課程內(nèi)容
《基因的表達(dá)》(必修2)
考綱要求:
1.基因的概念
2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯
3.基因與性狀的關(guān)系
考綱解讀
1.基因與脫氧核苷酸、DNA、染色體、遺傳信息之間的關(guān)系
2.理解轉(zhuǎn)錄翻譯過程及相關(guān)計算
3.理解中心法則及發(fā)展
4.理解基因控制性狀的兩種方式
一、基因
基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段,是決定生物性狀的基本單位。
1.基因和染色體的關(guān)系
基因在染色體上,并且在染色體呈線性排列,染色體是基因的主要載體。
2.基因與DNA的關(guān)系:
基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
3.基因和性狀的關(guān)系
基因控制生物的性狀,基因是決定生物性狀的基本單位--結(jié)構(gòu)單位和功能單位。
4.基因和脫氧核苷酸的關(guān)系
每個基因中含有成百上千個脫氧核苷酸。
DNA的基本組成單位是什么?
基因的基本組成單位是什么?
5.基因和遺傳信息的關(guān)系
基因中的脫氧核苷酸(堿基對)遺傳信息,不同的基因含有不同的脫氧核苷酸的排列順序。
6.基因的基本功能
1)通過自我復(fù)制,在傳種接代中傳遞遺傳信息。
2)通過轉(zhuǎn)錄、翻譯,在后代個體發(fā)育過程中,表達(dá)遺傳信息。
二、什么是基因表達(dá)?
基因知道蛋白質(zhì)合成的過程
DNA→ (轉(zhuǎn)錄)RNA→ (翻譯)蛋白質(zhì)
(一)RNA的組成及分類
1.基本單位:核糖核苷酸
2.組成RNA的主要化學(xué)元素有哪些?
C、H、O、N、P等
3.結(jié)構(gòu):一般是單鏈,長度比DNA短;能通過核孔從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。
4.種類、作用及結(jié)構(gòu)
mRNA(信使RNA)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是單鏈,功能是把DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)
tRNA(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是單鏈;功能是運(yùn)輸氨基酸
rRNA(核糖體RNA)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是單鏈,功能是核糖體
DNA與RNA的比較
基本單位:前者是脫氧核苷酸、后者是核糖核苷酸
五碳糖:前者是脫氧核糖,后者是核糖
含氮堿基:前者是A T C G;后者是A U C G
結(jié)構(gòu):前者通常呈雙鏈結(jié)構(gòu),后者通常呈單鏈結(jié)構(gòu)
主要存在部位:前者是細(xì)胞核,后者是細(xì)胞質(zhì)
如何從化學(xué)組成上區(qū)分DNA與RNA?
①DNA含有脫氧核糖,RNA含有核糖
②DNA含有胸腺嘧啶,RNA含有尿嘧啶
(二)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
1.概念:轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行的,是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程。
2.場所:細(xì)胞核
3.過程:a DNA解旋,以一條鏈為模板合成RNA
b DNA與RNA堿基互補(bǔ)配對:A-U;T-A;C-G;G-C
c 組成RNA的核糖核苷酸一個個連接起來
4.條件:模板:DNA的一條鏈
酶:解旋酶、RNA聚合酶等
原料:四種核糖核苷酸
能量:ATP
5.結(jié)果:形成一條mRNA
密碼子:
①概念:信使RNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基稱為1個密碼子。
②位置:信使RNA
③種類:共有64種,其中決定氨基酸的密碼子有61種,起始密碼子有2種,終止密碼子有3種。
④特點(diǎn):通用性,兼并型。
(三)、遺傳信息的翻譯
1.概念
游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸,在核糖體上以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程叫翻譯。
2.過程
第一步:mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與核糖體結(jié)合,攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與密碼子AUG裴穗進(jìn)入位點(diǎn)1.
第二步:攜帶另一種氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。
3.場所:細(xì)胞質(zhì)的核糖體上
4.條件:模板:mRNA
原料:20種氨基酸
能量:ATP
原則:堿基互補(bǔ)配對原則
5.結(jié)果:多肽
6.翻譯者 :轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)
注意:一種tRNA只能攜帶一種氨基酸
反密碼子:
1.概念:與mRNA上的密碼子所包含的3個堿基相互配對的tRNA上一端的3個堿基、
2.位置:tRNA
3.種類:共有61種。
遺傳信息、密碼子、反密碼子區(qū)別
遺傳信息位于DNA分子的基因上面
密碼子位于mRNA上面
反密碼子位于tRNA上面
遺傳信息通過密碼子間接控制氨基酸排序
密碼子直接控制氨基酸的排序
反密碼子則運(yùn)載相應(yīng)氨基酸的作用
復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較
原料:依次為四種脫氧核苷酸、四種核糖核苷酸、20種氨基酸
場所:細(xì)胞核、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)
模板:DNA的2條鏈、DNA的1條鏈、mRNA
產(chǎn)物:子代DNA、mRNA、蛋白質(zhì)
信息傳遞:DNA-DNA、 DNA-mRNA、 mRNA-蛋白質(zhì)
堿基配對:A-T T-A C-G G-C、A-U T-A C-G G-C、A-U U-A C-G G-C
三、中心法則的提出及其發(fā)展
1.提出者:克里克
2.內(nèi)容
(1)遺傳信息可以從DNA流向DNA,即DNA的自我復(fù)制。
(2)遺傳信息可以從DNA流向RNA,進(jìn)而流向蛋白質(zhì),即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。
(3)遺傳信息不能從蛋白質(zhì)傳遞到蛋白質(zhì),也不能從蛋白質(zhì)流向RNA或DNA.
a DNA→ DNA:以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物的自我復(fù)制
b DNA→ RNA:細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄過程
c RNA→ 蛋白質(zhì):細(xì)胞質(zhì)中核糖體上的翻譯過程
d RNA→ DNA:個別病毒的逆轉(zhuǎn)錄過程
e RNA→ RNA:以RNA最為遺傳物質(zhì)的生物的自我復(fù)制
四、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系
結(jié)構(gòu)基因控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(直接控制作用)控制性狀
結(jié)構(gòu)基因控制酶的合成(間接控制作用)控制性狀
1.基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀。
2.基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)而直接控制生物體的性狀。
3.基因?qū)π誀羁刂频膹?fù)雜性
(1)基因與性狀并不都是線性關(guān)系。如人的升高可能是由多個基因決定的,同時,后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等對身高也有重要作用。
(2)基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著負(fù)責(zé)的相互作用,精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。