第10章 基因如何工作及基因控制
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《基因控制生物的性状》教案第一章:基因的概念与性状的关系1.1 教学目标了解基因的概念理解基因与性状之间的关系1.2 教学内容基因的定义与特点基因与DNA的关系基因与性状的相互作用1.3 教学活动引入基因的概念,引导学生思考基因的作用通过举例说明基因与性状之间的关系进行小组讨论,让学生探究基因与性状的相互作用1.4 教学评估提问学生关于基因与性状的理解观察学生在小组讨论中的表现第二章:基因的遗传规律2.1 教学目标了解基因的遗传规律理解基因的遗传方式2.2 教学内容孟德尔的遗传规律基因的分离与组合基因的显性与隐性2.3 教学活动介绍孟德尔的遗传实验及其发现通过示例解释基因的分离与组合引导学生探究基因的显性与隐性2.4 教学评估提问学生关于基因遗传规律的理解观察学生在小组讨论中的表现第三章:基因突变与生物变异3.1 教学目标了解基因突变的概念理解基因突变对生物性状的影响3.2 教学内容基因突变的原因与类型基因突变对生物性状的影响基因突变与生物进化的关系3.3 教学活动介绍基因突变的概念及其原因通过实例说明基因突变对生物性状的影响引导学生思考基因突变与生物进化的关系3.4 教学评估提问学生关于基因突变的understanding观察学生在小组讨论中的表现第四章:基因技术及其应用4.1 教学目标了解基因技术的概念理解基因技术在生物领域的应用4.2 教学内容基因技术的原理与方法基因工程在农业、医学和生物制药领域的应用基因技术的伦理与法律问题4.3 教学活动介绍基因技术的原理与方法通过实例说明基因技术在农业、医学和生物制药领域的应用引导学生思考基因技术的伦理与法律问题4.4 教学评估提问学生关于基因技术的理解观察学生在小组讨论中的表现第五章:基因与环境相互作用5.1 教学目标了解基因与环境之间的关系理解基因与环境相互作用的机制5.2 教学内容基因与环境相互作用的定义与特点基因与环境相互作用的影响因素基因与环境相互作用在生物进化中的作用5.3 教学活动介绍基因与环境相互作用的定义与特点通过实例说明基因与环境相互作用的影响因素引导学生思考基因与环境相互作用在生物进化中的作用5.4 教学评估提问学生关于基因与环境相互作用的理解观察学生在小组讨论中的表现第六章:遗传变异与生物进化6.1 教学目标理解遗传变异在生物进化中的作用掌握自然选择与遗传变异的关系6.2 教学内容遗传变异的概念与类型遗传变异在生物进化中的作用自然选择与遗传变异的关系6.3 教学活动通过实例介绍遗传变异的概念与类型分析遗传变异在生物进化中的作用讨论自然选择如何作用于遗传变异提问学生关于遗传变异与生物进化的理解观察学生在小组讨论中的表现第七章:基因伦理与法律问题7.1 教学目标理解基因伦理的基本概念掌握基因相关法律问题的知识7.2 教学内容基因伦理的定义与重要性基因隐私权与基因歧视问题基因技术的法律监管7.3 教学活动讨论基因伦理的定义与重要性分析基因隐私权与基因歧视问题研究基因技术的法律监管现状7.4 教学评估提问学生关于基因伦理与法律问题的理解观察学生在小组讨论中的表现第八章:基因治疗与遗传疾病8.1 教学目标理解基因治疗的概念与原理掌握遗传疾病的成因与治疗方法基因治疗的基本原理与类型常见遗传疾病的成因与影响基因治疗在遗传疾病治疗中的应用8.3 教学活动介绍基因治疗的概念与原理分析常见遗传疾病的成因与影响探讨基因治疗在遗传疾病治疗中的应用与挑战8.4 教学评估提问学生关于基因治疗与遗传疾病的理解观察学生在小组讨论中的表现第九章:基因编辑技术9.1 教学目标理解基因编辑技术的基本原理掌握CRISPR-Cas9等基因编辑工具的使用9.2 教学内容基因编辑技术的发展历程CRISPR-Cas9基因编辑系统的原理与操作基因编辑技术的应用前景9.3 教学活动回顾基因编辑技术的发展历程讲解CRISPR-Cas9基因编辑系统的原理与操作步骤探讨基因编辑技术的应用前景与挑战9.4 教学评估提问学生关于基因编辑技术的理解观察学生在小组讨论中的表现第十章:基因研究的前沿技术10.1 教学目标了解基因研究的前沿技术掌握多组学数据的分析方法10.2 教学内容单细胞测序技术空间转录组技术多组学数据整合与分析方法10.3 教学活动介绍单细胞测序技术与空间转录组技术分析多组学数据整合与分析的方法与挑战探讨基因研究前沿技术在生物科学中的应用10.4 教学评估提问学生关于基因研究前沿技术的理解观察学生在小组讨论中的表现重点和难点解析:一、基因的概念与性状的关系:理解基因是生物体内控制遗传特征的基本单位,并掌握基因如何影响生物的性状。
《基因控制生物的性状》优秀教学反思(精选5篇)《基因控制生物的性状》优秀教学反思1本节的教学内容与实际生活联系紧密,学生可以通过观察自己与父母的性状特征来理解遗传与变异的概念。
还可以通过观察身边的同学、动物、植物等来理解性状的概念,进而学生又会思考控制生物性状的物质是什么,然后得出结论——基因控制生物性状。
整个教学过程就在不断提出问题、分析问题、解决问题,再提出问题、分析问题,再解决问题中进行的,使学生在发现问题中学习到知识。
在教学过程中老师以引导为主,给学生较多的时间去思考问题;在实验分析时,教师应发挥讲解法的优势,给学生详细的讲解实验,使学生在理解了实验的前提下再去发现问题。
《基因控制生物的性状》优秀教学反思2本节的教学内容分两大部分:“观察与思考”和“转基因超级鼠的启示”第一部分的学习主要是让学生针对每种性状对比其在不同个体间的差异,让学生概括出什么是性状,了解性状与相对性状的区别。
第二部分的学习通过资料分析让学生发现,在一胎所生的动物中,由转入大鼠生长激素基因的受精卵发育成的个体明显大于未转入该基因的普通鼠,从而认识到,性状是由基因控制的。
遗传和变异是生命得以延续和发展的重要内因。
生物的遗传是在生殖过程中完成的,生物的性状是遗传物质在发育中和环境相互作用的结果。
__的学习通过大量的例子、直观的图片来观察,还通过观察身边的同学、动物、植物等来理解性状的概念。
在教学过程中不断提出问题、分析问题、解决问题、学生在发现问题中学习到知识。
在后半部分教学中,由于“转基因超级鼠”实验对学生而言有些陌生,这时我发挥教师的主导性,给学生详细的讲解实验,引导学生得出结论。
我根据学生的认知能力和学习进程来设置问题,层层推进;辅以多样化利用多媒体,精心设计练习题,让学生弄明白基因和性状的关系。
课后我进行了反思:这节课对我来讲,内容非常少,但是我忘记了一点:学生毕竟是学生,他们从来没有接受过基因、性状的学习,这部分内容对他们来讲非常的抽象、难懂,所以在我引导学生思考,讨论完所有的内容后,分组做练习,效果就不太好。
第十单元生物技术与工程第4讲基因工程及生物技术的安全性与伦理问题1.基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由于基因工程是在DNA 分子水平上进行设计和施工的,因此又叫作重组DNA技术。
2.基本工具(1)限制性内切核酸酶(限制酶)①来源:主要是原核生物。
②作用特点:具有专一性,表现在两个方面a.识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。
b.使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
③作用结果:产生黏性末端或平末端。
a.b.(2)DNA连接酶①作用:将限制酶切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子,恢复被限制酶切开的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
②类型常用类型E.coli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点只缝合黏性末端缝合黏性末端和平末端①作用:将外源基因送入受体细胞。
②常用载体:质粒、噬菌体、动植物病毒。
③最常用载体:质粒。
a .本质:裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA 之外,并具有自我复制能力的环状双链DNA 分子。
b .特点⎩⎪⎨⎪⎧ 能自我复制,或整合到受体DNA 上同步复制有一个至多个限制酶切割位点,便于限制酶识别切割有特殊的标记基因,便于重组DNA 分子的 筛选1.基因工程的原理是基因重组,此种变异是定向的。
(√)2.DNA 重组技术的工具酶有限制酶、DNA 连接酶和载体。
(×)提示:DNA 重组技术的基本工具有限制酶、DNA 连接酶和载体。
3.DNA 连接酶“缝合”目的基因与载体之间的氢键。
(×)提示:DNA 连接酶将两个DNA 片段连接形成磷酸二酯键。
4.大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。
(√)5.做载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
(√)6.DNA 粗提取时,洋葱研磨液经纱布过滤后,应放在-4℃冰箱中放置几分钟。
性别决定与性别有关的遗传一、名词解释:1、性染色体与常染色体2、XY型性决定3、ZW型性决定4、性指数5、性别分化6、性反转7、伴性遗传8、同配性别与异配性别9、限性遗传与从性遗传二、填空题:1、人类的猫叫综合征是由于正常染色体发生引起的。
2、母鸡有时会发生性反转而变成公鸡。
如今这性反转形成的公鸡与正常母鸡交配,预期其子代中雌雄两性的基因型为____________其比例为________________(无Z染色体的卵不能孵化)。
3、人的色盲是性连锁隐性基因(b)引起的,而蓝眼是常染色体隐性基因(d)引起的。
两个褐色眼视觉正常的人结婚,生了一个蓝眼并色盲的儿子,双亲的基因型是:父亲,母亲。
4、金丝雀的黄棕色羽毛由性连锁隐性基因a控制,绿色羽毛由基因A控制。
在一组合的后代中,所有的雄雀都是绿毛的,雌雀都是黄棕色的。
该组合的亲本父本基因型为,母本基因型为。
5、XYY、XXY和XXXXY个体分别有个,个和个巴氏小体。
6、人类的性别决定属于型,鸡的性别决定属于型,蝗虫的性别决定属于型。
7、生物体的性别决定有多种类型,试确定下列个体的性别:人类XXY ,XO ;果蝇AAXXY ,AAXY ,AAAXX ,(其中A代表常染色体);鸡ZW 。
8、当位于同配性别性染色体上的基因为纯合显性,异配性别为隐性时,F1代雌、雄个体都表现为;F2代性状的显隐性分离比表现为:;雌雄性别比为:,雄性个体中显性:隐性= 。
9、当位于同配性别染色体上的基因为纯合隐性,异配性别为显性时,F1代表现遗传,F2代性别比为:,性状比为显性:隐性= 。
10、蜜蜂为染色体组倍性决定性别,雄蜂为体,雌蜂为体。
属于这种性别的决定方式还有:等生物。
11、全部的哺乳类动物为类型性决定;家禽几乎为类型性决定;蜜蜂的性别是由决定的;果蝇的性别由决定的。
12、影响性别分化的因素有,,,。
13、有角的公羊与无角的母羊交配,F1代中母羊都无角,公羊都有角,使F1中公羊与母羊交配,得到的F2代中,公羊3/4有角:1/4无角,母羊3/4无角: 1/4有角,这一现象属于遗传,是由对基因控制的。
《基因工程的基本操作程序》教学设计一、教学目标(1)生命观念与实验探究—阐明基因工程的原理和基本操作程序,针对生活和生产需求,尝试提出利用基因工程的基本步骤或PCR技术提出解决问题的构想,并进行实验设计和制作;(2)社会责任—能够基于对基因工程的原理和操作流程的认识,以理性的态度对待基因工程的研发和应用,认同我国科研工作者在基因工程领域取得的成就;面对日常生活中与基因工程相关的社会热点,基于实证运用相关生物学概念和原理进行分析讨论。
二、教学重点(1)基因工程基本操作程序的四个步骤。
(2)PCR扩增目的基因。
三、教学难点利用PCR获取和扩增目的基因。
目的基因检测与鉴定的方法。
四、教学过程(一)新课导入展示苏云金杆菌Bt蛋白抗虫机制;让同学们思考如何培育转基因抗虫棉,并试图写出大概的操作步骤。
培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤:从苏云金杆菌中获取Bt基因,将Bt基因结合到载体上;将重组DNA分子导入棉花细胞,棉花表现出抗虫性状,即表明成功获得了转基因抗虫棉。
基因工程的基本操作程序的4大步骤,与转基因棉花培育操作基本相同;分为目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
(二)讲授新课一、第一步:目的基因的筛选与获取1.目的基因:用于改变受体细胞性状或获取预期表达产物等的基因,这些基因主要是指编码蛋白质的基因,也可以是具有调控作用的因子。
目前被广泛利用的主要是与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
为同学们举例:培育转基因抗虫棉所需要的Bt基因,以及植物的抗病毒、抗细菌基因和人的胰岛素基因等都可以是目的基因。
2、筛选合适的目的基因(1)方法:从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选(2)实例:在培育转基因抗虫棉之前,科学家就已经知道苏云金杆菌的Bt基因和杀虫作用相关,并且科学家对Bt基因的序列信息和蛋白产物都有比较清晰的认识,因而,Bt基因就是培育转基因抗虫棉的理想目的基因。
基因控制生物的性状生物教案第一章:基因与DNA简介1.1 教学目标:了解基因和DNA的概念及其相互关系。
理解基因在染色体上的位置和遗传信息的传递过程。
1.2 教学内容:介绍基因和DNA的基本概念。
解释基因在染色体上的位置和作用。
描述遗传信息的传递过程,包括DNA复制和转录。
1.3 教学活动:通过图片和动画展示基因和DNA的关系。
进行染色体模型制作活动,让学生直观地理解基因在染色体上的位置。
小组讨论,让学生分享对遗传信息传递过程的理解。
1.4 作业与评估:设计一份小测验,包括选择题和简答题,以评估学生对基因和DNA概念的理解。
第二章:基因型和表现型的关系2.1 教学目标:理解基因型和表现型的概念及其相互关系。
掌握基因型和环境因素对表现型的影响。
2.2 教学内容:介绍基因型和表现型的定义及其相互关系。
解释基因型和环境因素对表现型的影响。
2.3 教学活动:通过实例和图示展示基因型和表现型的关系。
进行遗传交叉实验,让学生观察基因型和表现型的变化。
小组讨论,让学生分析环境因素对表现型的影响。
2.4 作业与评估:设计一份小测验,包括选择题和简答题,以评估学生对基因型和表现型概念的理解。
第三章:基因突变3.1 教学目标:理解基因突变的概念及其产生的原因。
掌握基因突变对生物性状的影响。
3.2 教学内容:介绍基因突变的基本概念及其产生的原因。
解释基因突变对生物性状的影响,包括点突变、插入突变和缺失突变。
3.3 教学活动:通过动画和实例展示基因突变的过程和原因。
进行基因突变模拟活动,让学生亲自体验突变的过程。
小组讨论,让学生分析基因突变对生物性状的影响。
3.4 作业与评估:设计一份小测验,包括选择题和简答题,以评估学生对基因突变概念的理解。
第四章:基因转移和基因工程4.1 教学目标:理解基因转移的概念及其在基因工程中的应用。
掌握基因转移技术及其原理。
4.2 教学内容:介绍基因转移的概念及其在基因工程中的应用。
解释基因转移技术,包括农杆菌转化法、显微注射法和钙离子处理法。
基因控制发育和器官再生的机制生物学家们一直在探究生命的奥秘,尤其是在发育和组织再生等方面的生物学进程。
对于这些进程的理解,有助于我们更好地理解疾病和门诊治疗的原因。
因此,这种对于进程的探究,对于科学和医学工作来说是至关重要的。
基因控制是这一过程的动力源。
基因内部包括了信息来编码蛋白质,这些蛋白质是身体内各种进程的执行者,包括生长,发育,和组织再生。
减小或增加特定基因的表达水平可以对群体特征产生巨大的影响。
因此,对于基因的控制在理解特定进程时是很重要的。
发育过程发育过程是基因控制中最显眼的例子之一,它使得在胚胎阶段的细胞逐渐形成不同的组织和器官。
基因控制使得一个较为简单的结构逐渐有序的发展形成含有许多具有不同形状和功能的器官的复杂组织。
发育过程涉及到复杂的信号传递,这些信号旨在协调复杂的细胞分化和细胞增殖过程。
胚胎细胞如何分化为各种组织和器官?这涉及到基因表达的调节。
胚胎细胞带有丰富的DNA信息,细胞会将这些信息按照合适的方式表达出来,以产生与胚胎发展符合的分化过程。
这种细胞分化的进程受到许多参与的基因的控制,包括信号传递因子,细胞动力学结构,表观调节酶和许多其他的人物。
这些基因通常是在发育过程的不同时间或地点进行表达,从而明确分化细胞的标识。
基因控制器进程“网”基因控制器进程联合成大型网络。
该网络由许多控制类似的进程的基因控制得到控制。
2个基因之间可以存在许多关系,其中有一些关系是正面的,有些则是负面的。
这个网络的复杂性妨碍了对其理解的过程。
但是,科学家们在不断探寻这些网络,以期更好的掌握其中的奥秘。
例如,许多基因控制神经细胞的发育过程,有一些是专门控制时钟进程的,还有一些是控制心脏和血管发育的基因等等。
组织再生人体在自我修复方面有强大的能力,但是器官再生的回复能力很低。
头发,皮肤等组织可以重新生长,但是肝脏,肾脏和肺等主要器官的再生能力很有限。
虽然这些器官的再生能力太弱,却不能阻止人们的研究。
第10章基因如何工作和基因控制图1表明青蛙生命周期的三个阶段,蝌蚪生活在水中,它们有鳃和尾巴可以让它们适用这样的环境。
小蝌蚪一开始以储存在孵化它的卵中的卵黄为食,然后变成植食性的,更大的蝌蚪是食肉的。
注意小蝌蚪的外鳃,你可以看到更大的蝌蚪没有外鳃,因为这些外鳃在蝌蚪体内。
成年的蝌蚪只要生活在陆地上,它既没有尾也没有鳃,它用它的皮肤和肺作为气体交换表面。
你可能熟悉在它们生命周期中有其它有不同身体形式的动物。
图2中的菜白蝶是英国的主要经济害虫。
他的幼虫阶段贪婪的吃叶子,可以毁坏白菜作物。
成年蝴蝶不吃植物叶子,相反它很少吃花朵中的蜜汁。
即使你对植物知之甚少,你可能看到常春藤长在墙上或长在森林中。
图3为部分常青藤植物。
在这张照片中,你可以看到三种不同的植物器官----进行光合作用的叶子,支持叶子和、在根和叶子之间运输物质的茎,从茎上长出的根将植物固定到墙上、吸收水分和无机营养物质。
尽管这里看不见,叶子采取不同的形式----在茎上面朝下的嫩叶与茎尖朝上的成熟的叶子形态不同。
在所有这些例子中,我们可以看到在同一物种中有不同的身体形式。
身体形式是生物表型的一个方面。
尽管在它们的什么周期中有不同的表型,它们在每个阶段的基因型是不一样的。
同样的一根常青藤植物的根、茎和不同形状叶子的基因型一样。
你以前是否拿着从一棵植物剪切的部分用来长新的植物?如果是这样的话,你已经创建了一个植物克隆----一群遗传学上完全一致的植物。
人类已经这样做了不是几千年的话也有几百年。
研究植物学家对这个过程做了一个更复杂的版本,他们从根尖分离单个的细胞,将它们放在组织培养基杀昂生长,产生大量基因相同的植物。
∙动物进行克隆不容易,如你将在这一章看到的,其中一个困难的原因是当动物细胞分化和成熟时它们失去了表达很多基因的能力。
然而,一些动物细胞已经通过从它们细胞核中移出细胞核,将该细胞核注射进入去除细胞核的卵细胞中从而将该动物细胞克隆。
这个技术被称为体细胞核移植(SCNT),我们通常将它称为动物克隆。
∙你可能对多利很熟悉,如图5中所示。
它由苏格兰的一组科学家研究获得,采用体细胞核移植,被认为是第一个成功克隆的哺乳动物。
多利死的时候只有6岁,尽管它生下了很多健康的小羊,但在它死的时候它表现出在很多老羊身上常见的症状。
这些症状包括关节炎、肺病和肥胖。
这些症状中的一些被认为由细胞分裂和它身体细胞的基因表达控制的问题导致。
在这一章,你将看到在基因中携带的遗传信息时如何使用的,你将学习在细胞水平上基因是如何被控制的----在同一个生物的不同细胞中它们是如何打开和关闭的。
这个知识将有助于解释一个生命周期中生命形式如何不同,在一个体内如何可能有不同的器官。
DNA和RNA一个生物的基因由DNA构成,你已经在你的AS课上学过DNA的结构。
然而,在你懂得基因如何工作以前,你需要学习另一种类型的核酸,称为核糖核酸(RNA)。
像DNA,一分子的RNA是一个多核苷酸链。
图6一个为DNA核苷酸,这个你已经熟悉了,一个为RNA核苷酸。
你能认出其中的差异吗?看一看糖上的2碳和5碳原子。
在DNA 核苷酸中,它缺少氧原子,而RNA核苷酸中却存在氧原子。
还有另一个差异在图6中没有显示。
一个RNA核苷酸从来没有凶险嘧啶碱基,然而它有尿嘧啶。
下页的图7有DNA的结构、两种不同类型的RNA----信使RNA(mRNA)和转运RNA(tRNA)。
你能认出图6和图7中DNA、mRNA和tRNA有多少结构和组成的差异?表1为你总结了这些差异。
Ribonucleotide: 核糖核苷酸deoxyribonucleotide:脱氧核苷酸ribose:核糖deoxuribose:脱氧核糖Pentose sugar:无糖Q1:多肽链和蛋白质之间的差异是什么?基因是如何被使用的概述在你的AS课中你学过一个基因携带产生一个多肽链的遗传密码,并且核糖体合成多肽链。
你现在将学习遗传密码是如何被用核糖体用来合成多肽链。
在查看更详细的过程之前,获得一个基因如何使用的概述很重要。
在一个基因中含有的遗传密码导致多肽链的产生的一系列事件发生在这两个阶段:转录和翻译。
表2总结了这两阶段的步骤。
图8是一个在真核细胞中同样事件的图片摘要。
Q2.用你细胞亚显微结果的知识预计图8中的事件与原核细胞有何不同。
转录----当遗传密码被复制到mRNA下页的图9为在转录过程中发生的更多细节,在一个基因被使用的点DNA分子解开,将DNA分子中将两条核苷酸链结合在一起的氢键断裂,这将两条DNA的核苷酸上的未配对的碱基暴露。
RNA核苷酸已经出现在细胞中。
基于以上这些RNA核苷酸与一条DNA链中暴露的DNA核苷酸通过碱基互补配对的过程形成氢键。
这与你在DNA复制过程中学过的碱基互补配对类似,除了RNA核苷酸有尿嘧啶替换胸腺嘧啶。
因此,DNA和转录自它的mRNA 的碱基对是:●腺嘌呤-尿嘧啶(A-U)●鸟嘌呤-胞嘧啶(G-C)●胞嘧啶-鸟嘌呤(C-G)●胸腺嘧啶-腺嘌呤(T-A)Q3. 在转录过程中,只有DNA链的一条链的碱基序列被用于mRNA 的形成,一条链未被使用,DNA有两条链的一个优势是什么。
这样,一条RNA核苷酸链就合成了,它有组成一个基因的DNA的互补碱基序列。
RNA 聚合酶结合这些RNA核苷酸的核糖磷酸骨架形成RNA分子。
这个RNA分子被称为信使RNA (简称mRNA)。
真核细胞中mRNA的转录后加工过程以上描述的转录过程在原核细胞中是精良的,它们所有的DNA编码多肽链。
然而在真核细胞中很多的额DNA不编码多肽链。
DNA的非编码部分可能是:●在基因之间:这些部分包括不断重复的DNA序列。
它们通常被称为串联重复序列。
●在基因里面:这些DNA的非编码部分被称为内含子,它们将称为外显子的编码序列分开。
如果你将外显子认为是DNA的表达部分、将内含子认为是DNA的介入部分将有助于你记住外显子和内含子之间的差异。
在转录期间,真核细胞不能只转录编码部分,而是将整个基因包括内含子和外显子转录成前体RNA。
在前体RNA离开细胞核之前,这些前体RNA被编辑。
图10为通过去除前体RNA的非编码部分展现这个过程如何进行,紧接着编码部分拼接到一起产生mRNA,mRNA只携带基因的编码区域。
翻译一个新的mRNA分子从DNA转移到细胞质中的核糖体上。
在真核细胞中,这涉及到通过核周围核膜上的核孔离开细胞核,一个或多个核糖体结合到mRNA分子上,每个核糖体沿着mRNA移动,“读取”mRNA的碱基序列,用它装配一个氨基酸序列,氨基酸之间可以形成肽键,形成一个多肽链。
一旦这条多肽链完成后核糖体释放多肽链并且从mRNA上面拆卸下来。
核糖体“读取”mRNA碱基序列每次3个碱基,比如“读取”碱基三联体。
每个碱基三联体是一个特定氨基酸的遗传密码。
因此,每个mRNA碱基的三联体被称为一个密码子。
尽管氨基酸在所有细胞的细胞质中都是自由的,除非它们连接到转运RNA上(简写成tRNA)不然不能被核糖体使用。
在tRNA的末端有其中一个臂有三个自由碱基可以与mRNA上的互补密码子配对(216页图7)。
在tRNA的另一个臂的末端每个tRNA分子有一个位点结合一个氨基酸。
tRNA上的碱基序列与密码子配对,这个碱基序列称为反密码子。
一分子携带特定反密码子的tRNA总数只连到一类氨基酸。
下页的图11为一个处于翻译早期阶段的mRNA分子。
它被一个核糖体结合,它的密码子既三个碱基在核糖体里面,图中也有一分子的tRNA。
注意tRNA有一个反密码子与密码子互补。
由tRNA分子携带的氨基酸由mRNA上的三联子碱基编码。
图12表明1分子mRNA在翻译的后阶段。
在这幅图画中,你可以看到沿着mRNA 分子移动,结合了更多的氨基酸分子,所以由核糖体形成了一个多肽链。
一旦核糖体“读取”了一分子mRNA的整个碱基序列,那么它将释放形成的多肽链,然后从mRNA上拆卸下来。
它可能重新结合到mRNA分子的起始点,然后产生另一分子的多肽链。
几个核糖体可以同时结合到同一分子的mRNA,并沿着该分子mRNA 移动。
Q4. a.在图12中什么类型的键将氨基酸结合在一起?b.氨基酸结合到一起涉及到什么反应?可变剪接细胞生物学家能够分析基因的碱基序列,以及从该基因转录得到的mRNA的碱基序列。
他们把在人类细胞转录得到的mRNA只有一小部分变成了被使用的成熟的mRNA。
1. 解释这个观察报告一组波兰科学家发现甚至在一个成熟的mRNA中都存在非编码碱基序列,一些非编码碱基序列三核苷酸重复。
这些科学家发现在特定基因中的重复与亨廷顿舞蹈症有关。
该疾病与神经系统的退化有关。
2. 解释术语“三核苷酸重复”。
3. 对为什么三核苷酸重复可能导致疾病提出一个原因。
4. 信息是否证实亨廷顿舞蹈症是由三核苷酸重复引起的?解释你的答案。
另一组科学家研究外显子在转录后加工过程中拼接到一起的方式。
他们发现外显子可以被剪接成可选的方式形成不同的成熟的mRNA分子。
比如,在早期发展阶段人类B细胞剪接成它们的一个mRNA分子,一个让特定的蛋白保留在细胞膜表面的外显子。
随后它们停止剪接这个外显子,反而将它们的mRNA剪接成一个可以让这个蛋白从细胞里面释放出去的外显子。
5. 用你的免疫学知识提几点关于上述方法B细胞可变剪接外显子将其变成成熟mRNA的优点。
进一步的研究表明在果蝇中可变剪接一个戏剧性的例子。
果蝇的一个基因称为Dscam,被涉及到一系列的过程,包括控制神经细胞的生长和识别和吞噬病原体。
这个基因含有116个外显子,只有17个永远保留在成熟的mRNA中。
这些外显子中的一些总是被包含在成熟的mRNA中,但是其它的外显子却没有。
理论上,这种可变剪接可以导致从Dscam基因产生38016个不同的蛋白。
实际上科学家在果蝇的血液只找到大概18000个不同的蛋白。
6. 建议为什么少于一半的蛋白由来自于果蝇血液中找到的基因Dscam的可变剪接产生。
7. 一个DNA结构的发现者称“一个基因----一个多肽”证明了生物中的中心法则,在那种程度上你认为这是准确的?遗传密码是通用的、简并的和不重叠的遗传密码是在一个DNA分子中的碱基序列。
在产生多肽期间,一个单独基因的遗传密码从DNA转录到一分子的mRNA上。
在mRNA中的这个碱基序列被翻译成一条多肽中的氨基酸序列,因此遗传密码以mRNA密码子的形式给出。
下页的表3总结了遗传密码。
对于所有的生物来说密码子都是一样的----它是通用的。
我们可以用这个表来显示遗传密码两个更重要的特征。
理解遗传密码如何简并和非重叠看一下表3中的密码子UAA、UAG和UGA,核糖体有“阅读指令”,当核糖体到达这些密码子它从mRNA上拆卸下来释放它的多肽链。
⏹每个氨基酸只由一个密码子编码吗?看一下密码子UCA,UCG,UCC和UCU,它们都编码同样的氨基酸-Ser(丝氨酸)。