2019-2020学年新培优同步北师大版高中生物必修二课件:第3章 第2节 遗传信息的表达 .pdf
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1、第2节 遗传信息的表达 1.概述遗传信息的转录和翻译。 2.运用数学方法,分析碱基与氨基酸的对应关系。 3.说明基因表达的调控。 4.解释中心法则,明确各个过程对应的生理结构和过程。 一二三 一、基因控制蛋白质的合成 1.遗传信息的转录 (1)概念:遗传学上把由DNA合成RNA的过程称为遗传信息的转 录。 (2)场所:细胞核。 (3)过程 一二三 第一步,RNA聚合酶与启动子结合,随着RNA聚合酶的移动,DNA 双螺旋解开成为单链。 第二步,以DNA的一条链为模板,按碱基配对原则,利用细胞核内 游离的核糖核苷酸,在RNA聚合酶的作用下合成一条RNA链。 第三步,新合成的RNA链被甩出。 第四步
2、,解旋的两条DNA单链结合在一起,恢复为原来的双螺旋 结构。 (4)非编码链和编码链 作为模板的DNA链称为非编码链。 与模板链互补的DNA链称为编码链。 一二三 (5)外显子和内含子 外显子:DNA分子中编码氨基酸的序列。能转录RNA。 内含子:DNA分子中不编码氨基酸的序列。能转录RNA。 (6)RNA的剪切:前体信使RNA的内含子在RNA自身的催化作用 下被切除掉,外显子连接在一起,形成信使RNA。 (7)转录终止序列的类型。 依赖于蛋白质的终止序列:主要利用蛋白质水解释放的能量, 把新生的RNA链释放出来。 不依赖于蛋白质的终止序列:是由合成的RNA链的结构决定的, 该RNA序列富含G
3、C,且可以形成发夹结构,发夹结构的下游有一 连串的U,AU之间的氢键是最不稳定的,因此RNA链被释放出来。 (8)转录功能:通过转录,基因的遗传信息传递到mRNA 上。 一二三 2.遗传信息的翻译 (1)翻译的定义和实质 定义:以mRNA链上的核糖核苷酸序列为模板,从一个特定的起 始位点开始,按每三个核糖核苷酸代表一个氨基酸的原则,依次合 成一条多肽链的过程叫翻译。 实质:将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 (2)场所:细胞质。 (3)密码子 概念:遗传学上把mRNA上三个相邻的碱基,叫作一个密码子。 特点:连续性、简并性、专一性、具有起始(AUG)和终止密码 子(UAG、UAA
4、、UGA)、通用性。 一二三 (4)tRNA 结构:一端是携带氨基酸的部位,另一端的三个碱基决定其携 带氨基酸的种类,这三个碱基称为反密码子。 特点:一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 (5)翻译的过程 一二三 mRNA进入细胞质与核糖体结合,形成多聚核糖体。 携带氨基酸的tRNA进入核糖体以后,以mRNA为模板,按照碱 基配对原则,放置氨基酸,氨基酸通过肽键连接形成肽链。 肽链再经过一定的折叠盘曲及修饰,最终形成一个具有一定氨 基酸顺序的、有一定功能的蛋白质分子。 DNA分子上脱氧核糖核苷酸的排列顺序决定了mRNA中核糖核 苷酸的排列顺序,mRNA中的核糖核苷酸的排列顺序又决定了氨基 酸
5、的排列顺序,氨基酸的排列顺序决定了蛋白质结构和功能的特异 性,从而使生物体表现出各种各样的遗传性状。 一二三 二、基因表达的调控 1.概念 对基因表达过程的调节作用就称为基因表达的调控。 2.原核生物基因表达的调控(以大肠杆菌乳糖分解代谢为例) (1)调控时期:主要发生在转录过程中。 (2)调节机理:调节乳糖分解代谢的根本原因是大肠杆菌DNA上 有乳糖操纵子,它由一个操纵基因(O)、三个结构基因、启动子(P) 和调节基因(I)组成,三个结构基因分别是LacZ(编码半乳糖苷酶)、 LacY(编码半乳糖苷透过酶)和LacA(编码半乳糖苷转乙酰酶)。 一二三 一二三 当培养基中没有乳糖时,调节基因的
6、产物调节蛋白与操纵基因结 合,从而阻止RNA聚合酶与启动子结合,使三个结构基因无法转录, 不能合成分解乳糖的半乳糖苷酶。 当培养基中只有乳糖时,乳糖与调节基因的产物调节蛋白结合, 使调节蛋白不能与操纵基因结合,从而使RNA聚合酶顺利地与启动 子结合,促进三个结构基因的转录,也就促进了半乳糖苷酶的合成。 3.真核生物基因表达的调控 在调节因素的作用下,随着生物体的生长发育,遗传信息有序地 表达。 一二三 三、中心法则 如下图,中心法则包括遗传信息从DNA流向DNA(DNA的自我复 制)、从DNA流向RNA进而流向蛋白质(转录和翻译)、从RNA流向 RNA(RNA的复制)和从RNA流向DNA(逆转
7、录)。 一二三 一、遗传信息的表达 1.对翻译过程的解读 (1)碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子,故 AU,UA配对,不会出现T。 (2)翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸。翻译终点:识别到 终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。 (3)翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,但 mRNA不移动。 (4)真核生物转录后,mRNA由细胞核进入细胞质后,才进行翻译; 原核生物因为没有核膜,所以转录的同时也进行翻译。 一二三 原核生物的转录和翻译同步进行图解 一二三 2.tRNA的结构模式图 (1)结构:三叶草状。 (2)位点:氨基酸结合位点和反密码子位点。 (3)
8、种类:61种。 (4)单链结构,有配对区域,不能出现碱基“T”。 一二三 3.mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系 (1)数量关系:一个mRNA可相继结合多个核糖体。 (2)意义:少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。 (3)方向:判断依据是根据多肽链的长短,较长的先翻译。 (4)结果:合成的仅是多肽链,要形成蛋白质还需要运送至内质网、 高尔基体等结构中进一步加工。 一二三 二、基因中的碱基、信使RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数 量关系 1.转录时,组成基因的两条链只有一条链是非编码链,能转录,另 一条链则不能转录。因此,转录形成的信使RNA分子中的碱基数目 是基因中碱基数目的1/
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