基因的表达

第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成二、遗传信息的转录1、概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程2、场所：细胞核（主要）3、模板：DNA的一条链4、原料：4种游离的核糖核苷酸5、产物：RNA（主要是mRNA)6、配对原则：A-U，C-G，G-C，T-A7、过程一、DNA与RNA的比较比较项目DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖核酸分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中化学组成基本组成单位碱基五碳糖无机酸嘌呤脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤A、鸟嘌呤G腺嘌呤A、鸟嘌呤G胞嘧啶C、胸腺嘧啶T胞嘧啶C、尿嘧啶U脱氧核糖核糖磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构分类通常只有一类mRNA、tRNA、rRNA三类功能主要的遗传物质，只要生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质嘧啶①生物体内若无DNA时，RNA是遗传物质；若存在DNA时，RNA辅助DNA完成功能②少数RNA具有催化作用相同点：①化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G②二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息联系：RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA三、三种RNA的比较mRNAtRNArRNA分布部位常与核糖体结合细胞质中与蛋白质结合形成核糖体功能翻译时作模板翻译时作搬运氨基酸的工具翻译时核糖体为场所结构单链单链，常有部分碱基配对形成三叶草结构单链共同点①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关四、遗传信息的翻译1、概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程2、场所：核糖体3、模板：mRNA4、原料：20种游离的氨基酸5、产物：蛋白质（或多肽链）7、配对原则：A-U，U-A，C-G，G-C6、运载工具：tRNA8、密码子与反密码子（1）密码子概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基特点简并性：一种氨基酸可以有多个密码子通用性：说明所有生物可能有共同的起源或在若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换，这种变化是否一定能反映到蛋白质结构上？思考：生命本质上是统一的不一定。因为密码子有简并性。种类起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸普通密码子：59种，只编码氨基酸终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG，不编码氨基酸，只是终止信号（2）反密码子概念：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基特点：反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U种类：61种，反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应9、过程拓展：蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构（以分泌蛋白的合成为例）DNAmRNA转录翻译多肽初加工较成熟的蛋白质再加工成熟的蛋白质细胞核核糖体内质网高尔基体细胞质线粒体时间场所模板原料条件产物模板去向特点碱基配对遗传信息传递意义复制转录翻译个体生长发育的整个过程细胞质的核糖体DNA的一条链mRNA4种脱氧核苷酸20种氨基酸多肽链细胞分裂（有丝分裂和减数第一次分裂）的间期主要在细胞核主要在细胞核DNA的两条链4种核糖核苷酸酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP酶（RNA聚合酶等）、ATP酶、ATP、tRNA2个双链DNA一个单链RNA（3种）分别进入2个子代DNA分子恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构分解成单个核苷酸半保留，边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA上结合多个核糖体，顺次合成多条肽链A-T、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-CDANmRNADANDANmRNA蛋白质使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状五、DNA分子的复制、转录、翻译的比较六、基因表达中相关数量计算1、转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另一条链则不能转录。因此，转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。2、翻译过程中，信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的1/3。综上可知，蛋白质中氨基酸数目=tRNA数目=1/3mRNA碱基数目=1/6DNA碱基数目。3、计算中“最多”和“最少”的分析（1）翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。（2）基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。（3）在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有1/3n个氨基酸。七、相关高考题分析1、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a,则该蛋白质的相对分子质量最大为（）A.na/6B.na/3-18(n/3-1)C.na-18(n-1)D.na/6-18(n/6-1)D2、在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的（）A．24%，22%B.22%,28%C.26%,24%D.23%,27%A3、人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的（）A.DNA碱基排列顺序不同B.核糖体不同C.转运RNA不同D.信使RNA不同D4、科学家将含人的a-抗体胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含a-抗体胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（）A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制B.DNA以其一条链为模板合成RNAC.RNA以自身为模板自我复制D.按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质ABD5、回答有关真核细胞中遗传信息及其表达的问题（1）将同位素标记的尿核苷（尿嘧啶和核糖的结合物）加入细胞培养液中，不久在细胞核中发现被标记的、、。（2）将从A细胞中提取的核酸，通过基因工程的方法，转移到另一种细胞B中；当转入时，其遗传信息在B细胞中得到表达并能够复制传给下一代，当转入时，在B细胞中虽能合成相应的蛋白质，但性状不会遗传。mRNAtRNArRNADNARNA（3）已知某基因片段碱基排列如下图。由它控制合成的多肽中含有“-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸-赖氨酸-”的氨基酸序列。（脯氨酸的密码子是CCU、CCC、CCA、CCG；谷氨酸的是GAA、GAG；赖氨酸的是AAA、AAG；甘氨酸的是GGU、GGC、GGA、GGG。）①-GGCCTGAAGAGAAGT-②-CCGGACTTCTCTTCA-1）翻译上述多肽的mRNA是由该基因的链转录的（以图中的①或②表示），此mRNA的碱基排列顺序是：。2）若该基因由于一个碱基被置换而发生突变，所合成的多肽的氨基酸排列顺序成为“-脯氨酸-谷氨酸-甘氨酸-赖氨酸-”。写出转录并翻译出此段多肽的DNA单链的碱基排列顺序：。②-CCUGAAGAGAAG--GGACTTCCCTTC-