醫(yī)學(xué)教程 基因的表達(dá)

基因的表達(dá)基因的表達(dá)討論引入講授新課基因的概念基因控制蛋白質(zhì)的合成轉(zhuǎn)錄翻譯基因?qū)π誀畹目刂普n堂小結(jié)鞏固練習(xí)一、教材分析

（一）教學(xué)內(nèi)容

轉(zhuǎn)錄基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成翻譯通過控制酶的合成來控制代謝基因?qū)π誀畹目刂仆ㄟ^控制蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)來直接影響性狀中心法則：遺傳信息傳遞的規(guī)律（遺傳信息的功能）遺傳密碼的破譯(選學(xué))

基因的表達(dá)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：在DNA和蛋白質(zhì)之間，能夠傳達(dá)DNA遺傳信息的中間物質(zhì)即信使就是RNA。細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)(核糖體)RNADNA蛋白質(zhì)基因表達(dá)的過程[人類對基因認(rèn)識的發(fā)展]（1）遺傳因子（2）基因位于染色體上，呈直線排列，染色體是基因的載體（3）基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段（概念）2、基因、染色體、DNA的關(guān)系（1）一個染色體上一個DNA分子（未復(fù)制時或分裂剛結(jié)束時）（2）一個DNA分子上有很多基因（基因是決定生物性狀的基本單位）（3）一個基因含有成百上千個脫氧核苷酸（4）不同基因含有不同遺傳信息1、基因三、基因?qū)π誀畹目刂瓶刂泼傅暮铣蓙砜刂拼x過程而控制性狀?？刂频鞍踪|(zhì)分子的結(jié)構(gòu)而直接影響性狀。高速冷凍離心機和超速離心機等PCR儀3基因的功能（1）通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，即傳遞遺傳信息（2）使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)分子上，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀，即表達(dá)遺傳信息（基因的表達(dá)）親代信息復(fù)制子代信息表達(dá)子代性狀有性生殖個體發(fā)育DNA主要在細(xì)胞核中蛋白質(zhì)進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)里轉(zhuǎn)錄mRNA氨基酸轉(zhuǎn)運RNA在細(xì)胞質(zhì)里游離在核糖體合成一定順序排列AAU氨基酸密碼子表一、染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系

染色體是DNA的載體基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片斷1、基因2、基因的表達(dá)轉(zhuǎn)錄翻譯3、中心法則4、基因?qū)π誀畹目刂?、轉(zhuǎn)錄1、基因2、基因的表達(dá)轉(zhuǎn)錄翻譯3、中心法則4、基因?qū)π誀畹目刂七z傳信息傳遞的一般規(guī)律——中心法則的提出轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制脫氧核糖核糖DNARNA結(jié)構(gòu)基本單位磷酸五碳糖堿基分布雙螺旋結(jié)構(gòu)單鏈結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸核糖核苷酸

磷酸磷酸脫氧核糖核糖A、G、C、TA、G、C、UDNA與RNA的比較主要在細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)TCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

DNA的平面結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)錄過程AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU只有一條鏈做為模板.AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU下方為一個個的RNA核苷酸。RNA聚合酶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。AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶沿著DNA移動。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUARNA聚合酶沿著DNA移動。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUARNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAURNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUURNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUARNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAURNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA細(xì)胞質(zhì)信使RNA（mRNA）通過核孔從細(xì)胞核中出來，到細(xì)胞質(zhì)中.細(xì)胞核核孔AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA信使RNA（mRNA）通過核孔從細(xì)胞核中出來，到細(xì)胞質(zhì)中。

zl.swf細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制圖4-3三種RNA示意圖

RNA的在細(xì)胞中有三種：mRNA（信使RNA），tRNA（轉(zhuǎn)運RNA），rRNA（核糖體RNA）一個mRNA分子上結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈

思考：為什么子女長的像自己的父母？是因為子代獲得了親代復(fù)制的一份DNA的緣故思考：

生物體細(xì)胞核中染色體和DNA分子數(shù)是相對恒定的，而生物的性狀卻是多種多樣的。這如何解釋？單擊畫面繼續(xù)現(xiàn)代遺傳學(xué)認(rèn)為：

每個DNA分子上有很多個基因，這些基因分別控制著不同的性狀，也就是說，生物的性狀是由基因控制的。單擊畫面繼續(xù)基因：是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是決定生物性狀的基本單位。

每個基因有特定的脫氧核苷酸排列順序，它代表著遺傳信息一、基因與染色體的關(guān)系：基因在染色體上呈直線排列，染色體是基因的載體。二、基因與DNA的關(guān)系基因是怎樣將遺傳信息傳遞給下一代的呢？基因的表達(dá)回憶幾個問題：①蛋白質(zhì)合成的場所是什么？②基因主要存在于細(xì)胞的哪個部分？遺傳信息是如何從細(xì)胞核傳到核糖體，從而控制蛋白質(zhì)合成的？

1、轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核內(nèi)，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原則合成RNA的過程。基因控制蛋白質(zhì)的合成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）脫氧核糖核糖磷酸磷酸DNA與RNA分子的比較TCATGATTAAG

T

AC

TA

A

T

DNA的平面結(jié)構(gòu)圖細(xì)胞核中AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一條鏈AGCUGACGGUUU游離的核糖核苷酸

(原料）DNA解旋，以一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA的堿基互補配對：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

組成

RNA的核糖核苷酸一個個連接起來細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAU細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAU細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成單擊畫面繼續(xù)AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNA單擊畫面繼續(xù)

2、翻譯在細(xì)胞質(zhì)中,以mRNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAmRNA（模板）

密碼子

密碼子

密碼子

密碼子

mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基單擊畫面繼續(xù)單擊畫面繼續(xù)AAUACUAUG轉(zhuǎn)運

RNA（tRNA)（運載工具）

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸

氨基酸（原料）單擊畫面繼續(xù)AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA的一端運載著氨基酸

反密碼子單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖體細(xì)胞質(zhì)中的mRNA

與核糖體結(jié)合.細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

tRNA

上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補配對.細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸細(xì)胞質(zhì)中

tRNA

將氨基酸轉(zhuǎn)運到

mRNA上的相應(yīng)位置.單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸縮合細(xì)胞質(zhì)中

兩個氨基酸分子縮合單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

核糖體隨著

mRNA滑動.

另一個

tRNA

上的堿基與mRNA上的密碼子配對.

細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAAAU亮氨酸

ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

一個個氨基酸分子縮合成鏈狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA離開，再去轉(zhuǎn)運新的氨基酸細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)UCAUGAUUAAUG

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì).細(xì)胞質(zhì)中動畫演示單擊畫面繼續(xù)基因?qū)π誀畹目刂瓶刂泼傅暮铣蓙砜刂拼x過程而控制性狀?？刂频鞍踪|(zhì)分子的結(jié)構(gòu)而直接影響性狀。單擊畫面繼續(xù)回憶幾個問題：①蛋白質(zhì)合成的場所是什么？②基因主要存在于細(xì)胞的哪個部分？

遺傳信息是如何從細(xì)胞核傳到核糖體，從而控制蛋白質(zhì)合成的？

單擊畫面繼續(xù)要點、疑點、難點3基因的表達(dá)以蛋白質(zhì)合成有關(guān)的計算DNARNA蛋白質(zhì)1366n3nn遺傳信息遺傳密碼堿基數(shù)堿基數(shù)氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)（n-m）0拓展：蛋白質(zhì)合成過程中涉及到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（以分泌蛋白的合成為例）DNA

mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯多肽初加工較成熟的蛋白質(zhì)再加工成熟的蛋白質(zhì)細(xì)胞核核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞質(zhì)線粒體供能供能供能供能APCPGPTPUPGPCPAPDNARNA要點、疑點、難點DNA與RNA的比較結(jié)構(gòu)DNARNA基本單位堿基五碳糖無機酸嘌呤嘧啶無機酸規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)脫氧核糖核苷酸腺嘌呤（A）胞嘧啶（C）脫氧核糖磷酸鳥嘌呤（G）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）核糖磷酸核糖核苷酸通常呈單鏈要點、疑點、難點時期復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場所原材料模板其它條件最后結(jié)果細(xì)胞分裂間期細(xì)胞核脫氧核苷酸DNA酶、ATP兩個DNA分子蛋白質(zhì)合成細(xì)胞核核糖核苷酸DNA酶、ATP一個RNA分子蛋白質(zhì)合成核糖體氨基酸信息RNA酶、ATP一條多肽鏈復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯比較表時間場所模板原料條件產(chǎn)物模板去向特點堿基配對遺傳信息傳遞意義復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯個體生長發(fā)育的整個過程細(xì)胞質(zhì)的核糖體DNA的一條鏈

mRNA4種脫氧核苷酸20種氨基酸多肽鏈細(xì)胞分裂（有絲分裂和減數(shù)第一次分裂）的間期主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核DNA的兩條鏈4種核糖核苷酸酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP酶（RNA聚合酶等）、ATP酶、ATP、tRNA2個雙鏈DNA一個單鏈RNA（3種）分別進(jìn)入2個子代DNA分子恢復(fù)原樣，與非模板鏈重新繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)分解成單個核苷酸半保留，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個mRNA上結(jié)合多個核糖體，順次合成多條肽鏈A-T、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-CDAN

mRNADANDAN

mRNA蛋白質(zhì)使遺傳信息從親代傳給子代表達(dá)遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀五、DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較練習(xí)：選擇題：1、對一個基因的正確描述是：（）

A、是有遺傳效應(yīng)的染色體片段

B、其化學(xué)成分是堿基、核糖和磷酸

C、每個基因含有一個DNA分子

D、是決定生物性狀的基本單位2、“遺傳信息”是指：（）

A、基因的脫氧核苷酸排列順序

B、DNA的堿基對排列順序

C、信使RNA的核苷酸排列順序

D、蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序3、“密碼子”是指：（）

A、核酸上特定排列順序的堿基

B、DNA特定排列順序的堿基

C、信使RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基

D、轉(zhuǎn)運RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基DAC單擊畫面繼續(xù)4、信使RNA的來源是：（）

A、由DNA轉(zhuǎn)錄而來B、由DNA翻譯而來

C、由DNA轉(zhuǎn)變而來D、由DNA復(fù)制而來5、一個運轉(zhuǎn)RNA的一端堿基為CGA，此運轉(zhuǎn)RNA運載的氨基酸是：()A、精氨酸(CGA)B、絲氨酸(AGU)C、谷氨酸(GAG)D、丙氨酸(GCU)6、DNA的主要功能是遺傳信息的：（）

A、儲存與分配B、轉(zhuǎn)錄與翻譯

C、儲存與釋放D、傳遞與表達(dá)7、基因控制性狀表現(xiàn)的主要途徑是：（）

A、RNA蛋白質(zhì)（性狀）

B、DNA蛋白質(zhì)（性狀）

C、RNADNA蛋白質(zhì)（性狀）

D、DNARNA蛋白質(zhì)（性狀）ADDD單擊畫面繼續(xù)某基因中含有1200個堿基對，則由它控制合成的含有兩條肽鏈的蛋白質(zhì)分子中最多含有肽健的個數(shù)是()A．198個B．398個

C．400個D．798個解題指導(dǎo)：根據(jù)中心法則：Gene中堿基數(shù)：mRNA中堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)=6：3：1；因此，合成的蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)為1200*2/6=400個；又此蛋白質(zhì)有兩條肽鏈，所以其中含有的肽鍵數(shù)為400-2=398個。B單擊畫面繼續(xù)A密碼子丙氨酸氨基酸轉(zhuǎn)運RNAC信使RNAGGDNA雙螺旋根據(jù)在蛋白質(zhì)生物合成中遺傳信息傳遞的規(guī)律，在下面表格數(shù)碼中填入相應(yīng)的字母：CCGATA

GC

CGU單擊畫面繼續(xù)填空題：1、下圖示“中心法則”，請根據(jù)圖回答：（1）指出圖中數(shù)碼表示的過程名稱：

1、_________2、__________3、__________4、___________5、