基因的表达和结构.ppt
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1、DNADNA分子的特性分子的特性多样性多样性:碱基对的排列顺序千变万化碱基对的排列顺序千变万化特异性特异性:每个每个DNADNA分子有其特定的碱分子有其特定的碱基对排列顺序基对排列顺序DNADNA(基因)分子上特定(基因)分子上特定的脱氧核苷酸(碱基)的脱氧核苷酸(碱基)序列。序列。遗传信息:遗传信息:稳定性:稳定性:双螺旋结构双螺旋结构碱基互补配对原则应用:规则一:双链规则一:双链DNADNA中中A=TA=T、G=CG=C,最基本规律最基本规律已已知知一一个个含含150150个个磷磷酸酸的的双双链链DNADNA分分子子中中有有腺腺嘌嘌呤呤2525个个,请问此请问此DNADNA分子中有多少个胞
2、嘧啶?分子中有多少个胞嘧啶?根据碱基的种类和比例判定核酸的种类和核酸的单双链:根据碱基的种类和比例判定核酸的种类和核酸的单双链:核酸中若含有核酸中若含有T T,而不含有,而不含有UU含有含有T T,且,且A=T,C=G,A=T,C=G,则该核酸为则该核酸为,含有,含有T T,且,且A A不等于不等于T,T,或或C C不等于不等于G,G,则该核酸为则该核酸为;含有含有U U,且,且A=U,C=G,A=U,C=G,则该核酸为则该核酸为,含有,含有U U,且,且A A不等于不等于U,U,或或C C不等于不等于G,G,则该核酸为则该核酸为 规律规律2 2、两不互补碱基之和的比值在整个、两不互补碱基之和
3、的比值在整个DNADNA分子中为分子中为1 1,在两互补链中互为倒数,在两互补链中互为倒数已知已知DNADNA的一条单链中的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,(A+G)/(T+C)=0.4,上述比值上述比值在其在其互补链互补链和和整个整个DNADNA分子分子中分别是()中分别是()和和和和和和和和1.01.0ATCGGTCA0.41.01.00.4B 规律规律3 3、两互补碱基之和的比值在整个、两互补碱基之和的比值在整个DNADNA分分子中和在两互补链中相等子中和在两互补链中相等A+TC+G=a(a为特定值)(人=1.5 猪=1.43 小麦=1.21;家鸡=1.34;此比值具有物种特异
4、性)4 4、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占的比例之和的一半每条单链中所占的比例之和的一半DNA的一条链中,的一条链中,A+G/T+C=0.4,上述比例在其,上述比例在其互补单链和整个互补单链和整个DNA分子中分别是分子中分别是A0.4和和0.6B2.5和和1.0C0.4和和0.4D0.6和和1.0DNA的一条链中,的一条链中,A+T/G+C=0.4,上述比例在其,上述比例在其互补单链和整个互补单链和整个DNA分子中分别是分子中分别是A0.4和和0.6B2.5和和1.0C0.4和和0.4D0.6和和1.0从某生物中提取出从某生
5、物中提取出DNA进行化学分析,发现鸟嘌呤与胞嘧进行化学分析,发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的啶之和占全部碱基数的46,又知该,又知该DNA的一条链(的一条链(H链)链)所含的碱基中所含的碱基中28是腺嘌呤,问与是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的中腺嘌呤占该链全部碱基数的A26%B24%C14D11(二)(二)DNA DNA分子的复制分子的复制1复制的场所复制的场所:2复制的时间复制的时间:3复制的过程复制的过程:4复制的条件复制的条件:6复制的方式复制的方式:细胞核细胞核线粒体线粒体叶绿体叶绿体有丝分裂的间期有丝分裂的间期减数第一次分裂的间期减数
6、第一次分裂的间期边解旋边复制边解旋边复制(见图)(见图)原料原料:模板模板:酶酶:能量能量:5复制的结果复制的结果:半保留复制半保留复制四种游离的四种游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸解开螺旋的亲代解开螺旋的亲代DNA分子的每条链分子的每条链解旋酶解旋酶DNA聚合酶等聚合酶等细胞代谢产生的能量细胞代谢产生的能量形成姐妹单体上两个一模一样的形成姐妹单体上两个一模一样的DNA分子分子7复制特点复制特点边解旋边复制边解旋边复制半保留复制半保留复制:解旋酶催化:解旋酶催化解旋解旋模板模板(在(在DNADNA聚合酶的催化下,利用游离聚合酶的催化下,利用游离的脱氧核苷酸进行)的脱氧核苷酸进行)复制复制:以母链为模
7、板进行碱基配对:以母链为模板进行碱基配对母链(旧链)母链(旧链)子链(新链)子链(新链):组成:组成复制后的复制后的DNADNA同时进行同时进行2、复制的过程、复制的过程DNADNA复制的准确性如何保障?复制的准确性如何保障?独特的双螺旋结构为复制提供模板独特的双螺旋结构为复制提供模板碱基互补配对原则使复制准确无误碱基互补配对原则使复制准确无误DNADNA复制的意义?复制的意义?使遗传信息从亲代传给子代,保持使遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性,了遗传信息的连续性,由于由于DNA分子复制的方式是半保留复制,所分子复制的方式是半保留复制,所以每复制一次,新的以每复制一次,新的DNA分
8、子都有一半新链分子都有一半新链一半旧链。一半旧链。经过一次复制可得经过一次复制可得2个个DNA分子,两次可得分子,两次可得4个个DNA分子,依次类推,复制分子,依次类推,复制n次,可获得次,可获得2n个个DNA分子分子由由DNADNA分子复制可总结出以下规律:分子复制可总结出以下规律:1 221 MmNN一个一个DNA分子中有碱基分子中有碱基A20个,占全部碱基的个,占全部碱基的20%,若,若DNA连续复制连续复制2次,需要碱基次,需要碱基C:A、20个个B、30个个C、90个个D、120个个答案:答案:C每个DNA分子中含C=。复制复制2次增加了次增加了 个个DNA分子分子(2020%-20
9、2)/23共增加共增加C碱基数为碱基数为 。330=90前前n次复制次复制第第n次复制次复制公式法公式法单链重排法单链重排法 假设将含有假设将含有n n对同源染色体的精原细对同源染色体的精原细胞的胞的DNADNA分子用分子用1515N N标记,并供给含标记,并供给含1414N N的原料。该细胞进行减数分裂产生的的原料。该细胞进行减数分裂产生的4 4个精子中,含个精子中,含1515N N的的DNADNA的精子所占比的精子所占比例为例为 A A0 B0 B25%25%C C50%D50%D100%100%第第1111讲讲 基因的表达基因的表达知识点知识点1 1 基因与基因与DNADNA的关系的关系
10、知识点知识点2 2 基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成 (转录与翻译、密码子与反密码子)(转录与翻译、密码子与反密码子)知识点知识点3 3 基因的结构基因的结构一一基因的概念,与基因的概念,与DNA关系关系基因:控制生物性状的遗传物质的功能和结构的基基因:控制生物性状的遗传物质的功能和结构的基本单位,本单位,是有遗传效应的是有遗传效应的DNADNA片段片段。遗传效应遗传效应能决定生物的某一性状能决定生物的某一性状能控制生物某一蛋白质的合成能控制生物某一蛋白质的合成基本功能(遗传效应)基本功能(遗传效应):1、储存、传递、表达储存、传递、表达遗传信息遗传信息2 2、发生变异,、发生变异,为
11、生物的进化提供原材料为生物的进化提供原材料思考:染色体、思考:染色体、DNA、基因、多脱氧核苷酸、基因、多脱氧核苷酸单链、脱氧核苷酸的关系单链、脱氧核苷酸的关系染色体是染色体是DNA的的主要主要载体,同时也是基因的主要载体,同时也是基因的主要载体,基因在染色体上载体,基因在染色体上直线直线排列,每条染色体上有排列,每条染色体上有一个或两个一个或两个DNA分子;分子;每个每个DNA分子含有分子含有很多很多基因,基因,注意:注意:基因是双链整体!基因是双链整体!二、基因的表达二、基因的表达 使基因的遗传信息以一定方式反应到蛋白质使基因的遗传信息以一定方式反应到蛋白质的分子结构上,从而使后代表现出与
12、亲代相似性的分子结构上,从而使后代表现出与亲代相似性状的过程。状的过程。即基因控制蛋白质合成的过程即基因控制蛋白质合成的过程。2 2、翻译、翻译 1 1、转录、转录TCATG A TTAAGTAC T AATDNADNA的平面结构图的平面结构图转录的过程(转录的过程(细胞核中细胞核中)此处由此处由解旋酶解旋酶解开双螺旋解开双螺旋,并非整个并非整个DNADNA全全部解开,而是选择表达哪个基因,则解开哪部解开,而是选择表达哪个基因,则解开哪一段(与一段(与DNADNA复制有区别)复制有区别)AGTAC T AATAGCUGACGGUUU原料原料模板模板DNADNA一一条链的一段条链的一段为模板。为
13、模板。另一条链在该基因中不起作用!另一条链在该基因中不起作用!ACBA基因的模板链A基因的非模板链(转录时不能作模板链,即两条链不能同时成为模板链)AGCUGACGGUUUAGTAC T AAT碱基互补配对:碱基互补配对:T-A T-A;A-UA-U C-G C-G;G-CG-CRNARNA聚合酶聚合酶AGCGACGGUUAGTAC T AATU U 组成组成RNARNA的的核糖核苷酸核糖核苷酸一个个连接起来一个个连接起来RNA聚合酶AGTAC T AATGCGACGGUUU UAAGTAC T AATGCGACGUUGU UAAGTAC T AATGCGACGUGU UAAAGTAC T A
14、ATGCGACGGU UAA UAGTAC T AATGCGACGGU UAA UAAGTAC T AATGCGCGGU UAA UA UAGTAC T AATGGCGGU UAA UA U CAGTAC T AATGGCGGU UAA UA U CDNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上mRNADNA细胞质细胞质细胞核细胞核mRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AGTAC T AATUCAUG A UUA 核孔核孔DNAmRNAAGTAC A AATUCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞
15、质转录的产物转录的产物RNA有三种,即信使有三种,即信使RNA(mRNA)、转运)、转运RNA(tRNA)和核糖体)和核糖体RNA(rRNA)转录的时间、场所、模板、原料、能量、原转录的时间、场所、模板、原料、能量、原则和产物。则和产物。真核细胞的基因转录后需经过加工才能形真核细胞的基因转录后需经过加工才能形成成mRNA。小结密码子密码子 mRNAmRNA上决定一个氨基酸的三个相邻上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。的碱基。UCAUG A UUA mRNA(模板)(模板)密码子密码子密码子密码子密码子密码子密码子共有密码子共有6464种,决定种,决定2020种氨基酸,种氨基酸,其中决定氨基酸的密
16、码子有其中决定氨基酸的密码子有6161种因此种因此一种密码子决定一种氨基酸,一种氨一种密码子决定一种氨基酸,一种氨基酸基酸可以可以由多种密码子来决定。由多种密码子来决定。甲硫氨酸甲硫氨酸起始密码子起始密码子AUGAUGGUGGUG缬氨酸缬氨酸终止密码子终止密码子UAAUAAUAGUAGUGAUGA不决定氨基酸不决定氨基酸密码子在不同信使密码子在不同信使RNARNA上的通用性:上的通用性:任何生物的任何细胞的信使任何生物的任何细胞的信使RNARNA上的密码上的密码 子都是子都是6464种,种,所有生物共用一套密码子,成为基因工程所有生物共用一套密码子,成为基因工程得以实现的理论依据之一。得以实现
17、的理论依据之一。携带特异氨基酸携带特异氨基酸 tRNA tRNA与反密码子与反密码子反密码子反密码子AC U天冬氨酸天冬氨酸反密码子反密码子 tRNAtRNA一端的一端的三个相邻的碱基,能够特三个相邻的碱基,能够特异性识别密码子异性识别密码子反密码子反密码子 反密码子共有反密码子共有6161种(三种(三种终止密码子不决定氨种终止密码子不决定氨基酸,因此没有互补的基酸,因此没有互补的反密码子)。反密码子)。转运转运RNARNA有有6161种种。因此一种因此一种tRNAtRNA只转运一只转运一种氨基酸,一种氨基酸种氨基酸,一种氨基酸可以可以由多种由多种tRNAtRNA来转运。来转运。(DNADNA
18、)基因、密码子、反密码子、氨基)基因、密码子、反密码子、氨基酸的对应关系酸的对应关系TACTAGCTAATGATCGATAUGAUCGAUU A C甲硫氨酸甲硫氨酸DNARNA6:3:1UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸 核糖体核糖体翻译的过程(翻译的过程(细胞质中细胞质中)UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U天冬天冬氨酸氨酸 tRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 UCAUG A UUAAUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNAtRNA将氨基酸转运到将氨基酸转运到mRNAmRNA上的相应
19、位置上的相应位置 A A U 亮氨酸亮氨酸AC U天冬天冬氨酸氨酸UCAUG A UUAAUG 异亮氨酸异亮氨酸脱水缩合脱水缩合A A U 亮氨亮氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸核糖体随着核糖体随着mRNAmRNA滑动,另一个滑动,另一个tRNAtRNA上的碱上的碱基与基与mRNAmRNA上的密码子配对。上的密码子配对。UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUG A UUAA
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- 基因 表达 结构
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