基因的表达(2016届高三生物一轮复习).ppt

第第 3 3 讲讲 基因的表达基因的表达基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因基因控制生物控制生物性状性状指导指导指导指导合成合成合成合成蛋白质蛋白质体现者体现者温故知新温故知新关于基因：关于基因：肤色肤色眼皮眼皮单双单双血型血型基因基因非基非基因区因区1、有遗传效应的、有遗传效应的DNA片段片段2、控制生物的性状、控制生物的性状3、在染色体上呈、在染色体上呈线线性排列性排列4.基因是控制生物性基因是控制生物性状的遗传物质的状的遗传物质的结构结构和功能的基本单位和功能的基本单位。DNA一、一、RNARNA的种类、结构和功能的种类、结构和功能1 1、基本单位：、基本单位：核糖核苷酸核糖核苷酸2 2、结构：、结构：一般是一般是单单链，而且比链，而且比DNADNA短，因此能够通过短，因此能够通过核孔核孔，从，从细胞核细胞核转移到转移到细胞质细胞质中。中。因而，因而，RNARNA适合做适合做DNADNA的信使的信使3 3、种类和功能：、种类和功能：信使信使RNARNA（mRNAmRNA）：）：遗传信息转录的产物，遗传信息转录的产物，翻译的直接模板；翻译的直接模板；转运转运RNARNA（tRNA)tRNA)：运载特定氨基酸的工具，可识别密码子；运载特定氨基酸的工具，可识别密码子；核糖体核糖体RNARNA（rRNArRNA）：）：核糖体的组成成分。核糖体的组成成分。6.tRNA6.tRNA具有特异性，即一种具有特异性，即一种tRNAtRNA只能识别一种密码子、转运一种只能识别一种密码子、转运一种氨基酸，共有氨基酸，共有6161种。种。4.4.mRNA mRNA、tRNA tRNA、rRNArRNA均是转录均是转录产生的产生的,且在翻译中共同起作用；且在翻译中共同起作用；5.5.三种三种RNARNA中中,只有只有mRNAmRNA携带遗传携带遗传信息；信息；一端为氨基酸结合一端为氨基酸结合的部位，另一端为的部位，另一端为反密码子，能与密反密码子，能与密码子碱基互补配对。码子碱基互补配对。UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子7 7、密码子：、密码子：概念：概念：密码子种类：密码子种类：决定氨基酸的密码子共有决定氨基酸的密码子共有_种种61 61 6464种种密码子的特点：密码子的特点：简并性：简并性：专一性：专一性：通用性：通用性：一种氨基酸对应一种或几种密码子一种氨基酸对应一种或几种密码子一种密码子只对应一种氨基酸一种密码子只对应一种氨基酸自然界中的生物都共用一套密码子自然界中的生物都共用一套密码子信使信使RNARNA上上决定一个氨基酸的决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基C二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录1.1.定义：定义：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的的一条链一条链为模板，合成为模板，合成mRNAmRNA的过程的过程2.2.场所：场所：主要在主要在细胞核（细胞核（线粒体、叶绿体中也有转录线粒体、叶绿体中也有转录）3.3.模板：模板：DNADNA分子的一条链（分子的一条链（不同基因的模板链可能不同基因的模板链可能不同不同）4.4.原料：原料：四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸5.5.条件：条件：模板、原料、能量模板、原料、能量(ATP)(ATP)、酶、酶(RNARNA聚合酶聚合酶)6.6.转录时的碱基配对：转录时的碱基配对：GC、CG、TA、AU7.7.产物：产物：RNARNA（三种）（三种）8.8.遗传信息传递的方向：遗传信息传递的方向：DNAmRNADNAmRNA9.9.过程：过程：解旋酶解旋酶RNARNA第一步：解旋第一步：解旋第二步：互补配对第二步：互补配对第三步：第三步：RNARNA合成合成第四步：第四步：释放释放DNA片段（基因）片段（基因）2.2.场所：场所：核糖体核糖体3.3.模板：模板：mRNAmRNA4 4、原料：、原料：游离的游离的2020种氨基酸种氨基酸5 5、工具：、工具：tRNAtRNA7 7、碱基配对：、碱基配对：8 8、产物：、产物：多肽链（蛋白质）多肽链（蛋白质）10.10.翻译的过程：翻译的过程：GC、CG、UA、AU6 6、条件：、条件：、条件：、条件：ATPATP、酶、转运、酶、转运RNARNA、mRNAmRNA、氨基酸、氨基酸9 9、遗传信息流动：、遗传信息流动：、遗传信息流动：、遗传信息流动：mRNAmRNA蛋白质蛋白质三、遗传信息的翻译三、遗传信息的翻译游离在细胞质中的各种氨基酸，就以游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNAmRNA为模为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。1.1.概念：概念：UC U谷氨酸谷氨酸 核糖体核糖体AGTAC A AATUCAUGUUUAUCU谷氨酸谷氨酸AAGUG A AAGmRNAU A C甲硫氨酸甲硫氨酸AAGUG A AAGmRNA脱水缩合脱水缩合UCU谷氨酸谷氨酸U A C甲硫氨酸甲硫氨酸UC U谷氨酸谷氨酸AGTAC A AATUCAUGUUUADNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译1111、遗传信息、密码子、反密码子区别：、遗传信息、密码子、反密码子区别：遗传信息位于遗传信息位于DNADNA分子的基因上面分子的基因上面密码子位于密码子位于mRNAmRNA上面上面反密码子位于反密码子位于tRNAtRNA上面上面含义：含义：含义：含义：通常一个通常一个通常一个通常一个mRNAmRNAmRNAmRNA同时结合多个核糖体，进行多个肽链同时结合多个核糖体，进行多个肽链同时结合多个核糖体，进行多个肽链同时结合多个核糖体，进行多个肽链的合成。的合成。的合成。的合成。多聚核糖体：多聚核糖体：图解：图解：此少量的此少量的mRNAmRNA分子就可迅速合成大量的蛋白质。分子就可迅速合成大量的蛋白质。意义：意义：细胞质中的细胞质中的翻译翻译是个是个快速快速的过程的过程复制、转录和翻译的比较复制、转录和翻译的比较比较项目复制 转录 翻译场 所 细胞核 细胞核细胞质模 板DNA的两条链DNA的一条链 mRNA酶解旋酶，DNA聚合酶等RNA聚合酶多种酶能 量 ATP ATPATP原 料4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸氨基酸产 物子代DNA mRNA 多肽链碱基配对A-T T-AG-C C-GA-U T-AG-C C-GA-U U-AG-C C-GDDABBD四、基因表达过程中相关数量的计算四、基因表达过程中相关数量的计算1 1、蛋白质中氨基酸数与、蛋白质中氨基酸数与mRNAmRNA、DNADNA中碱基数的关系：中碱基数的关系：C CT T A AC CC C A AC CT T G GG GA A T TG GG GT TG GA A C CG GA A U UG GG G U UG GA AC CDNA的遗的遗传信息传信息mRNA的的遗传信息遗传信息蛋白质的蛋白质的氨基酸排氨基酸排列顺序列顺序转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译氨基酸氨基酸n3n6n氨基酸氨基酸:mRNA:mRNA碱基数碱基数:DNA:DNA碱基数碱基数1:3:61:3:6氨基酸数目氨基酸数目tRNAtRNA数目数目注意：无特别说明，不考虑终止密码注意：无特别说明，不考虑终止密码2 2、计算中、计算中“最多最多”和和“最少最少”的分的分析：析：翻译时，翻译时，mRNAmRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此准上的终止密码不决定氨基酸，因此准确地说，确地说，mRNAmRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3 3倍还要多一些。倍还要多一些。基因或基因或DNADNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的目的6 6倍还要多一些。倍还要多一些。在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：如：mRNAmRNA上有上有n n个碱基，转录产生它的基因中至少有个碱基，转录产生它的基因中至少有2n2n个个碱基，该碱基，该mRNAmRNA指导合成的蛋白质最多有指导合成的蛋白质最多有n/3n/3个氨基酸。个氨基酸。例例例例.某基因中含有某基因中含有某基因中含有某基因中含有1200120012001200个碱基，则由它控制合成的一条个碱基，则由它控制合成的一条个碱基，则由它控制合成的一条个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是肽链的最多含有肽键的个数是肽链的最多含有肽键的个数是肽链的最多含有肽键的个数是()A.198A.198A.198A.198个个个个 B.199 B.199 B.199 B.199个个个个 C.200 C.200 C.200 C.200个个个个 D.201 D.201 D.201 D.201个个个个B1已知一段信使已知一段信使RNA有有30个碱基，其中个碱基，其中A和和C共有共有12个，那么转录成信使个，那么转录成信使RNA的一段的一段DNA分子中分子中G和和T的数目以及该信使的数目以及该信使RNA经经翻译而合成肽链时，应脱去的水分子数目分翻译而合成肽链时，应脱去的水分子数目分别是别是()A12和和30 B30和和90C18和和0 D30和和9DBRNADNA 蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复制复制1 1、提出：、提出：克里克、克里克、19571957五、中心法则的提出及其发展五、中心法则的提出及其发展概括了生物遗传信息的主要传递方向概括了生物遗传信息的主要传递方向2 2、发展：、发展：RNA RNA RNARNA复制酶复制酶RNA DNA 逆转录酶逆转录酶蛋白质蛋白质 蛋白质蛋白质 3 3、对中心法则的理解：、对中心法则的理解：蛋白质蛋白质DNADNARNARNA逆转录逆转录转录转录翻译翻译复复制制DNADNADNADNADNARNADNARNARNARNA蛋白质蛋白质RNADNARNADNARNARNARNARNADNADNA的复制的复制遗传信息从遗传信息从DNADNA传递给传递给mRNAmRNA的转录的转录以以mRNAmRNA为模板合成蛋白质，体现生物性状为模板合成蛋白质，体现生物性状RNARNA也可以自我复制也可以自我复制在逆转录酶的作用下以在逆转录酶的作用下以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA。其中其中只发生在只发生在RNARNA病毒在宿主细胞内进行增殖的过程中；病毒在宿主细胞内进行增殖的过程中；高等动植物体内只能发生高等动植物体内只能发生。5 5、有碱基互补配对原则阶段：、有碱基互补配对原则阶段：对遗传信息的对遗传信息的传递传递功能，它是通过功能，它是通过DNADNA复制完成复制完成的的,发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。程中。蛋白质蛋白质DNADNARNARNA逆转录逆转录转录转录翻译翻译复复制制4 4、中心法则体现了、中心法则体现了DNADNA的两大基本功能的两大基本功能对遗传信息的对遗传信息的表达表达功能功能,它是通过转录和翻译完它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。成的，发生在个体发育过程中。DNADNA复制复制转录转录翻译翻译RNARNA复制复制逆转录逆转录 DNADNA复制复制转录转录翻译翻译 RNARNA复制复制逆转录逆转录原原料料模模板板产产物物脱氧核苷酸脱氧核苷酸 核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸DNADNA两母链两母链DNADNA模板链模板链RNARNA链链RNARNA链链mRNAmRNA链链DNADNAmRNAmRNADNADNARNARNA多肽链多肽链6 6 6 6、上述、上述、上述、上述 过程有何区别过程有何区别过程有何区别过程有何区别蛋白质蛋白质DNADNARNARNA逆转录逆转录转录转录翻译翻译复复制制讨论并回答下列生物能进行的遗传信息的传递与表讨论并回答下列生物能进行的遗传信息的传递与表达过程（用序号表示）达过程（用序号表示）生物种类生物种类遗传信息的传递与表达过程遗传信息的传递与表达过程DNADNA病毒病毒RNARNA病毒病毒大多数大多数RNARNA病毒病毒逆转录病毒逆转录病毒原核、真核生物原核、真核生物DNADNARNARNA蛋白质蛋白质以以DNADNA为遗传物质的生物遗传信息的传递：为遗传物质的生物遗传信息的传递：以以RNARNA为遗传物质的生物遗传信息的传递：为遗传物质的生物遗传信息的传递：RNA蛋白质蛋白质翻译翻译DNA转录转录RNA蛋白质蛋白质翻译翻译RNA逆转录逆转录RNADNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译7 7、总结：、总结：HIVHIV等逆转录等逆转录RNARNA病毒的遗传信息的传递：病毒的遗传信息的传递：六、基因、蛋白质与性状的关系六、基因、蛋白质与性状的关系 基因控制蛋白质的合成到底与基因控制基因控制蛋白质的合成到底与基因控制生物的性状有什么关系呢？生物的性状有什么关系呢？（1 1）豌豆的圆粒与皱粒）豌豆的圆粒与皱粒 （2 2）人的白化病）人的白化病 （3 3）囊性纤维病）囊性纤维病 （4 4）镰刀型贫血症）镰刀型贫血症基因基因结构蛋白结构蛋白细胞结构细胞结构生物性状生物性状酶或激素酶或激素 细胞代谢细胞代谢生物性状生物性状蛋白质蛋白质直接作用直接作用间接作用间接作用总之：总之：a.a.生物性状主要是由蛋白质体现生物性状主要是由蛋白质体现 b.b.蛋白质的合成又受基因的控制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所以：生物的性状是由基因控制的 1、基因对性状的控制途径、基因对性状的控制途径小结：基因对性状的控制小结：基因对性状的控制1.1.通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接间接控制生物性状。控制生物性状。2.2.通过控制蛋白质分子的结构通过控制蛋白质分子的结构直接直接控制性状。控制性状。DNADNA蛋白质蛋白质性状的关系：性状的关系：DNADNA的多样性的多样性蛋白质的多样性蛋白质的多样性生物界的多样性生物界的多样性决定决定导致导致根本原因根本原因直接原因直接原因表现形式表现形式352 2、基因与性状的关系、基因与性状的关系结论：基因和性状的关系并不都是简单结论：基因和性状的关系并不都是简单的线性关系。的线性关系。表现型（性状）表现型（性状）=基因型（基因）基因型（基因）+环境环境一个性状可能是由多个基因决定的，反一个性状可能是由多个基因决定的，反之，一个基因也可以影响多个性状。之，一个基因也可以影响多个性状。AAB 4(2013浙江)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是()A在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开BDNA、RNA杂交区域中A应与T配对CmRNA翻译只能得到一条肽链D该过程发生在真核细胞中A