第五章第二节基因教案.doc

基因
教学目标:1、掌握基因的定义。
2、掌握基因的转录即为RNA的生物合成
3、掌握翻译——蛋白质的合成
4、了解原、真核生物的基因和转录过程特点
5、理解细胞器基因
教学重点:1、基因的定义
2、掌握基因的转录即为RNA的生物合成
3、掌握翻译——蛋白质的合成
教学难点: 1、原、真核生物的基因
2、掌握基因的转录即为RNA的生物合成
3、掌握翻译——蛋白质的合成
课时:6课时
一、基因的分子生物学定义 
大家都知道,“种瓜得瓜,种豆得豆”。这就是遗传的力量。生物的繁衍生息和自身的成长过程都依赖于遗传信息的正确传递和使用。基因,正是遗传信息的基本单位。从生物学角度来说,基因是我们的遗传物质——脱氧核糖核酸(DNA)分子上携带有遗传信息的特定核苷酸序列,通过指导人体内重要物质(如蛋白质等)的合成来维持人体的正常生理功能。一旦基因出现异常,往往会引起生物体自身出现异常、疾病,甚至死亡,并且这种缺陷有可能传递给下一代,使后代产生相似的状况。因此,基因也可以看成是造成我们生老病死的“基本原因
”。  
基因是指DNA分子中能编码一条多肽链,并具有一定长度的片段。编码:用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码,或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。基因从分子角度:基因的基本含义是指编码蛋白质或RNA分子遗传信息的基本遗传单位。编码蛋白基因包括结构基因和调控基因。化学角度:基因是一段具有特定功能和结构的连续脱氧核糖核苷酸序列,是构成染色体的重要组成部分,是染色体上的遗传功能单位。
基因是指DNA分子中具有功能活性的片段,基因不仅包含编码 RNA的核酸序列,还包括为保证转录所必需的调控序列。由四个部分组成即:
前导区:位于编码区的前面相当于mRNA起始密码5′端的非编译序列;
尾部区:位于编码区之后,指mRNA分子3′端终止密码子后面的非翻译序列。
内含子:位于编码序列之间,通常指基因中能被转录成前体转录物但却不能成为mRNA组成成分的序列。
外显子:即编码序列,也就是DNA分子中编码mRNA某一部分序列的区域,转录时外显子与内含子均被转录在hnRNA中,然后经转录后的剪接加工过程,去除内含子结构部分,外显子转录再连接成一个完整的成熟的RNA分子。
基因的生物学定义:一个基因决定一个性状。
基因有两个特点:
一是能忠实地复制自己,以保持生物的基本特征;
二是基因能够“突变”,突变绝大多数会导致疾病,另外的一小部分是非致病突变。非致病突变给自然选择带来了原始材料,使生物可以在自然选择中被选择出最适合自然的个体。
二、基因的功能:
基因转录是在细胞核内进行的。它是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。转录产物有mRNA( 信使核糖核酸)、rRNA(核糖体RNA)和tRNA(转运RNA)。在合成时依赖于DNA的RNA聚合酶所催化。编码mRNA的DNA模板先合成核内不均一的hnRNA(核内不均一RNA,简称为hnRNA是一种未成熟的单链信使核糖核酸),然后经过带帽、加尾和剪接等加工修饰成为成熟的mRNA、编码rRNA和tRNA的DNA模板则先分别转录成它们的前体,最后再加工修饰rRNA和tRNA。
基因转录的基本特征
基因的转录即为RNA的生物合成:
、RNA合成的前有体ATP三磷酸腺苷、GTP 三磷酸鸟苷、CTP三磷酸胞苷和UTP 尿苷三磷酸四种5’核苷磷酸;
在聚合反应中,释放出焦磷酸,形成磷酸二酯键;
RNA链上的碱基G、A、C和U与DNA链上的C、T、G和A相互配对;A—U、T—C、C—G、T—A。
被转录的DNA双链中只有一条链作为模板,这一条模板链为反义链;
RNA链由5’——>3’方向延伸,RNA链与DNA模板链的方向相反;
与DNA聚合酶不同,RNA聚合酶能够从起始链合成,不需要引物的参与
只有5’核苷三磷酸参与RNA的合成,在起始是第一个引入的碱基是三磷酸形成,其3’ OH基团是下一个核苷酸的连接点。因此,延伸中RNA分子的5’端是三磷酸的形式。
RNA的合成包括4个阶段:
RNA聚合酶结合到模板的特定部位上
起始阶段
链的延长
链的终止和释放
起始阶段:
RNA聚合酶的σ西格玛亚基辨认DNA模板的起动基因,并以全酶形式与起动基因紧密结合,形成复合物,使DNA分子构象发生变化,起动部位碱基解开。当RNA聚合酶进入起始位点后,就可催化四种核苷三磷酸分别结合到有意义链上,按碱基配对原则互相配对(A-U、C-G、T-A、G-C)。不论原核细胞或真核细胞,一般新合成的第一个核苷酸往往是腺嘌呤核苷酸,当第二个核苷酸进入DNA模板时,与第一个3'-OH端形成3'