连续的不能编码蛋白质的区域，调控遗传信息的表达 终止子外显子内含子位置功能编码区中能够编码蛋白质的序列 引导RNA聚合酶与基因的正确部位结合 编码区下游紧靠着转录的终点的位置 阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来 编码区中不能够编码蛋白质的序列 位置功能编码区上游紧靠着转录起点 原核细胞基因 真核细胞基因相同点特点（主要）原核细胞基因与真核细胞基因的比
6、较 都是由能够编码蛋白质的都是由能够编码蛋白质的编码区编码区和和具有调控作用的具有调控作用的非编码区非编码区组成。组成。编码区是编码区是连续连续的的编码区是编码区是间隔间隔的，的，是不连续的是不连续的编码序列编码区编码区外显子外显子非编码序列非编码区非编码区非编码区非编码区+内含子内含子科学工作者分离得到了某原核生物基因，并将其解离成两条单链。现让其中一条链与由该基因转录而来的信使RNA杂交配对，结果如图所示。非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区信使RNA基因的一条链猜想:为什么成熟信使RNA比编码区(单链)碱基数量要少?成熟信使RNA对应基因的一条链编码区编码区真核生物基因的有关实验
7、非编码区非编码区非编码区非编码区DFEv 不同基因所含的外显子和内含子数量不同如人血红蛋白的珠蛋白基因有1700个碱基对，含有3个外显子和2个内含子，编码146个氨基酸。一种凝血因子基因有186000碱基对，含有26个外显子和25个内含子，编码2552个氨基酸。v 请计算人的珠蛋白和凝血因子基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例？(1463)1700100%=26%(25523)186000100%=4%v从这个比例中你能得出什么结论?在真核细胞中，不同基因的编码序列，在各自基因中所占的比例是不同的。在真核细胞中，编码序列在整个基因中所占的比例是较少的，而非编码序列所占的比例则是较大
8、的，从某种意义上体现了真核细胞基因结构与功能的复杂性。哪些情况下，真核生物基因结构改变(基因突变)可能不会导致性状改变？(1)内含子改变(2)非编码区改变，mRNA遗传密码不变(3)外显子改变，转录成不同密码子决定同一种 氨基酸1 2 3 4 5非编码区非编码区编码区v人类基因组人体DNA分子所携带的全部遗传信息。由24个双链DNA分子组成,上边有30亿个碱基对，估计有3-3.5万个基因。v这24个DNA分子分布在哪里?1-22号染色体、X染色体、Y染色体。人类基因组研究v 包括绘制四张图：遗传图 以遗传距离表示基因相对位置的图物理图 以DNA上脱氧核苷酸数目来表示表示基因实际距离的图序列图
9、整个人类基因组的脱氧核苷酸序列图(最详尽的物理图)转录图 基因的编码序列图(通过确定与DNA序列相应的信使RNA，确定基因的可转录部分)v分析测定人类基因组的脱氧核苷酸序列v 参与国家美国、英国、法国、德国、日本、中国。中国是参与这项研究计划的惟一发展中国家，承担3号染色体上3000万个碱基对的测序工作，约1%。v 研究进程美国科学家于1985年率先提出1990年启动2000年6月，完成框架图2001年2月公布基因组图谱第二版2003年2月基因组图谱精细图完成v意义有利于遗传病的诊断和治疗。有利于研究生物的进化。有利于研究基因表达的调控机制。推动高新技术发展，产生巨大经济效益。v负面影响基因歧
10、视(歧视具不正常基因的人)。带来新的种族歧视，或被种族主义者改造其遗传性，创造出超越任何人的超人。v水稻基因组测序由我国科学工作者单独完成了测序工作。2001年10月开始，2002年4月完成，约4.3亿个碱基对，5-6万个基因。v要测几条染色体上的 DNA?12条 1）下面关于真核生物基因的认识完全正确是一组是（）编码区能够转录为相应的信使RNA，经加工参与蛋白质的生物合成 在非编码区有RNA聚合酶结合点 真核细胞与原核细胞基因结构完全一样 内含子不能够编码蛋白质序列 A、B、C、D、D练习2）原核细胞基因的非编码区组成是（）A、基因的全部碱基序列组成 B、信使RNA上的密码序列组成 C、编码区上游和编码区下游的DNA序列组成 D、能转录相应信使RNA的DNA序列组成C练习练习3）关于一个典型的真核基因和原核基因结构特点的叙述，不正确的是（）A、都有不能转录为信使RNA的区段 B、都有与RNA聚合酶结合的位点 C、都有调控作用的核苷酸序列 D、都有内含子D