生物《基因的表达》课件老人教版第二册.ppt
基因的表达,思考：为什么子女长的像自己的父母？,是因为子代获得了亲代复制的一份DNA的缘故,DNA的基本功能,1、通过复制，在后代的传种接代中传递遗传信息2、在后代的个体发育过程中，使遗传信息得以表达,现代遗传学认为：生物的性状是有基因控制的,基因的概念,基因：是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位是有遗传效应的DNA片段。大肠杆菌是原核生物，拟核的一个DNA分子长度约为4700000个碱基对，分布有4400个基因，人类的24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，有40000个基因每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息,基 因 的 含 义,功能上：控制生物性状的遗传物质结构、功能的基本单位。本质上（与DNA的关系）：具有遗传效应的DNA片段。位置上（与染色体的关系）：在染色体上呈直线排列。,1.基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如：白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表白花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是白花的本身，在下一代就可以将白花遗传信息表达为白花。,2.基因不同的实质：不同的基因，四种脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序不同（DNA分子的多样性），但是每个基因都有特定的排列顺序（DNA分子的特异性）。3.基因的位置：染色体是基因的主要载体，每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子含有多个基因，基因在染色体上呈直线排列（果蝇某一条染色体上的几个基因）。,果蝇某染色体上的几个基因,仔细观察基因在染色体（DNA）上是如何排列的。,4.基因是有遗传效应的DNA片段 这就是说，基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。控制某种性状的基因有特定的DNA片段，蕴含特定的遗传信息，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状的表达。例如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA上，大肠杆菌可以生产胰岛素。,小结：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA上分布着多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。,理解:“基因DNA-染色体”三者之间的关系,a.基因在染色体上呈直线排列。b.每个染色体含一个DNA分子，染色体复制后在细胞分裂的间期、前期、中期，每个染色体包含两个姐姐妹染色单体，此时含有两个DNA分子。c.每个DNA分子有很多基因。d.每个基因有成百上千个脱氧核苷酸。e.基因的不同是由于脱氧核苷酸的排列顺序不同。,染色体是DNA的载体,基因是有遗传效应的DNA片断,一个DNA上可能有很多个基因；通过复制传给后代,基因在染色体上呈线性排列,基因在后代的个体发育过程中表达，控制后代 的性状，这就是基因的表达,二.基因控制蛋白质的合成,（一）DNA的转录,DNA的平面结构图,细胞核中,单击画面继续,DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA,细胞核中,单击画面继续,DNA与RNA的碱基互补配对：AU；TA；CG；GC,细胞核中,单击画面继续,组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,mRNA,DNA,细胞核中,单击画面继续,细胞质,细胞核,核孔,DNA,mRNA在细胞核中合成,单击画面继续,细胞质,细胞核,mRNA通过核孔进入细胞质,单击画面继续,1.DNA的转录,a.DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA,b.DNA与RNA的碱基互补配对：AU;TA；CG；GC,c.组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,场所：,主要在细胞核,过程：,条件：,模板：DNA的一条链,酶：解旋酶、RNA聚合酶,原料：四种核糖核苷酸,能量：ATP,结果：形成一条mRNA,这样：DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,2.翻译,mRNA在细胞核中转录形成，通过核孔进入细胞质，在细胞质中再进行翻译,在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译,思考：基因中的碱基如何控制氨基酸的种类？信使上只有四种碱基，如何决定20种氨基酸？,密码子：遗传学上把信使RNA（mRNA）上决定一个氨 基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子,转录和翻译类比发电报,a、一种氨基酸可以和多个密码子相对应 b、一个密码子只和一种氨基酸相对应 c、三个终止密码：UAA、UAG、UGA,单击画面继续,tRNA的一端运载着氨基酸,单击画面继续,核糖体,细胞质中的mRNA 与核糖体结合.,细胞质中,单击画面继续,tRNA 上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对.,细胞质中,单击画面继续,细胞质中,tRNA 将氨基酸转运到 mRNA上的 相应位置.,单击画面继续,细胞质中,两个氨基酸分子缩合,单击画面继续,亮氨酸,核糖体随着 mRNA滑动.另一个 tRNA 上的碱基与mRNA上的 密码子配对.,细胞质中,单击画面继续,亮氨酸,一个个氨基酸分子缩合成链状结构,细胞质中,单击画面继续,亮氨酸,天冬氨酸,tRNA离开，再去转运新的氨基酸,细胞质中,单击画面继续,以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质.,细胞质中,动画演示,单击画面继续,思考：,当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？,不一定。因为发生改变的碱基可能有以下两种情况：1、该碱基位于DNA无效片段上；2、该碱基改变后形成的密码子与原 来的密码子决定同一种氨基酸,运载工具：转运 RNA（tRNA),反密码子,注意：一种tRNA只能携带一种氨基酸,RNA与DNA的比较,RNA的类型,信使RNA(mRNA),转运RNA(tRNA),核糖体RNA(rRNA),（略）,场所：,细胞质的核糖体上,过程：,条件：,模板：mRNA,原料：20种氨基酸,能量：ATP,结果：多肽,翻译,翻译者：,转运RNA(tRNA),下面我们在看一下动画,肽链合成以后，从信使RNA上脱离，再经过一定的盘曲折叠，最终合成一个具有一定氨基酸顺序的、有一定功能的蛋白质分子。,由上述过程可以看出：DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序，信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序，氨基酸的排列顺序最终决定了蛋白质的结构和功能的特异性，从而使生物体表现出各种遗传性状。,蛋白质合成的动画,细胞分裂间期,细胞核,脱氧核苷酸,DNA,酶、ATP,两个DNA分子,蛋白质合成,细胞核,核糖核苷酸,DNA,酶、ATP,一个RNA分子,蛋白质合成,核糖体,氨基酸,信息RNA,酶、ATP,一条多肽链,复制、转录、翻译比较表,填表并回答(参照课本密码子表),(1)转录中的DNA模板链是双链中的。(2)DNA复制过程中，互补配对的碱基对是，进行的主要场所是。(3)转录时互补配对的碱基对是，进行的主要场所是。(4)翻译时互补配对的碱基对是，进行的场所是。,(5)经有关生物学家的测定:肝细胞中的核糖体可占细胞干重的25，这可以证明肝脏 的能力是很强的。,G,T,U,G,G,A,C,C,A,C,G,T,G,T,G,C,A,T,G,G,G,C,A,G,U,G,G,C,A,G,C,A,C,G,U,A,C,C,A,G,U,C,G,U,G,C,A,U,C,A,丙氨酸,丙氨酸,丝氨酸,a链,AT、GC,细胞核,AU、TA、CG、GC,细胞核,AU、GC,核糖体,合成蛋白质,信息传递,DNA上的遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序）,mRNA(核糖核苷酸的排列顺序),蛋白质（特定的氨基酸顺序）,遗传信息的传递只有这种模式吗？,中心法则,DNA,RNA,蛋白质,基因对性状的控制,控制酶的合成来间接控制代谢过程而控制性状,控制蛋白质分子的结构而直接影响性状,1，中心法则（1）表达式（2）解读DNA DNA：以DNA为遗传物质的生物的DNA复制。RNA DNA：少数RNA病毒在宿主细胞内的逆转录过程。DNA RNA：细胞核中的转录过程。RNA RNA：以RNA为遗传物质的生物的RNA复制。RNA 蛋白质：细胞质中核糖体上的翻译过程。（3）注意点：A.体现了DNA的两大基本功能（的传递功能，发生在细胞增殖过程或亲代产生子代的生殖过程。的表达功能，发生在个体发育过程中。）B.过程表示某些以RNA为遗传物质的病毒中的遗传信息的流动方向，是对中心法则的补充和发展。C.基因工程人工合成目的基因常用到逆转录酶。,填空题：1、下图示“中心法则”，请根据图回答：,（1）指出图中数码表示的过程名称：1、_ 2、_ 3、_ 4、_ 5、（2）图中箭头表示_（3）指出下列过程进行的场所：1、_ 2、_ 5、_（4）图示过程中，能体现碱基互补配对原则的数码是_，配对的规 律是 _,复制,转录,逆转录,翻译,RNA复制,遗传信息的传递方向,细胞核,细胞核,核糖体,1,2,3,4,5,1 2 3 4 5,AT、CG、AU,2、一条多肽链中有氨基酸500个，则合成该多肽链的信使RNA至少有-个 碱基，其基因中至少有-个碱基。,1500,3000,RNA复制,20世纪70年代，科学家发现烟草花叶病的病毒在环境条件适宜的夏季没有DNA而只有RNA！显然，烟草花叶病病毒是以RNA为遗传物质的！烟草花叶病病毒能够正常繁殖，说明RNA也是可以进行复制的。,RNA复制,通过RNA复制，繁殖出大量的RNA型病毒！,逆转录,科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有RNA的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又具有DNA了。显然，这些DNA是以RNA为模板合成的。以RNA为模板合成DNA的过程叫“逆转录”，这，需要逆转录酶来催化它。,以RNA为模板合成的DNA单链,中心法则的应用,碱基数目,（三联体密码子）碱基数目,氨基酸,6,3,1,基因对性状的控制,性状：生物形态结构和生理特征，由蛋白 质体现。,酶的合成：白化病 根本原因：基因异常导致酪氨酸酶不 能合成 直接原因：体内缺少酪氨酸酶,蛋白质分子的结构：镰刀型贫血症,互动：,哪些生理过程遵循碱基互补配对原则？（4种）DNA复制、RNA复制、转录、翻译哪些生理过程可以产生水？（5种）蛋白质合成、有氧呼吸、光合作用、糖的合成、核酸的合成、ATP的合成,1、绝大多数生物的遗传物质是，某些病毒的遗传物质是。2、烟草花叶病病毒的遗传物质是，环境条件适宜时，主要以的方式繁殖后代；环境条件不适宜时，则以的方式繁殖后代。3、以RNA为模板合成DNA的过程叫，该过程除需要游离的脱氧核苷酸、合成模板、能量及与DNA的合成有关的酶外，还必须有参与催化。,复习题,DNA,RNA,RNA,RNA复制,逆转录,逆转录,ATP,逆转录酶,1、“遗传信息”是指：（）A、基因的脱氧核苷酸排列顺序 B、DNA的碱基对排列顺序 C、信使RNA的核苷酸排列顺序 D、蛋白质的氨基酸排列顺序,2、“密码子”是指：（）A、核酸上特定排列顺序的碱基 B、DNA特定排列顺序的碱基 C、信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 D、转运RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,A,C,3.某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最多含有肽健的个数是()A198个 B398个 C400个 D798个,B,一条多肽链中有49个肽键，那么，控制合成该肽链的基因片段中至少有碱基数为()A 49个 B 98个 C 150个 D 300个,D,4下列有关基因的叙述，不正确的是：A可以准确地复制；B能够贮存遗传信息；C可以直接调节生物体的新陈代谢；D可以通过控制蛋白质的合成控制生物性状。5决定氨基酸的密码子是指：ADNA上的三个碱基；B转运RNA上的三个碱基；C信使RNA上的三个碱基；D基因上的三个碱基。,C,C,6.某基因含有碱基6000对，则由该基因转录成的mRNA上碱基数，以及它所控制合成的蛋白质中氨基酸数最多分别为（）A3000，1000B6000，2000C3000，3000D6000，1000,B,7.白化症病人出现白化症状的根本原因（）A病人体内缺乏黑色素B病人体内无酪氨酸C控制合成酪氨酸酶的基因不正常D常期见不到阳光所致,C,例：一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是（）,答案：D,解析：已知mRNA上有m个碱基，其中G+C=n,则mRNA中有A+U=m-n,则作为其模板链的DNA单链上A+T=m-n,DNA双链中A+T=2(m-n).已知mRNA上有m个碱基，则其控制的蛋白质中氨基酸的数目最多为m/3,又知蛋白只有两条肽链，则脱去水分子的数目为m/3-2.,D,变式练习：,由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为m,则该蛋白质的相对分子质量最大为（）,mn/6 B.mn/3-18(n/3)mn-18(n-1)D.mn/6-18(n/6-1),D,7.中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草具备了抗病毒的能力，试分析：（1）人的基因所以能接到植物体内去，物质基础是_。（2）烟草具备抗病毒能力，表明烟草体内产生了_，这个事实说明：人和植物共用一套_，蛋白质合成方式_。,DNA结构基本相同,干扰素,密码子,基本相同,基因的表达小结：基因的概念：基因是具有遗传效应的DNA分子片段，基因在染色体上呈线性排列。基因控制蛋白质合成的过程：转录：以DNA的一条链为模板通过碱基互补配对原则形成信使RNA的过程。翻译：在核糖体中以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质分子。,含义：包括五个方面，而且均遵循碱基互补配对原则。DNA复制；转录：遗传信息由DNA传递给mRNA；逆转录：某些病毒在逆转录酶的作用下，以RNA为模板合成DNA；翻泽：以mRNA为模板合成特定蛋白质，表现出生物性状；RNA复制：某些RNA病毒以自身RNA为模板合成RNA。,（3）中心法则：,公式：基因（或DNA）的碱基数目：信使RNA的碱基数目：氨基酸个数=6：3：1。脱氧核苷酸数目=的基因（或DNA）的碱基数目。,RNA与DNA的区别有三点：碱基有一个不同：RNA的碱基组成中没有碱基T（胸腺嘧啶），而有碱基U（尿嘧啶），DNA则有胸腺嘧啶。五碳糖不同：RNA是核糖，DNA是脱氧核糖，这样一来组成RNA的基本单位就是核糖核苷酸；DNA则为脱氧核苷酸。RNA一般是单链，而且比DNA短，而DNA 一般是双螺旋结构。,RNA有三种：上面介绍的作为DNA信使的RNA叫信使RNA，也叫mRNA。此外还有转运RNA，也叫tRNA，以及核糖体RNA，也叫rRNA。,双螺旋结构模型的提出：1953年，沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型。mRNA进入细胞质的途径：mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。核糖体与mRNA分子的结合：通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。,基因对性状的控制：基因通过指导蛋白质的合成（基因的表达）来实现控制生物体的性状。（1）控制途径：基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；也可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。（2）基因与性状的关系：基因与性状之间并不是简单的一一对应关系。有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状。一般来说，性状是基因与环境共同作用的结果。,基因功能的比较：,
