高一生物：第三章《第四節(jié) 遺傳信息的表達-RNA和蛋白質的合成》課件19（浙教版必修2）

\第二節(jié)基因的表達

\第二節(jié)基因的表達一、什么是基因？

基因是具有遺傳效應的DNA片段，是決定生物性狀的基本單位。

1.基因和染色體的關系

基因在染色體上，并且在染色體呈線性排列，染色體是基因的主要載體。果蠅某一條染色體上的幾個基因2.基因與DNA的關系：整個DNA分子中都是由基因構成的嗎？基因是有遺傳效應的DNA片段。一、什么是基因？基因是具有遺傳效應的DNA片段，是決基因與DNA和染色體以及脫氧核苷酸間的關系

染色體基因1基因2非編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)基因與DNA和染色體以及脫氧核苷酸間的關系染色體基因1基因

有的區(qū)段能夠轉錄mRNA，進而指導蛋白質的合成，即能夠編碼蛋白質，這樣的區(qū)段叫編碼區(qū)有的區(qū)段不能夠轉錄mRNA，即不能夠編碼蛋白質，這樣的區(qū)段叫非編碼區(qū)有的區(qū)段能夠轉錄mRNA，進而指導蛋白質的合成，即能夠編碼編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子與RNA聚合酶結合位點終止子原核基因編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子與RNA聚合酶結合位點外顯子內含子終止子真核基因編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子終止子原核基因編碼區(qū)非編碼區(qū)非編下圖中a～d表示果蠅X染色體上的幾個基因非基因片段非基因片段非基因片段基因1片段基因2片段基因3片段基因4片段下圖中a～d表示果蠅X染色體上的幾個基因非基因片段非基因片3.基因和性狀的關系基因控制生物的性狀,基因是決定生物性狀的基本單位——結構單位和功能單位。4.基因和脫氧核苷酸的關系每個基因中含有成百上千個脫氧核苷酸。5.基因和遺傳信息的關系基因中的脫氧核苷酸（堿基對）排列順序代表遺傳信息

不同的基因含有不同的脫氧核苷酸的排列順序。

例如：豌豆的高莖基因D和矮莖基因d含有不同的脫氧核苷酸排列順序。DNA的基本組成單位是什么？基因的基本組成單位是什么？3.基因和性狀的關系基因控制生物的性狀,基因是決定生細胞核內的遺傳物質DNA如何指導細胞質中的蛋白質合成呢？蛋白質的合成控制以RNA為媒介DNA通過轉錄、翻譯的過程細胞核內的遺傳物質DNA如何指導細胞質中的蛋白質合成呢？基因控制蛋白質合成1.基因的基本功能1).通過自我復制，在傳宗接代中傳遞遺傳信息。2).通過轉錄、翻譯，在后代個體發(fā)育過程中，表達遺傳

信息。2.什么是表達遺傳信息？DNARNA蛋白質轉錄翻譯基因控制蛋白質合成1.基因的基本功能1).通過自我復制，在傳三.RNA的種類和功能把DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質運輸氨基酸和蛋白質共同組成核糖體mRNA(信使RNA)tRNA（轉運RNA)rRNA（核糖體RNA）三.RNA的種類和功能把DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質運輸氨基四、轉錄地點：模板：原料：條件：原則：產物主要在細胞核DNA的一條鏈4種核糖核苷酸DNAmRNA遵循堿基互補配對原則A—;T—;G—;C—UACG轉錄：在細胞核內以DNA的一條鏈為模板按照堿基互補配對原則合成RNA的過程。RNA聚合酶、ATP四、轉錄主要在細胞核DNA的一條鏈4種核糖核苷酸DNA轉錄過程AG

T

AC

AA

A

T

TCATGATTARNA聚合酶識別啟動部位并與之結合，DNA解旋，打開氫鍵（DNA解旋酶）RNA聚合酶轉錄過程AGTACAAATTCATGATTARAG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU以其中的一條鏈作為模板.AGTACAAATAGCUGACGGUUU以其中AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶將RNA核苷酸連接起來，以堿基互補配對為原則。AGTACAAATAGCGACGGUUUURNAAG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶沿著DNA移動。AGTACAAATAGCGACGGUUUURNAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUARNA聚合酶沿著DNA移動AGTACAAATGCGACGGUUUUARNAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUARNA核苷酸一個一個連接起來。AGTACAAATGCGACGUUGUUARNAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAURNA核苷酸一個一個連接起來。AGTACAAATGCGACGUGUUAURNAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUURNA核苷酸一個一個連接起來。AGTACAAATGCGACGGUUAUURNAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUARNA核苷酸一個一個連接起來。AGTACAAATGCGACGGUUAUUARNAG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAURNA核苷酸一個一個連接起來。AGTACAAATGCGCGGUUAUUAURNAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一個一個連接起來。AGTACAAATGGCGGUUAUUAUCRNAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一個一個連接起來。AGTACAAATGGCGGUUAUUAUCRNAG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA細胞質信使RNA（mRNA）通過核孔從細胞核中出來，到細胞質中.細胞核核孔AGTACAAATUCAUGUUUAmRNA細胞AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA信使RNA（mRNA）通過核孔從細胞核中出來，到細胞質中。細胞質細胞核AGTACAAATUCAUGUUUAmRNA信使轉錄與DNA復制有什么共同之處？思考討論轉錄與DNA復制有什么共同之處？思考討論轉錄DNA復制轉錄DNA復制DNA的復制轉錄模板原料酶產物DNA復制與轉錄的比較以DNA的兩條母鏈為模板游離的脫氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶2個雙鏈DNA分子以一段DNA的一條鏈為模板游離的核糖核苷酸RNA聚合酶1條RNA單鏈DNA的復制轉錄模板原料酶產物DNA復制與轉錄的比較以DNADNA的復制轉錄時間場所能量DNA復制與轉錄的比較少數(shù)分裂細胞的間期主要在細胞核ATP活細胞整個生命活動過程中主要在細胞核ATPDNA的復制轉錄時間場所能量DNA復制與轉錄的比較少數(shù)分裂細五、翻譯場所：原料：模板：條件：原則：產物：結果：核糖體20種游離的氨基酸mRNAtRNA、酶、能量堿基互補配對原則(A-UU-AC-GG-C)多肽翻譯：在核糖體上，以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。遺傳信息從mRNA轉移到了蛋白質五、翻譯場所：核糖體20種游離的氨基酸mRNAtRNA、堿基與氨基酸之間的對應關系如何？RNA4種核苷酸蛋白質20種氨基酸？1個堿基2個堿基3個堿基1個氨基酸434241堿基與氨基酸之間的對應關系如何？RNA蛋白質？1個堿基1個氨UCAUGAUUAmRNA密碼子密碼子密碼子遺傳密碼（密碼子）：mRNA上三個相鄰的核糖核苷酸UCAUGAUUAmRNA密碼子密碼子密碼子遺傳密碼

密碼子的特點：⑴一種密碼子只對應一種氨基酸⑵一種氨基酸可有一種或多種密碼子（簡并性）（一種氨基酸具有兩個或多個密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性）（對應于同一種氨基酸的不同密碼子稱為同義密碼子）

⑶起始密碼可以編碼氨基酸、終止密碼不編碼氨基酸⑷通用性——自然界中的各種生物共用一套密碼子表密碼子的特點：閱讀密碼子表思考討論：1、請找出起始密碼子與終止密碼子。

2、已知一段mRNA的堿基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能寫出對應的氨基酸序列嗎？

3、地球上幾乎所有的生物體都共有上述密碼子表。根據(jù)這一事實你能想到什么？AUG、GUGUAA、UAG、UGA甲硫氨酸－谷－丙－半胱－脯－絲－賴－脯地球上所有的生物具有共同的遺傳語言，具有或遠或近的親緣關系。閱讀密碼子表思考討論：1、請找出起始密碼子與終止密碼子。AU從密碼子中可以看到，一種氨基酸可能有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼的簡并。你認為密碼的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？保證了生物遺傳的相對穩(wěn)定性。從密碼子中可以看到，一種氨基酸可能有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱做

tRNAtRNA

U

A

U異亮氨酸mRNAAUAtRNAUAU異亮氨酸mRNA

轉運RNA

（tRNA）氨基酸的搬運工反密碼子：tRNA上可以與mRNA上的密碼子互補配對的三個相鄰堿基。每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸

tRNA轉運RNA（tRNA）tRNAtRNA轉運RNA（tRNA）：含有反密碼子

一個轉運RNA只能攜帶一種特定的氨基酸！細胞中的轉運RNA至少有

種！61UAUtRNA轉運RNA（tRNA）：含有反密碼子UAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸轉運

RNA氨基酸氨基酸與tRNA結合UAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸轉運RNA氨基酸UAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸氨基酸與轉運RNA結合，這個過程要消化能量.反密碼子UAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸氨基酸與轉運RNAACGUGAUUAmRNA核糖體與mRNA結合，形成合成蛋白質的“生產線”。翻譯過程ACGUGAUUAmRNA核糖體與mRNA結合，形成合成蛋白ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸核糖體ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸核糖體ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸轉運RNA上的反密碼子與信使RNA上的密碼子相結合。ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸轉運RNA上ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸轉運RNA上的反密碼子與信使RNA上的密碼子相結合。ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸兩個相鄰的氨基酸縮合反應，形成肽鍵。肽鍵ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸核糖體

沿著

mRNA移動。又一個轉運RNA（

tRNA）連接到密碼子上。第一個

tRNA釋放到細胞質中。ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸后一氨基酸通過縮合反應與前一個氨基酸連接起來。ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸一條肽鏈形成.

ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨ACGUGAUUAUACACUAUG甲硫氨酸天門冬氨酸異亮氨酸mRNA和肽鏈被釋放到細胞質中。ACGUGAUUAUACACUAUG甲硫氨酸天門冬氨酸異亮氨DNA、mRNA、AA相關計算1、轉錄時、組成基因的兩條鏈只有一條鏈有意義，能轉錄，稱為有義鏈或模板鏈。2、翻譯時，mRNA中3個堿基決定1個AA，所以經翻譯合成的蛋白質中AA數(shù)目是mRNA中堿基數(shù)目的1/3mRNA中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2基因中堿基數(shù)：mRNA中堿基數(shù)：Pr中AA數(shù)：＝6：3：1推斷過程：AA數(shù)目→密碼子個數(shù)→1/3mRNA中堿基數(shù)目→1/6基因中堿基數(shù)DNA、mRNA、AA相關計算1、轉錄時、組成基因的兩條鏈只一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)，依次為A.3311B.3612C.1236D.1136√一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11一個雙鏈DNA分子中堿基A占30%，其轉錄成的mRNA上的U為35%，則mRNA上的堿基A占多少？A.30％ B.20％C.35％ D.25％√一個雙鏈DNA分子中堿基A占30%，其轉錄成的m由n個堿基組成的基因，控制合成由1條多肽鏈組成的蛋白質，氨基酸的平均分子量為a，則該蛋白質的相對分子質量最大為 A.na/6B.na/3－18(n/3－1) C.na－18(n－1) D.na/6－18(n/6－1)√由n個堿基組成的基因，控制合成由1條多肽鏈組成的蛋白質，氨基下圖為原核細胞中轉錄、翻譯的示意圖。據(jù)圖判斷，下列描述中不正確的是

A．圖中表示4條多肽鏈正在合成B．轉錄尚未結束，翻譯即已開始C．每個核糖體各自在完成一條多肽鏈的翻譯D．一個基因在短時間內可表達出多條多肽鏈核糖體mRNA多肽轉錄方向RNA聚合酶C下圖為原核細胞中轉錄、翻譯的示意圖。據(jù)圖判斷，下列描述中不正DNA（基因）mRNA蛋白質轉錄翻譯復制復制逆轉錄三、遺傳信息流——中心法則

遺傳信息可以從DNA流向DNA，即完成DNA的自我復制過程；遺傳信息也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質，即完成遺傳信息的轉錄和翻譯過程。

在某些病毒中，RNA也可以自我復制，并且還發(fā)現(xiàn)在一些病毒蛋白質的合成過程中，RNA可以在逆轉錄酶的作用下合成DNA。DNA（基因）mRNA蛋白質轉錄翻譯復復逆轉錄三、遺傳信息流在某些病毒中，RNA也可以自我復制，并且還發(fā)現(xiàn)在一些病毒蛋白質的合成過程中，RNA可以在逆轉錄酶的作用下合成DNA。逆轉錄病毒：勞斯腫瘤病毒、HIV病毒RNA——〉DNA——〉RNA——〉蛋白質RNA自我復制的病毒：煙草花葉病毒RNA正鏈——〉RNA負鏈——〉RNA正鏈轉錄轉錄逆轉錄轉錄翻譯中心法則補充RNADNA蛋白質翻譯轉錄逆轉錄復制復制在某些病毒中，RNA也可以自我復制，并且還發(fā)現(xiàn)在一些Reversetranscription中心法則圖示Reverse中心法則圖示中心法則的應用中心法則是現(xiàn)代生物學中最重要最基本的規(guī)律之一，其在探索生命現(xiàn)象的本質及普遍規(guī)律方面起了巨大的作用，極大地推動了現(xiàn)代生物學的發(fā)展，是現(xiàn)代生物學的理論基石，并為生物學基礎理論的統(tǒng)一指明了方向，在生物科學發(fā)展過程中占有重要地位。

中心法則的應用中心法則是現(xiàn)代生物學中最重要最基本的規(guī)律之一，根據(jù)修正后的中心法則，我們可以以此作為理論基礎，進行基因工程的實際操作。根據(jù)修正后的中心法則，我們可以以此作為理論基礎，進行基因工程隨著生物技術的發(fā)展，一些沒有DNA或RNA的病毒逐漸被人們發(fā)現(xiàn)，這對于中心法則又是一個挑戰(zhàn)。隨著生物技術的發(fā)展，一些沒有DNA或RNA的病毒逐漸被人們發(fā)朊病毒就是蛋白質病毒，是只有蛋白質而沒有核酸的病毒。1997年諾貝爾醫(yī)學或生理學獎的獲得者美國生物學家斯垣利·普魯辛納（S.B.Prusiner）就是由于研究朊病毒作出卓越貢獻而獲此殊榮的。朊病毒不僅與人類健康、家畜飼養(yǎng)關系密切，而且可為研究與癡呆有關的其他疾病提供重要信息。就生物理論而言，朊病毒的復制并非以核酸為模板，而是以蛋白質為模板，這必將對探索生命的起源與生命現(xiàn)象的本質產生重大的影響。朊病毒就是蛋白質病毒，是只有蛋白質而沒有核酸的病毒。1997??DNA的復制轉錄翻譯模板原料酶產物原則遺傳信息傳遞結果場所復制、轉錄、翻譯的比較以DNA的兩條鏈為模板4種游離的脫氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶2個子代雙鏈DNA分子以DNA的一條鏈為模板4種游離的核苷酸DNA解旋酶、

RNA聚合酶1條mRNA單鏈mRNA20種氨基酸酶蛋白質細胞核細胞質核糖體細胞核A－TG－CT－AC－GA－UT－AU－AC－GG－CA－UU－AC－GG－CDNADNADNARNARNA蛋白質DNA的復制轉錄翻譯模板原料酶產物原則遺傳信息傳遞結果場所復練習：根據(jù)轉錄和翻譯過程填充：DNA雙鏈

G

信使RNA轉運RNA氨基酸丙氨酸（密碼GCA)C

A

C

G

T

G

C

A

C

G

U練習：根據(jù)轉錄和翻譯過程填充：G四、基因對性狀的控制1、基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物的性狀。如；酪氨酸酶與白化病。

食物中的蛋白質經消化、吸收和水解后產生出苯丙氨酸，首先苯丙氨酸在(1)苯丙氨酸羥化酶的作用下變成酪氨酸，然后酪氨酸轉化為3，4雙羥苯丙氨酸，3，4雙羥苯丙氨酸在(2)酪氨酸酶的作用下，可以生成黑色素。酪氨酸酶苯丙氨酸羥化酶四、基因對性狀的控制1、基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，2、基因通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀。例如：鐮刀型細胞貧血癥2、基因通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀。DNA復制轉錄翻譯逆轉錄時間分裂間期生命歷程生命歷程病毒侵入細胞時場所只有分裂的細胞才有，細胞核、線粒體、葉綠體所有活細胞，細胞核、線粒體、葉綠體所有活細胞，核糖體寄主細胞中模板兩條鏈基因編碼區(qū)的一條鏈，有遺傳信息；DNA兩鏈的遺傳信息不同mRNA，上有密碼子病毒的RNA原料脫氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸寄主細胞的脫氧核苷酸DNA復制轉錄翻譯逆轉錄時間分裂間期生命歷程生命歷程病毒侵入DNA復制轉錄翻譯逆轉錄酶解旋酶、DNA聚合酶等解旋酶、RNA聚合酶等略逆轉錄酶堿基配對A-T、G-C，涉及4種脫氧核苷酸A-T、G-C、A-U涉及8種核苷酸G-C、A-U涉及4種核苷酸A-T、G-C、A-U涉及8種核苷酸同生物不同體細胞產物比較核DNA同，數(shù)量不同不同1、蛋白質種類不同2、基因突變后，蛋白質種類可能變（堿基對數(shù)量改變影響大于種類改變），可能不變（基因突變發(fā)生在非編碼序列；不同密碼子對應同一氨基酸；隱性突變）逆轉錄病毒的略DNA復制轉錄翻譯逆轉錄酶解旋酶、DNA聚合酶等解旋酶、RN甲生物核酸的堿基組成為：嘌呤占46%，嘧啶占54%。乙生物遺傳物質的堿基組成為：嘌呤占34%，嘧啶占66%則一下分別表示甲乙生物正確的是A藍藻變形蟲BT2噬菌體豌豆C硝化