六章节遗传与变异

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六课 遗传与变异,第三课时,基因的表达,1,要点、疑点、难点,基因的概念,基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，,是有遗传效应的,DNA,片段。在染色体上呈线性排列。,1 基因的概念与结构,2,要点、疑点、难点,原核细胞的基因结构,原核细胞的基因是由成百上千个核苷酸对组成的。组成基因的核苷酸序列可以分为不同的区段。在基因表达的过程中，不同区段所起的作用并不相同。有的区段能够转录为相应的信使,RNA，,进而指导蛋白质的合成，也就是说能够编码蛋白质，这样的区段叫做编码区。有的区段不能转录为信使,RNA，,也就是说不能编码蛋白质，这样的区段叫做非编码区。非编码区是由编码区上游和编码区下游的,DNA,序列组成的。非编码区虽然不能编码蛋白质，但是对于遗传信息的表达是不可缺少的。这是因为在非编码区上，有调控遗传信息表达的核苷酸序列。,基因的结构,3,要点、疑点、难点,真核细胞的基因也是由编码区和非编码区两部分组成的，在非编码区上，同样有调控作用的核苷酸序列，但是真核细胞的基因结构要比原核细胞的基因结构复杂。与原核细胞比较，真核细胞基因结构的主要特点是：编码区是间隔的、不连续的。也就是说，能够编码蛋白质的序列被不能够编码蛋白质的序列分隔开来，成为一种断裂的形式。其中，能够编码蛋白质的序列叫做外显子，一般不能够编码蛋白质的序列叫做内含子。,真核细胞的基因结构,基因的结构,4,要点、疑点、难点,原核细胞基因和真核细胞基因的区别,5,要点、疑点、难点,2 人类基因组计划,人类基因组包括构成24条染色体不同的24个,DNA,分子。人类基因组计划最基本的任务是搞清楚每个,DNA,分子中碱基排列顺序。主要内容是绘制四张图，即遗传(连锁)图、物理图、,DNA,序列图和转录图。,(1)遗传图 遗传图是指基因或,DNA,标记(如多肽性遗传标记)在染色体上以遗传距离表示相对位置的图，又称为连锁图。,(2)物理图 物理图指表示,DNA,序列上,DNA,标记之间实际距离的图。通常由,DNA,的限制酶片段或克隆的,DNA,片段有序排列而成。标记之间的物理距离以,DNA,上核苷酸数目的多少(,kb,表示千碱基对，,Mb,表示百万碱基对)来表示。物理图是进行,DNA,序列分析和基因组织结构研究的基础。物理图反映了,DNA,标记之间的实际距离，而遗传图则反映,DNA,标记之间的连锁关系。,(3)序列图 序列图是指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图。测定的总长度约为1,m。,由30亿个核苷酸对组成的序列图就是人类基因组计划原定2005年要完成的任务。2000年6月，六国科学家已向全世界宣布“人类基因组草图”的绘制工作已经完成。,(4)转录图 在整个人类基因组中，只有1%5%的,DNA,序列为编码序列。在人体某一特定组织的细胞中，一般只有0.1%的基因可以表达。,6,要点、疑点、难点,2 人类基因组计划,人的10万个基因，编码序列为1亿碱基对，仅占整个基因组的3%。除已知部分非编码序列对基因活动起调节作用，或参与染色体结构形成及其复制外，大多数非编码序列的功能还不清楚。,人们预测，搞清楚这些序列的功能，将可能使一些生物学重大问题得到解决。众所周知：对于发育来说，包含着一系列基因的表达过程，而更为重要的在于这些过程彼此之间在时空上的紧密联系和配合。受精卵之所以能发育成完整的个体，就是由于与发育有关的各基因都是处在复杂的调控机制之下，一定的基因总是在一定的时空序列中被活化或受阻碍，一些科学家认为，对人和其他动物基因组,DNA,全序列的比较研究，将发现更新的调控序列，从而搞清楚发育的遗传程序。对进化中的一些问题也有望得到答案，基因组工作的完成将成为生物学的一座里程碑而载入史册。,7,要点、疑点、难点,3 基因的表达,RNA,的组成元素,RNA,的结构与分类,RNA,的与,DNA,的比较,复制、转录与翻译的比较,遗传信息与遗传密码,中心法则,DNA（,基因）,RNA,蛋白质（性状）,转录,翻 译,逆转录,遗传信息,遗传密码,基因中脱氧核苷酸的排列顺序,信息,RNA,中核糖核苷酸的排列顺序。常以三个邻的碱基决定一个氨基酸,C、H、O、N、P,8,要点、疑点、难点,组成元素,核糖核苷酸,RNA,mRNA（,信使,RNA）,指导蛋白质合成,tRNA（,转运,RNA ）,运载氨基酸,rRNA（,核糖体,RNA）,参与核糖体构成,C、H、O、N、P,基本单位,核糖,磷酸,含,N,碱基,嘌呤,嘧啶,腺嘌呤（,A）,鸟嘌呤（,G）,胞嘧啶（,C）,尿嘧啶（,U）,RNA的组成,RNA的分类,9,要点、疑点、难点,DNA与RNA的比较,结构,DNA,RNA,基本单位,碱基,五碳糖,无机酸,嘌呤,嘧啶,无机酸,规则的双螺旋结构,脱氧核糖核苷酸,腺嘌呤（,A）,胞嘧啶（,C）,脱氧核糖,磷酸,鸟嘌呤（,G）,腺嘌呤（,A）,鸟嘌呤（,G）,胸腺嘧啶（,T）,胞嘧啶（,C）,尿嘧啶（,U）,核糖,磷酸,核糖核苷酸,通常呈单链,10,要点、疑点、难点,时期,复制,转录,翻译,场所,原材料,模板,其它条件,最后结果,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,11,要点、疑点、难点,3 基因的表达,以蛋白质合成有关的计算,DNA,RNA,蛋白质,1,3,6,6,n,3,n,n,遗传信息,遗传密码,碱基数,碱基数,氨基酸数,肽键数,（,n-m）,0,12,课前热身,1基因是,有 的,DNA,片段。,2如果,DNA,的一条模板链的碱基排列顺序是,ACGCTAGCA，,那么与它互补的,另一条链的碱基顺序是,；,转录成的信使,RNA,的碱基顺序是,；,它能决定 3 个氨基酸，有 3,个密码子。,3如图是转录过程：,DNAATG,RNAUAC,该图中有 个核苷酸；有 种核酸；有,5 种碱基；,该过程是在,中进行,的。,遗传效应、 ,TGCGATCGT、 UGCGAUCGU、6、6、,细胞核,13,课前热身,4密码子是指信使,RNA,上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，能决定氨基酸的密码子有 个，密码子能决定氨基酸 种。,5氨基酸个数(,m)、,肽链条数(,n)、,肽键个数、脱去水分子数目的关系是,。,6DNA(,基因)的碱基个数(,m)、mRNA,的碱基个数(,n)、,氨基酸分子的个数之,间的关系是,。,61、20、肽键数=脱去水与子数=,m-n 、,631,14,能力、思维、方法,【例1】 已知一个蛋白质分子由2条肽链组成，连接蛋白质分子中氨基酸的,肽键共有198个，翻译成这个蛋白质分子的,mRNA,中有,A,和,G,共200个，则转录成信使,RNA,的,DNA,分子中，最少有,C,和,T,多少个( ),A 400 B 200 C 600 D 800,C,【解析】 (1)蛋白质分子中的氨基酸数目等于肽键数加上肽链条数，计算,得出组成该蛋白质氨基酸为200个。至少的意思是不考虑终止密码子，所以,DNA,分子中6个碱基(三个碱基对)决定一个氨基酸，即有1200个碱基；(2)根据碱基配对原则可知，,A+GC+T50%，,故,C+T600,个；(3)如果按题意中,mRNA,的,G+A200,来计算，就会大大影响计算速度，因此要学会判断哪些条件是可以利用的，哪些条件是要摒弃的，这对能力的形成十分重要。,如果将题中问法改为“,DNA,的非信息链中,A+G,至少有多少个?”可做如下分析：,我们知道，转录过程是以,DNA,的一条链作为模板，按照碱基配对原则形成,mRNA,的过,程，模板链即为信息链(也称有意义链)，每条链中含碱基为600个，则有意义链中的,T+C600-2004,00(,个)，有意义链的,T+C,正是链中的,A+G，,所以答案为,A,15,能力、思维、方法,【例2】 下表是,DNA,控制蛋白质合成的过程，分析回答：,DNA,片段： ,TAG,(,基因),ATC,信使,RNA：UAG,转运,RNA：AUC,氨基酸： ,(1)图中标出的碱基符号，包括了 种核苷酸。,(2)在,DNA,双链中， 链为转录链；遗传信息存在于,链上；遗传密码(密码子)存在于 链上。,(3)已知胰岛素含有51个氨基酸，由两条链组成。控制合成胰岛素的基因至少应含有,个脱氧核苷酸。,【答案】,(1)8 (2),，,(3)306,16,能力、思维、方法,【解析】 此题主要考查基因控制蛋白质的合成过程，以及,DNA、,基因、信,使,RNA、,转运,RNA、,密码子之间的关系。,(1),DNA,两条链包括4种碱基，含4种脱氧核苷酸。,RNA,也包括了4种碱基，含4种核苷,酸，共8种核苷酸。,(2)能够与信使,RNA,碱基配对的转录链是，其上脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，,信使,RNA,上核糖核苷酸的排列顺序代表遗传密码。,(3)基因的6个碱基决定信使,RNA,的3个碱基，决定1个氨基酸。由此得知，合成含51个氨,基酸的蛋白质，基因中脱氧核苷酸数,(,碱基数,),为,6,51,306,个,(,默认不考虑终止密码,),。,17,能力、思维、方法,【例3】 下图为人体内蛋白质合成的一个过程。据图分析并回答：,(1)图中所合成多肽链的原料来自 和 。,(2)图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的 步骤，该步骤发生,在细胞的部分。,(3)该过程不可能发生在( ),A,神经细胞,B,肝细胞,C,成熟的红细胞,D,脂肪细胞,【解析】 该题考查基因控制蛋白质合成过程，图示为翻译过程，以信使,RN,A,为模板，以转运,RNA,为运载工具，按照碱基互补配对原则，形成具有一定氨基酸顺序的,蛋白质，成熟的红细胞不再合成蛋白质(原因是无核，不能控制蛋白质的合成过程),【答案】 (1)食物 人体自身的合成 (2)翻译 细胞质(或核糖体),(3),C,18,能力、思维、方法,【例4】 2000年6月26日，科学家公布了人类基因组草图，这是人类基因组,研究的重要成果。这一成果被誉为“人类天书”的破译，是人类科学史上的重要里程碑。继,2000年6月26日公布“人类基因组草图”以后，经过几个月的努力，科学家于2001年2月12日,宣布，人类基因组共约有32亿对碱基，包含了大约34万个基因。这标志着人类基因组研究,工作取得了实质进展，为破译生命之谜奠定了坚实的基础。,这套人类的“生命天书”共24“本”，组成该“书”的文字有四种“笔画”，每两个笔画形,成一个“偏旁部首”，每三个“偏旁部首”形成一个“文字”。,每本“生命天书”中含有几千个关于人类生命的结构、功能、生老病死的“信息”，每条信,息由几千个“文字”组成。人类基因组计划就是首先要破译这套天书中所含有的10亿个文字,中的30多亿个偏旁部首的排列顺序，然后再破译天书中的每条遗传信息的具体含义即具体功,能。,(1)人类“生命天书”有24本，每“本书”是指一个 ，这套书为什,么是24本?,(2)“生命天书”中的“信息”是指一个 。,(3)“生命天书”中的四种“基本笔画”是指 。,(4)“生命天书”中的每个“偏旁部首”是指 ，它们是,。,(5)“生命天书”中的每个“文字”是表示三个特定排列的 ，这个,特定排列的物质为什么是三个?,19,能力、思维、方法,【答案】 (1)染色体 人类22对常染色体和一对性染色体(,X、Y),中的,DNA,分子相互之间结构各不相同。,(2)基因,(3)分别含,A、T、C、G,碱基的四个脱氧核苷酸,(4)碱基对,A-T、T-A、C-G、G-C,(5),碱基对,DNA,中转录一个“密码子”或控制一个氨基酸需要三个碱基对。,20,能力、思维、方法,【解析】 通读上面的报导，报导中所说的“破译天书”实际上指对人类基,因组成进行了碱基对测序工作。每本“天书”指一个染色体，因为人类体细胞中含有22对常,染色体，每对染色体中的两个,DNA,分子结构基本相同，又由于,X、Y,两个性染色体中,DNA,结构有,较大的差异，需要分别单独测序，所以这套“生命天书”实际是指人类体细胞中一套常染色,体(22个)和,X、Y,这两个性染色体中共24个,DNA,分子。生命天书中的四种“基本笔画”是指,含不同碱基对的脱氧核苷酸。生命天书中的“偏旁部首”是指脱氧核苷酸对或碱基对，它们,有四种，即,A-T、T-A、C-G、G-C。,每三个偏旁部首组成一个“文字”，即一个文字中有三个,碱基对，因为,DNA,中含遗传信息的核苷酸链上的三个碱基可转录成信使,RNA,上的一个“密码子,”，每个“密码子”在蛋白质合成过程中，决定一个氨基酸，以决定一个氨基酸所对应的碱,基对为一个“文字”，即是,DNA,中三个碱基对。生命天书中的信息是一个基因，一个基因控,制一种蛋白质的生物合成，一般包括成千上万个碱基对。,本题是一个材料题，人类基因组的研究已经写进教材，编制本题的目的是希望学生关注生命,科学的最新进展，运用所学知识解释“人类基因组”研究的最新成果，提高学生接受信息、,处理信息能力，培养学生的科学思维和科学精神。,21,