2025届高三生物二轮复习：基因的表达 课件

分子生物学 第二节 遗传信息的表达 条件 模板 (模板链) 原料 能量 酶 RNA聚合酶 原则 碱基互补配对原则 产物 Coding Strand 5' Template Strand 5' 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， 三、遗传信息的转录 合成RNA的过程。 RNAP 3' 过程 第1步：DNA 双螺旋链解开，碱基暴露出来。 过程 第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合 酶的作用下开始mRNA的合成。 过程 第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 过程 第4步：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 第1步 DNA 双 链解开，碱基暴 露出来 过程 3' G G A c 5' 第2步游离的核糖核苷酸与DNA 模 板 链上的碱基互补配对，在RNA 聚 合 酶 的作用下开始mRNA 的合成 第3步新结合的核 糖核苷酸连接到正 在合成的mRNA 分 子上 G C G T G c G c A G A A 转录的方向 RNA聚合酶 5' A G T 3' DNA G G A c A c 第 4 步 合 成 的mRNA 从DNA 链 上 释 放 。 而 后 ，DNA 双螺旋恢复 d 3' c G G G G C C 5mRNA A T T A 1 A 游离的核 糖核苷酸 T A c 条件 模板 原料 能量 酶 多种酶 运输工具 原则 碱基互补配对原则 产物 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。 四 、遗传信息的翻译 2.条件 6.遗传密码子 (1)密码子与反密码子 mRNA 5' 3' 密码子 密码子 密码子 决定 决定 ↓决定 缬氨酸 组氨酸 ● 精氨酸 ▲图4- 5 密码子的示意图 碱基配对 反密码子 ▲图4-6 tRNA的结构示意图 3' 甲 5' 结合氨基 酸的部位 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氛酸 终止、硒代半胱氨酸① 色氨酸 U C A G C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮角酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G G 缬氨酸 缬氨酸 蜥气酸 缬氨酸、甲硫 氨酸(起始②) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U C A G 注：①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。 ②在原核生物中，GUG 也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。 (1)密码子与反密码子 UAA UAG UGA →在特殊情况下可编码第21种氨 基酸：硒代半胱氨酸 AUG 编码甲硫氨酸同时作为 起始密码 GUG 编码缬氨酸，在原核生物中作为 起始密码时编码甲酰甲硫氨酸 3种终止 密码 61种编码 甲硫氨酸、色氨酸和硒代半胱氨 酸只有1个密码子。 64(43)种 (2)密码子的特点 ①不间断性：mRNA 的三联体密码是连续排列的。相邻密码之间无核苷酸间隔 ②通 用 性 ：地球上几乎所有的生物都共用一套密码子 ③不重叠性：对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性 ④简并性：一种氨基酸可能有几个密码子 ⑤方向性：密码子阅读和翻译的方向是从5' 端 到3' 端 mRNA 5'2 密码子 决定 缬氨酸 GA 密码子 决定 精氨酸 密码子 决定 组氨酸 3' b 3' A C 以b链 A 为模板 U A 比较 内容 基因中碱基数 mRNA上的 碱基数 运氨基酸的 tRNA数 氨基酸数 数 目 6n 3n n n 与基因表达有关的计算(不考虑内含子与终止密码子) 6n个碱基 3n个 碱 基 ： 3n个碱基 : n 个氨基酸 5' U A C G A U 酪 天 a 5' T n个tRNA T T >T A G C A A A A G T (1)mRNA 进入细胞质，与核糖体结合。 (2)携带甲硫氨酸的 tRNA, 通过与碱基 AUG互补配对，进入位点1。 携带某个氨基酸的tRNA 以同样的方式进入 位点2。 翻译的过程 结合 →进位 →成肽 →移位 →终止。 (3)甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从 而转移到位点2的tRNA 上。 (4)核糖体沿mRNA 移动，读取下一个密 码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点 2 的tRNA 进入位点1,一个新的携带氨基酸的 tRNA进入位点2,继续肽链的合成。 (5)终止：核糖体遇到mRNA的终止密 码子，合成告终止。 翻译的过程 结合→进位→成肽→移位→终止。 M: 甲硫氨酸 H: 组氨酸 W: 色氨酸 ①少量的mRNA 能迅速合成大量的蛋白质；②最终合成的多条多肽链的氨基酸序列相同 高效翻译机制——多聚核糖体 原核生物与真核生物转录和翻译的区别 转录 3 核 3 mRNA 3' 5 加工 5 运输 翻译 DNA 原始 转录 核糖体 5' 新生的蛋白质 DNA mRNA 核糖体 新生的蛋白质 细胞质 翻译 转录 5 场所 模板 原料 产物 遗传信息传 递方向 DNA复制： DNA→DNA 细胞核 亲代DNA的 每一条链 游离的脱 氧核苷酸 DNA DNA→DNA 转录： DNA—→RNA 细胞核 DNA的一条链 (模板链) 游离的核 糖核苷酸 mRNA DNA→mRNA 翻译： R N A → 蛋 白 质 细胞质 mRNA 游离的氨 基酸 蛋白质 mRNA→ 蛋白质 DNA 复制、转录与翻译的比较 细胞中的元素 细胞中的无机物 细胞中的有机物 遗传物质的探究历程 DNA的复制 遗传信息的转录 遗传信息的翻译 基 因 中心法则 细胞的分子组成 遗传信息的表达 基因的表达调控 分子生物学 第三节 基因的表达调控 5'- (1)原核生物 3'- 转录 mRNA5'+cuuuuuuu3' 非基因 非编码区 翻译 ---终止密码 多肽链H₂NOO00oOO-cOOH 基因 编码区 编码区：转录为mRNA, 进而指导蛋白质的合成。 非编码区：调节基因、启动子(与RNA 聚合酶结合)、终止子。 1. 概念：基因是具有遗传效应的DNA 片段，是生物体遗传的功能单位和结构单位。 3' 5' 启动子 终止子 非基因 非编 码区 2.基因的结构 一 、基 因 基因 编码区 非编 码区 终止子 启动子 基因 原核 生物 (2)真核生物的基因结构 真核 基因 非编 码区 编码区 5'm 外 显 子子 3'- 转录 前体mRNA54 加工 成熟mRNA 5 3' 翻译 多肽链 H₂N-OOO-HOO-O-COOH 基因 3' 5' 启动子 非编码区 内含子 编码区 外显子 非编码区：调节基因、启动子(与RNA聚合酶结合)、终止子； 编码区：外显子——能编码蛋白质的序列 内含子——不能编码蛋白质的序列 非基因 非基因 基因 外显子 内 含 内含子 外显子 启动子 非 编 码 区 3' 终 止 子 终 止 子 终止密码 生物 (1)基因与染色体的关系 基因在染色体上呈线性排列。 (2)基因与DNA 的关系 每个DNA 分子上有许多基因，基因是有遗传效应的 DNA 片段，但任意一个DNA 片段不一定是基因。 (3)基因与性状的关系 基因是控制生物性状的结构和功能单位。 3.基因与染色体、DNA、 性状等的关系 基因的多效性：同一个基因会影响多种性状 多基因效应：多个基因控制和表达同一性状 特异性：一个基因只控制一种性状的表达， 并且不受其他基因的干扰 基因 产物 性状 ① ② ③ ④ 蛋白质合成 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ (4)基因与遗传信息的关系：基因中脱氧核糖核苷酸 的排列顺序代表着遗传信息。 4.基因的功能 (1)储存遗传信息：基因的本质是具有遗传效应的 DNA ( 或RNA) 片 段 ，DNA ( 或RNA) 分子中包含了大量的遗传信息，故基因中储存着遗传信息。 (2)传递遗传信息：基因能够通过生殖过程将遗传信息从亲代传到子代，使亲代与子代间保持 遗传的连续性。 (3)控制生物性状：基因通过指导蛋白质的合成，对性状进行控制。基因对性状的控制有两种 方式：一是间接控制，即通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制性状；二是直接控制，即 通过控制蛋白质的结构，直接控制性状。 间接控制：通过控制酶或激素的合成来影响代谢过程，进而控制生物的性状。 实例：豌豆粒型、白化病。 外来DNA序列 插入 肤色正常 白化病 细胞衰老，酪氨酸酶基因正常，酪氨酸酶活性下降， 使黑色素减少，出现白发。 酪氨酸酶基因缺乏 导致 酪氨酸酶缺乏 受 阻 酪氨酸—× →无黑色素 酪氨酸酶基因 表达 酪氨酸酶 催化 酪氨酸 黑色素 失活的淀粉分支酶基因 淀粉分支酶缺失 不能合成淀 淀粉分支酶基因 表达| 淀粉分支酶 合成淀粉 淀粉升高 蔗糖下降 吸水膨胀 保水 圆粒豌豆 淀粉下降 蔗糖升高 吸水减少 失水 皱粒豌豆 代谢过程 性状 基因 酶 直接控制：通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。 实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维化 CFTR蛋白基因缺失了3个碱基 →CFTR蛋白结构异常，导致CFTR蛋白转运氯离 子功能异常→患者者支气管内黏液增多，管腔受阻。 →黏液清除困难，细 菌繁殖，肺部感染。 GTG — CAC— -GUG— 一 稀薄的黏液 氯离子 ° 编码跨膜蛋白(CFTR) 第508位缺少苯丙氨酸 编码跨膜蛋白(CFTR) 基因缺失3个碱基对 ATP。° H₂O 正常功能的 CFTR 蛋白 GAG — CTC 血红蛋白部分 氨基酸序列 缬氨 酸 IIIIIIIIIIIIIIII 血红蛋白mRNA—GAG · 异常关闭的 CFTR蛋白 粘稠的分泌 物不断积累 血红蛋白基因 m 谷氨酸m 红细胞 二、中心法则 1.中心法则的提出 (1)提出人：克里克 (2)内容 转录 DNA 逆转录 复制 >蛋白质 翻译 复制 RNA $$