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(共25张PPT)
第三单元 第19讲 基因表达
5’
3’
3’
5’
第一步 解旋
DNA双链解开（_____________的催化），碱基暴露出来；
RNA聚合酶
注意：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；
3’
5’
3’
5’
第2步 mRNA开始合成
在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键）
第3步 mRNA的延伸
特点：
边解旋边转录
（方向： ）
从5’-端到3’-端
第4步 mRNA的释放
遗传密码子的破译
1961年蛋白质的体外合成实验
科学家：尼伦伯格、马太
实验技术：蛋白质的体外合成技术
实验过程：
①在每个试管中分别加入1种氨基酸；②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸（mRNA）。
实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
除去DNA和mRNA的细胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
肽链
实验结论：
1.与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。
2.在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。
遗传密码子的破译
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸
1个密码子
称为
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
密码子
密码子
密码子
密码子认读是从mRNA的5'→3'
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
终止密码子： 、 __ 、____
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） _____（缬氨酸、甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子______种或_____种
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
61
UAG
62
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
密码子的简并性
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
密码子的通用性
说明当今生物可能有着共同的起源。
一种密码子决定一种氨基酸。
密码子的专一性
真核生物:
先转录，后翻译
DNA
mRNA
RNA聚合酶
边转录边翻译
原核生物:
多起点翻译
翻译是一个快速的过程：
一个mRNA可以结合多个核糖体；
同时合成多条肽链
肽链合成后，脱离核糖体与mRNA的复合物，然后被加工成具有特定结构和功能的蛋白质。（核糖体-内质网-高尔基体）
少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质
意义：
一 基因表达产物与性状的关系
豌豆的圆粒与皱粒
基因
酶
代谢过程
性状
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保持水分
打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶不能正常合成
蔗糖不能合成为淀粉，淀粉含量降低
淀粉含量低，失水皱缩
编码淀粉分支酶的基因
外来DNA
插入
控制血红蛋白的基因正常
血红蛋白结构正常
正常红细胞
血红蛋白基因碱基序列发生改变
血红蛋白蛋白结构异常
红细胞形状变为镰刀状，易破裂
使人患溶血性贫血
镰刀型细胞贫血症
基因
蛋白质结构
功能
性状
表现正常
基因、蛋白质、性状之间的关系
（1）基因通过控制__________来控制_________，进而控制生物体的性状
酶的合成
代谢过程
（2）基因还能通过控制_____________来_____控制生物体的性状
蛋白质的结构
直接
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
逆转录
复制
基因
酶
细胞代谢
生物性状
结构蛋白
生物性状
蛋白质
间接作用
直接作用
基因的选择性表达与细胞分化
1.图中_________是奢侈基因，____是管家基因；
2.图中_____最可能是ATP合成酶基因；
3.图中_______最可能是胰岛素基因；
4.神经细胞有没有胰岛素基因？_______ 神经细胞能不能产生胰岛素？_______
原因是_______________；
甲乙丙
丁
丁
甲
有
不能
基因的选择性表达
表观遗传
生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
2.发生时期：
普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关
蜂王
工蜂
基因甲基化决定了蜜蜂发育成工蜂还是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的
1.概念：
表观遗传
Lcyc基因
植株A
开花时表达
×
杂交
F1
自交
F2
绝大部分植株的花与植株A相似
少部分植株的花与植株B相似
资料1：柳穿鱼花
高度 甲基化
Lcyc基因
植株B
开花时不表达
资料2：小鼠毛色的遗传
F1
Avy a
P
×
Avy Avy
黄色鼠
介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型
aa
黑色鼠
5`
3`
Avy基因
决定基因表达水平的序列
无甲基化
不同程度甲基化
甲基化程度最高
Avy基因不受抑制
黄色鼠
Avy基因高表达
Avy基因受抑制最高
黑色鼠
Avy基因不表达
Avy基因受不同抑制
Avy基因低表达
介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型
常见的调控机制：
①DNA甲基化修饰
(主要抑制转录)
5`
3`
3`
5`
C
G
G
C
5`
3`
3`
5`
C
G
G
C
CH3
CH3
胞嘧啶甲基化
②染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰
（影响基因表达）
DNA
组蛋白
甲基化
组蛋白甲基化示意图
③非编码RNA
非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)
DNA
DNA
mRNA
非编码RNA
蛋白质
阻止翻译(抑制基因表达)
互补配对
如下图所示的一种非编码RNA
（主要抑制翻译）
①一个基因 → 多个性状
②多个基因 → 一个性状
③一个基因 → 一个性状
基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系
残翅
果蝇幼虫
31℃
长翅
25℃
残翅
生物性状还会受到环境等条件的影响
　　基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状。

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