北师大版必修二3.2遗传信息的表达课件37PPT

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温故知新
1.发生时期：
2.过程：
3.复制条件：
4.复制的场所:
细胞分裂的间期
边解旋边复制。
（1）模板：DNA分子的两条链分别作为模
（2）原料：四种脱氧核苷酸。
（3）消耗能量
（4）酶催化：解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等。
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
5.特点
（1）边解旋边复制——减少变异
（2）遵循碱基互补配对原则
（3）方式——半保留复制
6.子代DNA的去向——平均分配到子细胞中去
7.DNA复制的意义
（1）通过DNA的复制在亲子代之间传递遗传信息，保证了遗传信息的连续性
（2）复制一旦出现差错将引起变异，有利于进化
第三章
遗传信息传递的复制与表达
第二节
遗传信息的表达
01
基因控制蛋白质的合成
02
基因表达的调控
目录
双螺旋结构
通常呈单链
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A、T、C、G
A、U、C、G
脱氧核糖核酸
核糖核酸
项目
DNA
RNA
名称
结构
基本单位
五碳糖
碱基种类
RNA的种类
（1）信使RNA——mRA；
（2）转运RNA——tRNA；
（3）核糖体RNA——rRNA。
遗传信息的转录
（一）遗传信息的转录过程
1.DNA双链解开，碱基对得以暴露；
2.游离的核糖核苷酸随机与DNA上暴露的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA互补时，两者以氢键结合；
3.新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上；
4.新合成的mRNA从DNA链上释放，DNA恢复为双链状态。
（一）遗传信息的转录
1.转录的定义：
2.转录的场所：
3.转录的模板：
4.转录的原料：
5转录的条件：
6.转录时的碱基配对：
7.转录的产物：
8遗传信息的传递方向：
以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
细胞核（主要)、线粒体、叶绿体
DNA分子的一条链
四种核糖核苷酸
模板、原料、能量、酶（RNA聚合酶）
G—C、C—G、T—A、A—U
mRNA
DNA—mRNA
项目
复制
转录
时间
细胞分裂间期
生物生长发育过程中
场所
细胞核、线粒体、叶绿体
细胞核、线粒体、叶绿体
模板
DNA的2条链
DNA的1条链
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
酶
解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶
RNA聚合酶
能量
ATP
ATP
碱基配对
A-T、T-A、G-C、C-G
A-U、T-A、G-C、C-G
产物
DNA
RNA
子链合成方向
5'—3'
5'—3'
（二）遗传信息的翻译
翻译：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。
U
U
A
C
A
A
mRNA上每三个相邻的碱基对应一种氨基酸，这三个相邻的碱基叫做一个密码子。
1个碱基对应一种氨基酸？
2个碱基对应一种氨基酸？
你能写出以上碱基序列对应的氨基酸序列吗？
（二）遗传信息的翻译
密码子的特性
1.连续性：遗传密码在mRNA连续排列。
2.简并性：一种氨基酸对应一种或多种密码子。基因突变
不一定导致生物性状改变。
3.专一性：一个密码子决定一个特定的氨基酸。
4.起始和终止密码子：遗传密码共有64个，其中决定氨基酸的只有61个（AUG即是甲硫氨酸的密码子，也是起始密码子），有3个终止密码子。
4通用性：几乎所有生物共用一套密码子表。
（二）遗传信息的翻译
t
RNA
（二）遗传信息的翻译
项目
遗传信息
密码子
反密码子
概念
DNA分子中脱氧核苷酸序列
mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基
种类
多样性
共64中，其中3个为终止密码子
61种
作用
控制生物的遗传性状
直接决定蛋白质中氨基酸序列
识别密码子，转运氨基酸
（二）遗传信息的翻译
1）mRNA进入细胞质与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA与起始密码子AUG互补配对，进入第一个结合位点。
2）携带另一个氨基酸的tRNA以同样的方式进入第二个位点。
3）甲硫氨酸与该氨基酸形成肽键，转移到占据第二个位点的tRNA上。
4）核糖体读取下一个密码子，原占据第一个位点的tRNA离开核糖体，占据第二个位点的tRNA进入第一个位点，一个新的携带氨基酸的tRNA进入第二个位点继续合成肽链，知道核糖体读取到mRNA的终止密码子。
（二）遗传信息的翻译
1.翻译的场所：
2.翻译的模板：
3.翻译的原料：
4.翻译的条件：
5.翻译时的碱基配对：
6.翻译的产物：
7.遗传信息传递方向：
细胞质的核糖体上
mRNA
氨基酸
tRNA、能量、酶
G—C、C—G、U—A、A—U
mRNA—蛋白质
蛋白质
复制
转录
翻译
时间
细胞分裂间期
生物生长发育过程中
生物生长发育过程中
场所
细胞核、线粒体、叶绿体
细胞核、线粒体、叶绿体
核糖体
模板
DNA的2条链
DNA的1条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
酶
解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶
RNA聚合酶
酶
碱基配对
A-T、T-A、G-C、C-G
A-U、T-A、G-C、C-G
G-C、C-G、U-A、A-U
信息传递
DNA—DNA
DNA—mRNA
mRNA—蛋白质
产物
2个双链DNA
1个双链mRNA
蛋白质
02
基因表达的调控
第二节
遗传信息的表达
（一）
原核生物基因表达的调控
大肠杆菌一般是将葡萄糖作为碳源，当其生活的环境中有乳糖而没有葡萄糖时，大肠杆菌会迅速合成大量的分解乳糖的酶——半乳糖苷酶，将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖加以利用。
当大肠杆菌生活的环境中没有乳糖后，没有乳糖，半乳糖苷酶的合成就停止。
说明半乳糖苷酶的合成与周围环境中有无乳糖有密切关系。
（一）
原核生物基因表达的调控
半乳糖苷酶的合成受半乳糖苷酶基因控制
乳糖存在与否，关系到半乳糖苷酶是否合成，可见，乳糖似乎对半乳糖苷酶基因的表达起到诱导作用。
（一）
原核生物基因表达的调控
操纵子
1）结构基因（3个）
2）操纵基因
3）启动子
4）调节基因
启动子
lacA
结构基因
调节基因
操纵基因
P
O
lacZ
lacY
P
O
lacZ
（一）
原核生物基因表达的调控
lacA
lacY
P
O
lacZ
1）结构基因：
直接编码乳糖分解代谢所需酶类的基因。
lacZ：编码半乳糖苷酶。
lacY、lacA：分别编码另外两种与乳糖分解代谢有关的酶。
2）操纵基因（O）：
对结构基因起着“开关”的作用，可直接控制结构基因的转录。
3）启动子（P）：
有与RNA聚合酶结合的位点，可识别转录起始点。
4）调节基因（R）：
能产生阻抑物，通过阻抑物与操纵基因的结合与否来控制操纵基因的关闭和开启。
启动子
结构基因
调节基因
操纵基因
（一）
原核生物基因表达的调控
lacA
lacY
P
O
lacZ
启动子
结构基因
调节基因
操纵基因
转录
信使RNA
翻译
阻抑物
阻抑物与操纵基因结合，同时阻挡了RNA聚合酶与启动子的结合，从而使结构基因转录和翻译受阻，不能合成有关的酶。
当环境中没有乳糖时：
（一）
原核生物基因表达的调控
当环境中有乳糖时：
lacA
lacY
P
O
lacZ
启动子
结构基因
调节基因
操纵基因
转录翻译
阻抑物
+
乳糖
乳糖与阻抑物结合，引起其构象变化，使阻抑物失去与操纵基因结合的能力，RNA聚合酶便可与启动子结合，从而使结构基因转录和翻译正常进行。
RNA
聚合酶
（一）
原核生物基因表达的调控
当环境中有乳糖时：
lacA
lacY
P
O
lacZ
启动子
结构基因
调节基因
操纵基因
翻译
分解乳糖
转录
半乳糖苷酶
酶
酶
（一）
原核生物基因表达的调控
lacA
lacY
P
O
lacZ
启动子
结构基因
调节基因
操纵基因
操纵子
一个操纵基因控制下的一组相邻的结构基因以及启动子和调节基因，统称为操纵子。
操纵子是原核生物的基因在转录水平上进行调控的一个功能单位。
（一）
原核生物基因表达的调控
从大肠杆菌乳糖调控过程可以看出什么？
大肠杆菌细胞只有在环境中有乳糖存在时，才能产生相关的酶。所以，其乳糖代谢调控过程是一个自我调控过程。
在这一过程的作用下，生物体才不会浪费细胞中的物质和能量，并能不断适应变化的外界环境。
（二）
真核生物基因表达的调控
真核细胞基因结构如何？
编码区
外显子
真核细胞基因的编码区是间隔的，不连续的。外显子能编码蛋白质，内含子不能编码蛋白质。
内含子
（二）
真核生物基因表达的调控
真核生物基因表达调控过程与原核生物有何共同之处？
在真核生物结构基因的侧翼序列上，同样存在许多不同的调控序列，并能通过特异性蛋白与某些调控序列的结合与否，来调控基因的转录。
侧翼序列
每个基因在第一个和最后一个外显子的外侧各有一段非编码区，称为侧翼序列。侧翼序列上有一系列的调控序列。
真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同之处？
不同①：
真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断的、不连续的，由于转录时内含子和外显子是一起转录的，因而转录产生的信使RNA必须经加工，将内含子转录部分剪切掉，将外显子转录部分拼接起来，才能成为成熟的RNA。
（二）
真核生物基因表达的调控
信使RNA的加工：
成熟的信使RNA
转录
加工
前体mRNA
剪切内含子转录部分
拼接外显子转录部分
真核生物基因转录后的剪切、拼接和转移等过程，都需要有调控序列的调控，这是真核生物所特有的。
（二）
真核生物基因表达的调控
（二）
真核生物基因表达的调控
真核生物基因表达调控过程与原核生物有何不同之处？
不同③：
真核生物大多是多细胞生物，个体发育过程中要发生细胞分化。分化是不同的基因特异性表达的结果。细胞中关闭或开启某些基因，都是在严格调控作用下进行的。基因的这种特异性表达的调控机制也是真核生物所特有的。
不同②：
真核生物由于有细胞核，核膜将核质与细胞质分隔开，因此，转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行。可见其转录和翻译具有时间和空间上的分隔。
（三）
中心法则
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
逆转录
（三）
中心法则
中心法则的遗传流向有5条途径
1、DNA→DNA：DNA复制
（以DNA为模板合成DNA）
2、RNA
→RNA：RNA复制
（以RNA为模板合成RNA）
3、DNA
→
RNA：DNA转录
（以DNA为模板合成RNA）
4、RNA
→
DNA：反(逆)转录
（以RNA为模板合成DNA）
5、RNA
→
Protein：翻译