生物基因指导蛋白质的合成人教必修

1、问题探讨：问题探讨： 科学家实验科学家实验：19551955年，有人分别用洋葱根尖年，有人分别用洋葱根尖 和变形虫进行实验。如果往洋葱根尖细胞和和变形虫进行实验。如果往洋葱根尖细胞和 变形虫中加入变形虫中加入RNARNA酶分解细胞质中的酶分解细胞质中的RNA,RNA,细细 胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵 母菌中提取的母菌中提取的RNARNA，则又能够合成一定数量，则又能够合成一定数量 的蛋白质。的蛋白质。 实验结果表明：实验结果表明： 蛋白质合成显然跟蛋白质合成显然跟RNARNA有关有关 材料分析材料分析 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成

2、主要在细胞核主要在细胞核 在细胞质进行在细胞质进行 通过通过RNA RNARNA充当了两者之间信使。充当了两者之间信使。 A G T C C G A U 三种三种RNA示意图示意图 信使信使RNARNA： 遗传信息传递的媒介遗传信息传递的媒介 核糖体核糖体RNARNA： 与蛋白质构成核糖体与蛋白质构成核糖体 转运转运RNARNA： 转运氨基酸的工具转运氨基酸的工具 DNADNA和和RNARNA的比较的比较 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 脱氧核糖脱氧核糖 A A、T T、G G、C C 双链双链 核糖核苷酸核糖核苷酸 核糖核糖 A A、U U、G G、C C 单链单链 原因：1、它的基本结构与1 2 R

3、NA一般是单链，而且比DNA 一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录 DNA mRNA TCATG T TT A AG T AC A A A T DNADNA（基因）的平面结构图（基因）的平面结构图 转录的过程转录的过程 解旋解旋 AG T AC A A A T A G C U G A C G G U U U 转录的模板与原料转录的模板与原料 AG T AC A A A T A G C U G A C G G U U U RNA 聚合酶聚合酶 转录的条件转录的条件 AG T AC A A A T A G C G A C G G U U UU 转录遵循的原则转录遵循的原则 AG T AC A A

4、A T A G C G A C G G U U U U AG T AC A A A T G C G A C G G U U U U A AG T AC A A A T G C G A C G U U GU UA AG T AC A A A T G C G A C G U GU UAU AG T AC A A A T G C G A C G GU UAU U AG T AC A A A T G C G A C G GU UAU UA AG T AC A A A T G C G C G GU UAU UA U AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C AG T A

5、C A A A T G G C G GU UAU UA U C mRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核核 孔孔 mRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成 AG T AC A A A T GU UAU UA U C DNADNA mRNAmRNA AG T AC A A A T UCAUG A UUA mRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质 UCAUG A UUA mRNA TCATG T TT A AG T AC A A A T AG T AC A A A T GU UAU UA U C mRNA 模板链模板链 非模板链非模板链 模板链

6、模板链 （1）转录的定义：）转录的定义：？ （2）转录的场所：）转录的场所：？ （3）转录的模板：）转录的模板：？ （4）转录的原料：）转录的原料：？ （5）转录的条件：）转录的条件：？ （6）转录时的碱基配对：）转录时的碱基配对：？ （7）转录的产物：）转录的产物：？ 在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的的一条链一条链为模板合成为模板合成mRNA的的过程。 细胞核细胞核。 DNA分子的一条链分子的一条链。 四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸。 模板、原料、模板、原料、ATP（能量）、酶。（能量）、酶。 A T C G DNA RNA U A G C mRNA。 按照碱基配对原则， 1、写出以b链为

7、模板转录形成的mRNA碱基序列， 2、写出b链对应的a链的碱基序列。 DNA双链双链 片段片段 a链链 b链链C G A A C C T C A C G C 信使信使RNA 比较比较mRNA和和b链，以及链，以及mRNA和和a链的碱基序列的差异。链的碱基序列的差异。 G C T T G G A G T G C G GCUUGGAGUGCG 1、转录成的RNA的碱基序列，与 作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些 异同？与该DNA的另一条链的碱基序列 有哪些异同？ 2、转录与DNA复制有什么共同之处 ？这对保证遗传信息的准确转录有什 么意义？ 思考与讨论思考与讨论 DNA复制和转录的对比复制和转录

8、的对比 对比项目复制转录 场所 模板 原料 产物 遵循原则 细胞核细胞核 两条母链两条母链 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 DNA分子分子(2个，相同个，相同) 碱基互补配对碱基互补配对 细胞核细胞核 一条母链一条母链 核糖核苷酸核糖核苷酸 mRNA(1个个) 碱基互补配对碱基互补配对 问题情境 转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序 列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序 列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数 目和排列顺序呢？ mRNA如何将遗传信息 翻译成蛋白质。 UCAUG A UUA mRNA 二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 RNA RNA 蛋白质蛋白质 AA1AA2AA3AA4AA5AA

9、6AA7AA8AA9AA10 AA11AA12AA13AA14AA15AA16AA17AA18AA19AA20 思考：思考： mRNAmRNA的四种碱基如何决定的四种碱基如何决定2020种氨基酸种氨基酸? ? 碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的? ? A U C G A AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸 A AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸 A AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸 4 (A.U.C.G)4 (A.U.C.G)4 (A.U.C.G) A AA UA CA GC AC UC

10、 CC G U AU UU CU GG AG UG CG G A U CG 第一个第一个 字母字母 第二个字母第二个字母第三个第三个 字母字母 U UC CA AG G U U 苯苯 丙丙 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸酪酪 氨氨 酸酸半半 胱胱 氨氨 酸酸U U 苯苯 丙丙 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸酪酪 氨氨 酸酸半半 胱胱 氨氨 酸酸C C 亮亮 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸终终 止止终终 止止A A 亮亮 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸终终 止止色色 氨氨 酸酸G G C C 亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸组组 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸U U 亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸组组 氨氨 酸酸

11、精精 氨氨 酸酸C C 亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酰酰 胺胺精精 氨氨 酸酸A A 亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酰酰 胺胺精精 氨氨 酸酸G G A A 异异 亮亮 氨氨 酸酸苏苏 氨氨 酸酸天天 冬冬 酰酰 胺胺丝丝 氨氨 酸酸U U 异异 亮亮 氨氨 酸酸苏苏 氨氨 酸酸天天 冬冬 酰酰 胺胺丝丝 氨氨 酸酸C C 异异 亮亮 氨酸氨酸苏苏 氨氨 酸酸赖赖 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸A A 甲甲 硫硫 氨氨 酸酸 （起（起 始）始） 苏苏 氨氨 酸酸赖赖 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸G G G G 缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸天天 冬冬 氨氨 酸酸甘甘

12、氨氨 酸酸U U 缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸天天 冬冬 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸C C 缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸 缬缬 氨氨 酸酸 （起（起 始）始） 丙丙 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸G G A AC CG GU UG GA AU UU UA A mRNA 氨基酸 氨基酸 氨基酸 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个上决定氨基酸的三个相邻相邻的碱基的碱基 密码子密码子 遗传密码的特性：遗传密码的特性： 2 2、共共6464个遗传密码，个遗传密码， 其中有其中有3 3个终止密个终止密 码码，没有对应的氨，没有对应的氨

13、基酸。基酸。能决定氨基能决定氨基 酸的遗传密码子只酸的遗传密码子只 有有6161个个。 3 3、通用性、通用性：地球上：地球上 几乎所有的生物共几乎所有的生物共 用一套密码子表。用一套密码子表。 1 1、简并性、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。 在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。 mRNA C CA AC CG GU UG G A A U UU UA A U U A A A AU U A A C CU UA A AUG GUG UAA UAG UGA 甲硫氨酸甲硫氨酸

14、 终止密码子终止密码子 缬氨酸缬氨酸 起始密码子起始密码子 编码氨基酸的密码子有编码氨基酸的密码子有6161种种 氨基酸 氨基酸氨基酸 氨基酸 问题： mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生 产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨 基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ ACGUG A UUA 异亮氨酸 甲硫氨酸 谷氨酸 亮氨酸 tRNA “搬运工搬运工” 1、细胞中的、细胞中的tRNA有多少种？有多少种？ 61种种 2、tRNA和氨基酸转运有何对应关系？和氨基酸转运有何对应关系？ 每种每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。只能识别并转运一种氨基酸。 每种氨基酸可由一种或几种每种

15、氨基酸可由一种或几种tRNA转运。转运。 反密码子 与mRNA上的密码子碱基互补配对 专一性： UA C 甲硫氨酸甲硫氨酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 核糖体核糖体 mRNA mRNA 与核糖体结合与核糖体结合. . UACGUG A UUA U A U A C 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 tRNA tRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 . ACGUG A UUAU AU U A C 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNA tRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转

16、运到 mRNAmRNA上的上的 相应位相应位 置置 . . ACGUG A UUAU AU ACGUG A UUA U A C 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子脱水缩合两个氨基酸分子脱水缩合 缩合缩合 ACGUG A UUAU AU ACGUG A UUA U A C 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动. . 另一个另一个 tRNA tRNA 上的碱基与上的碱基与 mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对. . ACGUG A UUAU

17、 A U ACGUG A UUA 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构 ACGUG A UUAU A U 甲硫氨甲硫氨 酸酸 CU A 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸 ACGUG A UUAU A U 甲硫氨甲硫氨 酸酸 天门冬天门冬 酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸 以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 . . ACGUG A UUAU A U 一个一个m

18、RNA分子同时结合多个核糖体分子同时结合多个核糖体 意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质分子就可以迅速合成出大量的蛋白质 2.翻译的场所： 3.翻译时的模板： 4.翻译的原料： 5.肽链由各相邻的氨基酸通过 连接形成。 6.翻译的条件: 7.翻译时的碱基配对： 8.产物: 肽键 A U C G mRNA t RNA U A G 细胞质的核糖体 mRNA 游离的氨基酸 模板、原料、能量、酶、工具 蛋白质(肽链) 1.翻译的概念： 课本P64 阶段阶段 项目项目 转录（有解旋转录（有解旋）翻译（无解旋）翻译（无解旋） 定义定义 场所场所 模板模板 遗传信息传遗传信息传 递的方向递的

19、方向 原料原料 产物产物 实质实质 在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的的 一条链为模板一条链为模板合成合成 mRNAmRNA的过程。的过程。 以以信使信使RNARNA为模板，合为模板，合 成具有一定氨基酸顺序成具有一定氨基酸顺序 的蛋白质的过程的蛋白质的过程 细胞核细胞核细胞质的细胞质的核糖体核糖体 DNADNA的一条链的一条链信使信使RNARNA DNAmRNADNAmRNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质 4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸氨基酸氨基酸 信使信使RNARNA一定氨基酸排列顺序的多肽 是遗传信息的转录是遗传信息的转录是遗传信息的表达是遗传信息的表达 GAGUC A UGCmR

20、NA 转转 录录 AGAGTCTG C T C CC AG A G T DNA 翻翻 译译 蛋白质蛋白质缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸 总结：基因指导蛋白质的合成总结：基因指导蛋白质的合成 复制复制转录转录翻译翻译 时间时间分裂间期生长发育的整个过程 场所场所细胞核细胞核核糖体 模板模板DNA两条母链DNA的一条链mRNA 原料原料 游离脱氧核苷酸4种 游离核糖核苷酸4种氨基酸约20种 条件条件 模板、原料、能量、 酶 模板、原料、能量、 酶 模板、原料、能量、 酶 配对A-T、T-AA-U、T-AA-U、U-A 产物产物两个相同的DNA一个mRNA多肽蛋白质 信息信息 传递传递 DNA

21、 DNADNA RNA RNA蛋白质蛋白质 DNARNA蛋白质 转录 翻译 复制 1、遗传密码的组成是（、遗传密码的组成是（ ） A、由、由A、T、G、C四种碱基中任何三个做四种碱基中任何三个做 排列组合。排列组合。 B、由、由A、U、G、C四种碱基中任何三个四种碱基中任何三个 做排列组合。做排列组合。 C、由、由A、T、G、C、U五种碱基中任何三五种碱基中任何三 个做排列组合。个做排列组合。 D、由、由A、U、G、T四种碱基中任何三个做四种碱基中任何三个做 排列组合。排列组合。 B 2、DNA决定决定RNA的性质是通过（的性质是通过（ ） A、信使、信使RNA的密码的密码 B、DNA特有的自

22、我复制特有的自我复制 C、碱基互补配对原则、碱基互补配对原则 D、转运、转运RNA的媒介的媒介 C 3、已知某转运、已知某转运RNA的一端的三个碱基的一端的三个碱基 顺序是顺序是GAU，它所转运的氨基酸是亮氨，它所转运的氨基酸是亮氨 酸，那么决定此氨基酸的密码是由酸，那么决定此氨基酸的密码是由 下列哪个转录来的（下列哪个转录来的（ ） A、GAT B、GAA C、GUA D、CTA A 4、信使、信使RNA中核苷酸的顺序是由中核苷酸的顺序是由 下列哪项决定的（下列哪项决定的（ ） A、转运、转运RNA中核苷酸的排列顺序中核苷酸的排列顺序 B、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序、蛋白质分子中氨基酸的排

23、列顺序 C、核糖体上的、核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序核苷酸的排列顺序 D、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序分子中脱氧核苷酸的排列顺序 D 5、在遗传信息的转录和翻译过程中，、在遗传信息的转录和翻译过程中， 起翻译者作用的是（起翻译者作用的是（ ） A. 核糖体核糖体RNA B. 转运转运RNA C. 信使信使RNA D. 氨基酸氨基酸 B 6、已知一段、已知一段mRNA含有含有30个碱基，其中个碱基，其中A和和G 有有12个，转录该段个，转录该段mRNA的的DNA分子中应分子中应 有有C和和T的个数是（的个数是（ ） A.12 B. 24 C. 18 D. 30 D 三种三种RNA示意图示意图 信使信使RNARNA： 遗传信息传递的媒介遗传信息传递的媒介 核糖体核糖体RNARNA： 与蛋白质构成核糖体与蛋白质构成核糖体 转运转运RNARNA： 转运氨基酸的工具转运氨基酸的工具 AG T AC A A A T A G C G A C G G U U U U AG T AC A A A T G C G A C G