高中生物人教版必修二第4章：《基因的表达》

高中生物人教版必修二第高中生物人教版必修二第4 4章：基因的表达章：基因的表达一、基因的概念（一）一、基因的概念（一）1.基因概念的由来：基因概念的由来：1919世纪中叶，孟德尔通过植物的杂交试验认识到，生物的每世纪中叶，孟德尔通过植物的杂交试验认识到，生物的每一个性状都是通过一个性状都是通过遗传因子遗传因子来实现的。来实现的。2020世纪初，遗传学家约翰森将遗传因子正式命名为基因。世纪初，遗传学家约翰森将遗传因子正式命名为基因。并标明基因一词用来表示遗传的独立单位。并标明基因一词用来表示遗传的独立单位。2020世纪世纪5050年代，沃森年代，沃森.克里克提出克里克提出DNADNA分子双螺旋结构理论，分子双螺旋结构理论，证明了基因的化学本质是证明了基因的化学本质是DNADNA，基因是有遗传效应的，基因是有遗传效应的DNADNA片段。片段。2020世纪世纪3030年代，由于摩尔根等人的工作，指出年代，由于摩尔根等人的工作，指出基因是染色体基因是染色体上的遗传单位上的遗传单位，每个基因有自己的位置，并成，每个基因有自己的位置，并成线性排列线性排列，从，从而证明基因是一种物质，同时把基因看成是不可分割的最小而证明基因是一种物质，同时把基因看成是不可分割的最小单位。单位。2、基因、基因、DNA和染色体的关系：和染色体的关系：染色体染色体DNA基因基因1、染色体主要由、染色体主要由DNA和蛋白质组和蛋白质组成；成；一般情况下，每个染色体含有一般情况下，每个染色体含有一个一个DNA分子。分子。2、基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段，片段，每个每个DNA上有上有许多许多个基因个基因3 3、染色体为基因的主要载体；、染色体为基因的主要载体；基因在染色体上呈基因在染色体上呈线性线性排列。排列。染色体、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系：、基因、脱氧核苷酸的关系：染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸3、基因的现代遗传学概念、基因的现代遗传学概念（步步高随堂（步步高随堂讲义讲义P15）二、基因的功能二、基因的功能1.传递遗传信息功能传递遗传信息功能2.表达遗传信息功能表达遗传信息功能亲代信息亲代信息 子代信息子代信息 子代性状子代性状 复制复制 表达表达有性生殖有性生殖个体发育个体发育三、基因控制蛋白质的合成三、基因控制蛋白质的合成细胞核细胞核核糖体核糖体细胞质细胞质 问题问题 DNA能否直接控制能否直接控制蛋白质的合成？为什么？蛋白质的合成？为什么？RNADNA问题：为什么问题：为什么RNA适于作适于作DNA的信使？的信使？RNA与与DNA结构的比较：结构的比较：规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸腺腺(A)、鸟、鸟(G)嘌呤嘌呤胞胞(C)、胸腺、胸腺(T)嘧啶嘧啶脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸单链结构单链结构核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖磷酸磷酸腺腺(A)、鸟、鸟(G)嘌呤嘌呤胞胞(C)、尿尿(U)嘧啶嘧啶为什么为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使呢？的信使呢？RNARNA一般是一般是_链，而且比链，而且比 DNA DNA 短，因此能够通过短，因此能够通过_，从，从_转移到转移到_中。中。单单核孔核孔细胞核细胞核细胞质细胞质RNARNA的种类的种类信使信使 RNA(mRNA)RNA(mRNA)核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(tRNA)RNA(tRNA)(一一)转录转录在在_内，以内，以DNADNA的的_为为_，按按照照_的原则合成的原则合成_的过程。的过程。细胞核细胞核一条链一条链模板模板碱基互补配对碱基互补配对RNARNA1.概念：概念：DNA转录成转录成RNAa.DNA a.DNA 解旋解旋，以一条链为模板合成，以一条链为模板合成RNARNAb.DNA与RNA的的碱基互补配对碱基互补配对：AU;TA；CG；GCc.组成组成 RNA 的核糖核苷酸一个个的核糖核苷酸一个个连接连接起来起来2.场所：场所：细胞核细胞核4.条件条件：模板：模板：DNA的的一条链一条链酶：酶：解旋酶解旋酶、RNA聚合酶聚合酶等等原料：四种原料：四种核糖核苷酸核糖核苷酸能量：能量：ATP形成一条形成一条mRNA这样：这样：DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上3.过程过程：5.结果：结果：（1 1）DNADNA的两条链都能转录吗？的两条链都能转录吗？（2 2）DNADNA链完全解开吗？链完全解开吗？（3 3）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊 情况？情况？AUAU、TATA、GC GC、CG CG6.转录与复制的比较：转录与复制的比较：主主 要要 在在 细细 胞胞 核核 内内完全完全解旋解旋只解有只解有遗传效应遗传效应的片段的片段亲代亲代DNA的的两条两条链链 均为模板均为模板DNA的的一条一条链上的某链上的某片段片段为模板为模板解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等ATPAT GC AU GC四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸两个子代两个子代DNAm mRNA解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶等聚合酶等在细胞质中在细胞质中,以以mRNAmRNA为模板为模板,合成具合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（二）翻译（二）翻译思考：思考：组成蛋白质的氨基酸：组成蛋白质的氨基酸：信使信使RNARNA的碱基：的碱基：4 4种碱基如何决定蛋白质的种碱基如何决定蛋白质的2020种氨基酸呢？种氨基酸呢？2020种种4 4种种如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种，即种，即 如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就可决定个氨基酸就可决定_种，即种，即 如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种，即种，即4 416166464信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子:决定氨基酸的密码子共有多少种？决定氨基酸的密码子共有多少种？氨基酸有多少种氨基酸有多少种?UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子1.201.20种氨基酸的密码子种氨基酸的密码子2.遗传密码的特点：遗传密码的特点：a a、有、有6464个密码子，只有个密码子，只有6161个为决定氨基酸的个为决定氨基酸的密码子密码子，3 3个为个为终止密码终止密码；b b、密码子、密码子AUG既是既是甲硫氨酸甲硫氨酸的密码子，又是的密码子，又是起始密码起始密码c c、每个氨基酸可以有一个或多个的密码子；、每个氨基酸可以有一个或多个的密码子；d d、在生物界，从病毒到人类的所有生物共用一套密码、在生物界，从病毒到人类的所有生物共用一套密码 子，说明生物彼此之间子，说明生物彼此之间亲缘亲缘关系。关系。翻译翻译细胞核细胞核核糖体核糖体细胞质细胞质DNAmRNA氨基酸氨基酸3.转运转运RNA（tRNA）的结构和功能：）的结构和功能：U AU反密码子反密码子氨基酸氨基酸mRNAU GC A U A CCGA U三个碱基三个碱基识别识别：碱基：碱基 互补配对互补配对异亮氨酸异亮氨酸4.翻译的过程：翻译的过程：核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体 U A U C G u C U G G G A U A CG G CAAUACAGUCACCGGAUmRNA U A C C G u G G A C U G多肽链多肽链翻译小结翻译小结定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNAmRNA为模板合为模板合 成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。原料：原料：_多种氨基酸多种氨基酸场所：场所：_过程：过程：_细胞质中的核糖体细胞质中的核糖体起始、延伸、终止起始、延伸、终止模板：模板：_产物：产物：_遗传信息传递方向：遗传信息传递方向：_mRNAmRNA多肽链多肽链mRNAmRNA蛋白质蛋白质DNA(DNA(基因基因)蛋白质蛋白质RNARNA转录转录翻译翻译基基因因指指导导蛋蛋白白质质合合成成的的过过程程信息流：遗传信息沿一定方向的流动。信息流：遗传信息沿一定方向的流动。转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质（克里克）（克里克）四、中心法则的提出四、中心法则的提出及其发展及其发展逆转录逆转录DNA复制复制RNA复制复制强调强调：逆转录和逆转录和RNA复制复制过程只会发生在过程只会发生在RNA病毒病毒的遗传信息流动过程中！的遗传信息流动过程中！五、基因对性状遗传的控制作用五、基因对性状遗传的控制作用五、基因对性状遗传的控制作用五、基因对性状遗传的控制作用直接控制作用直接控制作用结构基因结构基因控制蛋白质的结构控制蛋白质的结构控制酶的合成控制酶的合成控制性状控制性状间接控制作用间接控制作用控制酪氨酸酶的基因异常控制酪氨酸酶的基因异常酪氨酸酶不能酪氨酸酶不能正常合成正常合成酪氨酸不能正常酪氨酸不能正常转化为黑色素转化为黑色素缺乏黑色素表现缺乏黑色素表现为白化病为白化病 基因通过控制基因通过控制_合成来控制代谢过程，进而控合成来控制代谢过程，进而控 制生物体的制生物体的_酶的酶的性状性状间接控制间接控制 基因还能通过控制蛋白质的基因还能通过控制蛋白质的_而而_ 控制生物体的控制生物体的_结构结构直接直接性状性状直接控制直接控制编码血红蛋白的编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化基因中一个碱基变化红细胞成镰刀型红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血血红蛋白的异常血红蛋白的异常如：如：1、DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系的碱基和氨基酸的数量关系结论结论:C G TGCAC A TG C A C TG G TADNA谷氨酸谷氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸C G UGGAC A UmRNAG C A C U G G U AtRNA遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码反密码子反密码子氨基酸序列氨基酸序列基因的碱基基因的碱基 信使信使RNARNA的碱基的碱基 氨基酸氨基酸=6 3 1信息链信息链小结小结小结小结例例题题、设设控控制制某某含含a a条条肽肽链链的的蛋蛋白白质质合合成成的的基基因因含含X X个个碱碱基基 对，氨基酸的平均分子量为对，氨基酸的平均分子量为Y Y，则该蛋白质的分子量，则该蛋白质的分子量 约为约为 A.B.A.B.C.D.C.D.2、遗传信息、遗传密码和反密码子的区别、遗传信息、遗传密码和反密码子的区别遗传信息：遗传信息：DNA（或基因）（或基因）中脱氧核苷酸中脱氧核苷酸的排列顺序。的排列顺序。遗传密码（密码子）：遗传密码（密码子）：信使信使RNA上上3个相邻个相邻的碱基。的碱基。反密码子：反密码子：信使信使RNA上上3个相邻的碱基。个相邻的碱基。3、密码子共有多少种？决定氨基酸的密码子有、密码子共有多少种？决定氨基酸的密码子有多少种？多少种？tRNA有多少种有多少种?密码子共有密码子共有64种种决定氨基酸的密码子有决定氨基酸的密码子有61种种tRNA有有61种种4、中心法则及其发展中遵循碱基互补配对原则、中心法则及其发展中遵循碱基互补配对原则的过程有哪些？的过程有哪些？DNA复制、转录、翻译、复制、转录、翻译、逆转录和逆转录和RNA复制复制DNADNA转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录RNARNA遵循碱基互补配对原则的场所有哪些？遵循碱基互补配对原则的场所有哪些？细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体5、同一个体不同的体细胞中、同一个体不同的体细胞中DNA是否一样？是否一样？RNA呢？蛋白质呢？呢？蛋白质呢？v同一个体不同的体细胞中同一个体不同的体细胞中DNA是一样的。因是一样的。因为这些题细胞都来自于受精卵的有丝分裂。为这些题细胞都来自于受精卵的有丝分裂。v但由于不同的细胞承担不同的功能，所以但由于不同的细胞承担不同的功能，所以基因基因会会进行进行选择性表达选择性表达，导致这些细胞中的，导致这些细胞中的RNA和蛋和蛋白质会有差异！白质会有差异！比如血红蛋白基因和胰岛素基因存在于所有体细胞中，比如血红蛋白基因和胰岛素基因存在于所有体细胞中，但血红蛋白基因只会在红细胞中表达，胰岛素基因但血红蛋白基因只会在红细胞中表达，胰岛素基因只会在胰岛只会在胰岛B细胞中表达！细胞中表达！6、人、噬菌体、烟草花叶病毒和肺炎、人、噬菌体、烟草花叶病毒和肺炎双球菌中分别有种核苷酸？双球菌中分别有种核苷酸？有种碱基？有种碱基？有种五碳糖？有种五碳糖？8 8、4 4、4 4、8 85 5、4 4、4 4、5 52 2、1 1、1 1、2 2结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！35