高中生物必修二第四章第四章 基因的表达
★第一节 基因指导蛋白质的合成
一、RNA的结构:
1、组成元素:C、H、O、N、P
2、基本单位:核糖 核苷酸(4种)
3、结构:一般为单链
4.DNA与RNA的比较
比较项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮碱基
A T G C
A U G C
结构
多为双链
多为单链
主要存在部位
细胞核
细胞质
产生途径
DNA复制、逆转录
转录、RNA复制
mRNA
二、RN...
第四章 基因的表达
★第一节 基因指导蛋白质的合成
一、RNA的结构:
1、组成元素:C、H、O、N、P
2、基本单位:核糖 核苷酸(4种)
3、结构:一般为单链
4.DNA与RNA的比较
比较项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮碱基
A T G C
A U G C
结构
多为双链
多为单链
主要存在部位
细胞核
细胞质
产生途径
DNA复制、逆转录
转录、RNA复制
mRNA
二、RNA分类
tRNA
rRNA
1.信使RNA(mRNA):转录遗传信息,翻译的
2.转运RNA(tRNA):运输特定氨基酸
3.核糖体RNA(rRNA):核糖体的组成成分
三、基因控制蛋白质合成:
基因:是具有遗传效应的DNA片段。主要在染色体上
1、转录:
(1)概念:在细胞核中,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
(2)场所:主要在细胞核中
(注:叶绿体、线粒体也有转录)
(3)过程:
解旋;
配对;
连接;
释放(具体看书P63页)
(4)条件:模板:DNA的一条链(模板链)
原料:4种核糖核苷酸
能量:ATP
酶:解旋酶、RNA聚合酶等
(5)原则:碱基互补配对原则(A—U、T—A、G—C、C—G)
mRNA
假设以b链为模板,则转录出的RNA碱基排列为
(6)产物:信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)
(7)RNA转录与DNA复制的异同
阶段
项目
复制
转录
时间
细胞有丝分裂的间期
或减数第一次分裂间期
生长发育的连续过程
进行场所
主要细胞核
主要细胞核
模板
以DNA的两条链为模板
以DNA的一条链为模板
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
条件
需要特定的酶和ATP
需要特定的酶和ATP
过程
在酶的作用下,两条扭成螺旋的双链解开,以解开的每段链为模板,按碱基互补配对原则(A—T、C—G、T—A、G—C)合成与模板互补的子链;子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构
在细胞核中,以DNA解旋后的一条链为模板,按照A—U、G—C、T—A、C—G的碱基互补配对原则,形成mRNA,mRNA从细胞核进入细胞质中,与核糖体结合
产物
两个双链的DNA分子
一条单链的mRNA
特点
边解旋边复制;半保留式复制(每个子代DNA含一条母链和一条子链)
边解旋边转录;DNA双链分子全保留式转录(转录后DNA仍保留原来的双链结构)
遗传信息的传递方向
亲代DNA 子代DNA
DNA mRNA
2、密码子
概念:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子.
特点:专一性、简并性、通用性
密码子 起始密码:AUG、GUG
(64个) 终止密码:UAA、UAG、UGA
注:决定氨基酸的密码子有61个,终止密码不编码氨基酸。
3、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。 (注:叶绿体、线粒体也有翻译)
(2)场所:细胞质的核糖体上
(3)过程:(看书P66页)
(4)条件:模板:mRNA
原料:氨基酸(20种)
能量:ATP
酶:多种酶
搬运工具:tRNA
装配机器:核糖体
(5)原则:碱基互补配对原则 (6)产物:多肽链
4、翻译位点:一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA的结合位点。
(一种tRNA携带相应的氨基酸(AA)进入相应的位点)
5.遗传信息、密码子和反密码子
遗传信息
密码子
反密码子
概念
基因中脱氧核苷酸的排列顺序
mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基
tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基
作用
控制生物的遗传性状
直接决定蛋白质中的氨基酸序列
识别密码子,转运氨基酸
种类
基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同,决定了遗传信息的多样性
共64种
①61种:能翻译出氨基酸
②3种:终止密码子,不能翻译氨基酸
61种或tRNA也为61种
联系
①基因中脱氧核苷酸的序列
mRNA中核糖核苷酸的序列
②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补
③密码子与相应反密码子的序列互补配对
6.翻译与转录的异同点(下表):
阶段
项目
转录
翻译
定义
在细胞核中,以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程
以信使RNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
场所
细胞核
细胞质的核糖体
模板
DNA的一条链
信使RNA
信息传递的方向
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
原料
含A、U、C、G的4种核苷酸
合成蛋白质的20种氨基酸
产物
信使RNA
有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
实质
是遗传信息的转录
是遗传信息的表达
四、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算
1、转录时,以基因的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,产生一条单链mRNA,则转录产生的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的一半,且基因模板链中A+T(或C+G)与mRNA分子中U+A(或C+G)相等。
2.翻译过程中,mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸
数目是mRNA中碱基数目的1/3,是双链DNA碱基数目的 1/6 。
基因中碱基数:mRNA分子中碱基数:氨基酸数
6 : 3 : 1
第2节 基因对性状的控制
一、中心法则及其发展
1、提出者:克里克
2、内容:
遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的自我复制;也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即遗传信息的转录和翻译。但是,遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质,也不能从蛋白质流向DNA或RNA。近些年还发现有遗传信息从RNA到RNA(即RNA的自我复制)也可以从
RNA流向DNA(即逆转录)。
1
DNA→DNA:DNA的自我复制; DNA→DNA RNA→RNA
2 DNA→RNA:转录; DNA→RNA 细胞生物 病毒
3 RNA→蛋白质:翻译; RNA→蛋白质 RNA→DNA
4 RNA→RNA:RNA的自我复制;
5 RNA→DNA:逆转录。
6
二、基因控制性状的方式:
1、 (间接控制)
酶或激素 细胞代谢
基因 性状
结构蛋白 细胞结构
(直接控制)
(1)间接控制:通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物的性状;如白化病等。
(2)直接控制:通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。
如囊性纤维病、镰刀型细胞贫血等。
注:生物体性状的多基因因素:基因与基因;基因与基因产物;与环境之间多种因素存在复杂的相互作用,共同地精细的调控生物体的性状。
(3)基因的结构及表达
①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。
②基因控制蛋白质合成的过程
2、基因型与表现型的关系,基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。
细胞质基因:线粒体和叶绿体中的DNA中的基因都称为细胞质基因。其主要特点是母系遗传。
生物体的性状 = 基因 + 环境
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