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遗传与进化遗传因子的发现基因和染色体的关系基因的本质基因的表达基因突变及其他变异从杂交育种到基因工程现代生物进化理论人类是怎样认识到基因的存在的？基因在哪里？基因是什么?基因是怎样行使功能的？基因在传递过程中怎样变化？人类如何利用生物的基因？生物进化过程中基因频率是如何变化的？温故知新从功能上看，基因是控制生物性状的功能单位，特定的基因决定特定的性状。从结构上看，基因是DNA分子上一个个特定的片段，是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。不同的基因所含碱基的数目及排列顺序不同，从而决定不同的性状。基因是什么？基因是有遗传效应的DNA片段：遗传与进化遗传因子的发现基因和染色体的关系基因的本质基因的表达基因突变及其他变异从杂交育种到基因工程现代生物进化理论人类是怎样认识到基因的存在的？基因在哪里？基因是什么?基因是怎样行使功能的？基因在传递过程中怎样变化？人类如何利用生物的基因？生物进化过程中基因频率是如何变化的？第4章基因的表达基因控制生物性状蛋白质是生命活动的______者和_____者体现承担性状的形成离不开________(特别是酶)的作用蛋白质基因_________蛋白质_______来_____性状！通过指导的合成控制基因的表达:基因指导蛋白质合成的过程。第1节基因指导蛋白质的合成DNA（基因）主要存在于细胞核中蛋白质的合成在细胞质中的核糖体上进行指导？通过RNA作为信使问题1：为什么RNA适于作DNA的信使？温故知新1、DNA（基因）主要存在于哪里？2、蛋白质在何处合成？问题1：为什么RNA适于作DNA的信使？★RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。★RNA是由核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。★在RNA与DNA关系中，也遵循“碱基互补配对原则”（但由于DNA中没有U，RNA中没有T，因此，配对时，A—U配对）；1、RNA与DNA的区别脱氧核糖核糖比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构主要存在部位DNA与RNA的主要区别脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖ATCGAUCG通常是规则的双螺旋结构通常是单链结构细胞核细胞质核酸有2类，构成核酸的碱基共5种，核苷酸共8种。信使RNA（mRNA）：将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。转运RNA（tRNA）：氨基酸的运载工具。核糖体RNA（rRNA）：核糖体的重要组成成分。DNA的遗传信息？2、RNA的类型问题2：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。1、定义2、转录的场所细胞核3、转录的条件模板：DNA的一条链原料：4种游离的核糖核苷酸能量：ATP酶：RNA聚合酶一、遗传信息的转录4、转录时的碱基配对5、转录的产物转录的过程RNA解旋→按照碱基互补配对原则合成RNA→释放形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上4、转录时的碱基配对5、转录的产物G－C、C－G、T－A、A－URNA（mRNA、rRNA和tRNA）6、遗传信息传递的方向DNA→mRNA•场所:•模板:•原料:•酶:•能量•产物:•特点:•原则:•过程：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体DNA的一条链4种游离核糖核苷酸(A、G、C、U）RNA聚合酶RNA边解旋边转录碱基互补配对原则（A-U,T-A，G-C,C-G）解旋→配对→连接→脱离ATP转录小结条件遗传信息传递的方向：DNA→mRNA•转录和DNA复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传的稳定性。1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有那些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有那些异同？•转录的RNA碱基序列和模板DNA单链的碱基序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（但DNA单链上的T换成U）。思考和讨论思考：从时间、场所、原料、模板、能量、酶、特点、产物、碱基配对方式、信息流动方向等方面以表格的形式比较转录和DNA复制。比较项目DNA复制转录时间场所原料模板酶能量配对原则特点信息传递方向有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期生长发育过程主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录亲代DNA—子代DNADNA—mRNA四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸DNA的两条链DNA中的一条链ATPATGCDNARNAUACGATGCDNADNATACG解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶思考：与DNA复制相比，转录特有的碱基配对方式是？A—U转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？转录后，mRNA通过核孔进入细胞质中。此时核糖体结合到mRNA上，以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为翻译。二、遗传信息的翻译DNA(基因)蛋白质mRNA转录翻译遗传信息的流动过程基因中碱基对的排列顺序mRNA上碱基的排列顺序蛋白质中氨基酸的排列顺序？•DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。4种碱基怎样决定蛋白质20种氨基酸？•如果1个碱基编码1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？•如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？•一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？41＝4，不行42＝16，不行43＝64，足足有余碱基与氨基酸之间的对应关系实验证明：1961年英国的克里克和同事用实验证明了一个氨基酸是由mRNA上的3个碱基决定的，即mRNA上的3个相邻的碱基决定一个氨基酸。到底是如何决定的呢？mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基叫做三联体密码子，简称密码子。密码子UCAUGAUUAmRNA密码子密码子遗传密码：遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基叫做密码子。20种氨基酸的密码子•对应的氨基酸序列为：•甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯氨酸－丝氨酸－赖氨酸－脯氨酸a、mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列吗？思考和讨论20种氨基酸的密码子种类：起始密码子：普通密码子：终止密码子：2种，AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸）翻译的开始59种，只编码氨基酸3种，UAA，UAG，UGA不编码氨基酸，只是终止信号•遗传密码的特性：1、有3个终止密码子，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。2、通用性：所有的生物共用一套密码子表，说明所有生物有共同的起源一种氨基酸可以有多个密码子的情况。3、简并性：注意：一个密码子只和一种氨基酸相对应4、遗传密码无逗号：即密码子之间没有空格，阅读mRNA时是连续的，一次阅读3个核苷酸，不会跳过任何碱基。5、遗传密码不重叠：阅读mRNA时是以密码子为单位，连续阅读。b、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。思考和讨论c、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密码子决定，这一现象称做密码子的简并性。你认为密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？从增强密码子的容错性的角度来解释：当密码子中的一个碱基发生变化，可能并不会改变其相应的氨基酸（例如GAU、GAC都决定天冬氨酸）问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？三叶草形、有臂一端可携带特定氨基酸，有环；另一端有三个特殊的碱基，能与mRNA上的密码子互补配对，称为反密码子。分子结构：3、转运RNA(tRNA)ACU天冬酰氨反密码子AUG异亮氨酸反密码子注意：2、一种tRNA只能携带氨基酸，一种氨基酸可由tRNA携带（密码子的简并性）；4、反密码子有种，转运RNA有种。3、没有与终止密码子相对应的反密码子；1、tRNA上有很多个碱基，其中只有3个碱基作为反密码子；6161一种一种或多种存在位置含义作用遗传信息密码子反密码子比较遗传信息、密码子、反密码子DNAmRNAtRNA思考：脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序mRNA上3个相邻的碱基与密码子互补的三个碱基直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序直接决定氨基酸的排列顺序识别密码子DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系1、一种密码子只能决定一种氨基酸，一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定；2、一种tRNA只能运输一种氨基酸；一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运；1）如何确定氨基酸排列的位置？2）氨基酸通过什么方式形成多肽链？翻译的过程AGTACAAATUCAUGAUUA细胞质细胞核DNA的一条链mRNA通过_____进入到细胞质中，与_______结合，形成2个tRNA的结合位点。核孔核糖体mRNA核糖体AGGUCACGUmRNAtRNA识别并转运特定的氨基酸。AGGUCACGUmRNAUAC甲硫氨酸携带甲硫氨酸的tRNA通过碱基互补配对，进入位点1。AGGUCACGUmRNAGGU组氨酸UAC甲硫氨酸两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽携带组氨酸的tRNA通过碱基互补配对进入位点2，甲硫氨酸通过与组氨酸脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。AGGUCACGUmRNAGGU甲硫氨酸组氨酸核糖体沿mRNA移动,读取下一个密码子。原占据位点1的tRNA离开核糖体,占据位点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。AGGUCACGUmRNAGGU甲硫氨酸脱水缩合形成三肽随着核糖体的移动，合成的肽链也越来越长，直到遇到终止密码子才停止翻译。组氨酸多肽链合成后,就从核糖体与mRNA的复合物上脱离,再经过盘曲折叠形成一定的空间结构,最终形成具有一定功能的蛋白质分子。基因指导蛋白质合成的过程翻译是一个快速的过程，一个mRNA分子上可以结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。翻译的特点1.翻译的场所：2.翻译时的模板：3.翻译的原料：4.翻译的起始密码子有:个，终止密码子有:个5.决定氨基酸的密码子种。6.翻译时的碱基配对：7.翻译的条件：8.翻译的产物：3612AUCGmRNA─┴─┴─┴─┴─tRNA─┴─┴─┴─┴─UAGC细胞质的核糖体mRNA合成蛋白质的20种游离的氨基酸酶、ATP、模板、原料小结：遗传信息的翻译蛋白质（或肽链）9.遗传信息传递方向：蛋白质mRNA网络构建DNA（基因）转录信使RNA蛋白质（性状）（遗传信息）脱氧核苷酸排列顺序（遗传密码）核糖核苷酸排列顺序氨基酸的排列顺序翻译转运RNA6a个碱基（3a对）三个碱基决定一个氨基酸3a个碱基a个氨基酸6：3：1一条链作模板碱基互补配对DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？说明：因为mRNA上存在终止密码子等碱基序列，实际上mRNA上所含有的碱基数要大于3n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n比较DNA中的碱基数、脱氧核苷酸数mRNA中的碱基数蛋白质中的氨基酸数蛋白质中的肽链数蛋白质中的肽键数缩合失去的水分子数数目6n3nnmn-mn-m例1在一个DNA分子中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46％，其中一条链的碱基中28％是腺嘌呤，22％是胞嘧啶，求：由它转录的mRNA中，腺嘌呤与胞嘧啶分别占mRNA碱基总数的（）A．22%28%B．23%27%C．26%24%D．54%6%C例2一条信使RNA有30个碱基，其中A和G有12个，则转录成该信使RNA的一段DNA分子中应有C和T的个数以及翻译合成一条多肽链脱去的水分子数