基因的表达(课用)

第1节基因指导蛋白质的合成资料3人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-----TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC---基因基因非基因片段基因肤色眼皮单双血型基因有遗传效应的DNA片段控制生物性状在染色体上呈线性排列DNA1条染色体上每个基因是由成百上千个脱氧核苷酸很多个基因1个或2个DNA分子二.基因、DNA和染色体三者之间的关系基因控制生物性状指导合成蛋白质体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？1.DNA主要存在哪里？2.蛋白质在哪里合成？遗传信息是如何传递给蛋白质的？？？细胞核（DNA）细胞质（蛋白质）信使？mRNA一、RNA种类和功能根据RNA功能RNA有三种：信使RNA，也叫mRNA；转运RNA，也叫tRNA；核糖体RNA，也叫rRNA。1RNA的结构（1）RNA的组成单位：核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸ACUG核糖核糖核糖核糖RNA和DNA的比较DNARNA基本单位五碳糖含N碱基单双链？分子大小脱氧核苷酸脱氧核糖A、T、G、C双链核糖核苷酸核糖A、U、G、C单链很大比较小为什么RNA适于作DNA的信使？RNA与DNA结构相似。RNA是单链、比DNA短，能够通过核孔。ACGTGTTTADNA的平面结构图TGCACAAAT解旋酶GDNA游离的核糖核苷酸RNA聚合酶TGCACAAAT1、DNA解旋，碱基暴露TGCACAAATGA2、游离的核糖核苷酸与DNA随机碰撞，氢键结合TGCACAAATGAUTGCACAAATGAU3、连接成mRNA。TGCACAAATGAUGTGCACAAATGGAUGTGCACAAATGGAUGUTGCACAAATGGAUGUTGCACAAATGGAUGUUTGCACAAATGGAUGUUATGCACAAATGGAUGUUAUTGCACAAATGGAUGUUAUCRNA聚合酶TGCACAAATGGAUGUUAUC形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNATGCACAAAT细胞质细胞核核孔DNAACGUGUUUAmRNAACGTGTTAT4、mRNA释放，DNA双链恢复ACGUGUUUAmRNA思考：转录与DNA复制的异同点相同点：都需要模板、酶、能量等；都遵循碱基互补配对原则意义：碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。•不同点：类别项目复制转录场所解旋模板原料酶能量碱基配对产物主要在细胞核只解有遗传效应的片段只有DNA的一条链四种核糖核苷酸解旋酶、RNA聚合酶ATPA-UG-CT-AC-GmRNA、tRNA、rRNA主要在细胞核完全解旋DNA的两条链四种脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶ATPA-TC-GT-AG-C子代DNAA1、对比RNA和DNA化学成分，RNA特有的是A.核糖和尿嘧啶B.脱氧核糖和尿嘧啶C.核糖和胸腺嘧啶D.脱氧核糖和胸腺嘧啶D2、DNA分子的解旋发生在哪一过程中A.复制B.转录C.翻译D.复制和转录3：mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，则转录该mRNA的DNA片段上腺嘌呤占碱基总数的（）A50％B25％C30％D35％CDNA单链D六.基因指导蛋白质的合成2.翻译2、翻译①场所：③条件：②过程：mRNA翻译蛋白质细胞质的核糖体中模板、原料、酶、ATP④产物、原则二．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.缩合酶、ATP6、产物：蛋白质（或多肽链）8、配对原则：A-U，U-A，C-G，G-C7、运载工具：tRNA9、特点：翻译结束后，mRNA分解成单个核苷酸可结合多个核糖体，同时进行多条肽链合成。8、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（增强密码子的容错性，加快翻译速度）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。密码子密码子密码子UCAUGAUUAmRNA密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。密码子种类64种起始密码子：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遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子的区别。遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子的区别。遗传信息：DNA（基因）中碱基的排列顺序密码子：指mRNA中决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。反密码子：指tRNA能识别mRNA上相应密码子的碱基的排列顺序。主要区别：1、存在的位置不同:DNA(基因)、mRNA、tRNA。2、作用不同：遗传信息：控制生物的性状；密码子：决定氨基酸的种类；反密码：识别密码子。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。蛋白质中氨基酸数目=脱水数（肽键数）+肽链数=tRNA数=mRNA上密码子数=1/3mRNA碱基数=1/6DNA（基因）碱基数。1、某一多肽链共有100个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有A、600B、300C、297D、594基因碱基：信使RNA碱基：氨基酸数目（双链）（单链）1个密码子1个氨基酸63：13、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。设控制某含a条肽链的蛋白质合成的基因含X个碱基对，氨基酸的平均分子量为Y，则该蛋白质的分子量约为。（X/3）×Y—18×（X/3—a）基因控制性状有两条途径：（1）有的基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制性状的。如白化病的根本原因是什么？（2）有的基因是通过控制蛋白质的分子结构来直接控制性状的。如镰刀型细胞贫血症的根本原因是什么？蛋白质是生命活动的主要承担者,一切生命活动都离不开蛋白质.中心法则及其发展④①②②③遗传信息流向的途径有:①②是中心法则的主要体现；③④是对中心法则的完善和补充2、某含有四种碱基的DNA片段中,有腺嘌呤a个,占全部碱基比例为b,则:A、b≤0.5B、胞嘧啶为a(1/2b-1)C、b≥0.5D、胞嘧啶为b(1/2a-1)3、已知一段信使RNA上有12个A和c，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有G和TA、12B、18C、24D、304、一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录成的信使RNA上的U为35%，则信使RNA上的碱基A为（）A、30%B、35%C、40%D、25%