41基因指导蛋白质的合成学习课程

1、 4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成第四章基因的表达第四章基因的表达蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的_者和者和_者者性状的形成离不开性状的形成离不开_(_(特别是酶特别是酶) )的作用的作用_控制生物体的性状基因_蛋白质_来_性状！体现承担蛋白质基因通过指导的合成控制第1页/共36页第一页，编辑于星期五：四点 五十七分。参考资料：蛋白质首先在细胞质的核糖体合成，根据相关资料显示，DNA分子的直径为2nm，核糖体的直径为23nm，细胞核核孔的直径为0.9nm。问题：细胞核中问题：细胞核中DNADNA上的基因在指导细胞质中蛋白上的基因在指导细胞质中蛋白质的合成过程中，是质

2、的合成过程中，是DNADNA出来还是核糖体进去？出来还是核糖体进去？基因蛋白质性状DNADNA和蛋白质的基本组成单位分别是什么？和蛋白质的基本组成单位分别是什么？第2页/共36页第二页，编辑于星期五：四点 五十七分。19551955年科学家曾用洋葱根尖和变形虫为材年科学家曾用洋葱根尖和变形虫为材料进行实验：料进行实验：实验一实验一如果加入如果加入RNARNA酶酶分解分解细胞中的细胞中的RNARNA蛋白质蛋白质合成停止合成停止如果再如果再加入同种加入同种RNARNA又可又可重新合成重新合成一定一定数量的蛋白质数量的蛋白质蛋白质的合成与RNA有关。第3页/共36页第三页，编辑于星期五：四点 五十七

3、分。实验二：实验二：19551955年年拉斯特的变形虫及重组变形虫实验拉斯特的变形虫及重组变形虫实验RNA先出现在细胞核，随后出现在细胞质中第4页/共36页第四页，编辑于星期五：四点 五十七分。比较项目比较项目DNADNARNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基结构结构主要存在部位主要存在部位DNA,RNA DNA,RNA 的主要区别的主要区别脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖A T C GA U C G多为双链结构多为单链结构细胞核细胞质 RNARNA一般是一般是_链，而且比链，而且比 DNA DNA 短，因此能够通过短，因此能够通过_，从，从_转移到转移到_中。中。单核孔细胞

4、核细胞质RNA是由核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。为什么RNA适合作DNA的信使呢？第5页/共36页第五页，编辑于星期五：四点 五十七分。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。三种三种RNARNA的比较的比较第6页/共36页第六页，编辑于星期五：四点 五十七分。DNADNA的遗传信息是怎么传给的遗传信息是怎么传给mRNAmRNA的？的？第7页/共36页第七页，编辑于星期五：四点 五十七分。1963年年Marmur和和Doty采采用

5、侵染枯草杆菌的噬菌体用侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验。为材料进行实验。SP8的的DNA分子由两条在分子由两条在碱基组成上很不平均的链碱基组成上很不平均的链构成。其中一条链富含嘌构成。其中一条链富含嘌呤，另一条互补链则富含呤，另一条互补链则富含嘧啶。因为嘌呤比嘧啶重，嘧啶。因为嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的因此富含嘌呤的“重重”链与链与富含嘧啶的富含嘧啶的“轻轻”链在加热链在加热变性后可用密度梯度离心的变性后可用密度梯度离心的方法分开。方法分开。实验三：实验三：第8页/共36页第八页，编辑于星期五：四点 五十七分。实验者在用实验者在用SP8侵染侵染枯草杆菌后，从枯草枯草杆菌后，从枯草杆菌

6、中分离出杆菌中分离出RNA，分别与分别与DNA的重链和的重链和轻链混合轻链混合并缓慢冷却。他们发并缓慢冷却。他们发现现SP8侵染后形成的侵染后形成的RNA只跟只跟DNA的重链的重链形成形成DNARNA的的杂合分子。杂合分子。表明表明RNARNA是在是在DNADNA的一条链指导下合成的。的一条链指导下合成的。第9页/共36页第九页，编辑于星期五：四点 五十七分。在在_内，以内，以DNADNA的的_为为_， 按照按照_的原则合成的原则合成_的过程。的过程。细胞核一条链模板碱基互补配对RNA第10页/共36页第十页，编辑于星期五：四点 五十七分。1 12 23 34 4解旋解旋配对配对连接连接脱离脱

7、离第11页/共36页第十一页，编辑于星期五：四点 五十七分。（1）DNA链完全解开吗？（2）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊 情况？AU、TA、 GC、 CGATTCAGATGTAAGTCTACDNADNAa a链链b b链链AUUCAGAUG假设以假设以b b链为模板，则转录出的链为模板，则转录出的RNARNA碱基排列为碱基排列为思考与讨论思考与讨论mRNAmRNA小练习小练习 第12页/共36页第十二页，编辑于星期五：四点 五十七分。项目项目转录转录场所场所解旋解旋模板模板原料原料酶酶能量能量碱基碱基配对配对产物产物主要在细胞核主要在细胞核只有遗传效应的片段只有遗传效应的片段只有只有

8、DNADNA（基因）的（基因）的一条链一条链四种四种核糖核糖核苷酸核苷酸RNA聚合酶ATPATPAAU U，CGCG、TATA、GCGCmRNAmRNA条条件件完成学评完成学评P85P85“转录转录”第13页/共36页第十三页，编辑于星期五：四点 五十七分。习题反馈 必修二P77“自我检测”选择题#1、4 学评P105#9第14页/共36页第十四页，编辑于星期五：四点 五十七分。DNADNA蛋白质蛋白质（细胞核）（细胞核）（细胞质）（细胞质）核孔核孔m mRNARNA转录转录U UC CA AU UG GA AU UU UA AmRNA氨基酸序列氨基酸序列碱基序列碱基序列mRNAmRNA上的核

9、酸信息是如何转化成蛋白质的呢？上的核酸信息是如何转化成蛋白质的呢？ 第15页/共36页第十五页，编辑于星期五：四点 五十七分。 组成蛋白质的氨基酸： 信使RNA的碱基：4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？20种4种如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定_种，即 如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定_种，即 如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定_种，即41664mRNAmRNA上的碱基和氨基酸之间上的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？的对应关系是怎样的？ 第16页/共36页第十六页，编辑于星期五：四点 五十七分。实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个相邻的

10、碱基决定，即密码子信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子: :决定氨基酸的密码子共有多少种？决定氨基酸的密码子共有多少种？氨基酸有多少种?U UC CA AU UG GA AU UU UA AmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子第17页/共36页第十七页，编辑于星期五：四点 五十七分。 第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子苯丙氨酸 U U U UUU？ 精氨酸 A G G AGG第18页/共36页第十八页，编辑于星期五：四点 五十七分。第一第一个个字母字母第二个字母第二个字母U CAG第三第三 个个字母字母U苯丙

11、氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止终止终止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸终止终止色氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸（起始）（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸丝氨

12、酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸（起始）（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG2020种氨基酸的密码子表种氨基酸的密码子表 第19页/共36页第十九页，编辑于星期五：四点 五十七分。已知一段已知一段mRNAmRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸脯氨酸丝氨酸丝氨酸赖氨酸赖氨酸脯氨酸脯氨酸对应的氨基

13、酸序列：对应的氨基酸序列：思考与讨论思考与讨论（P65P65）第20页/共36页第二十页，编辑于星期五：四点 五十七分。如果一个密码子中的一个碱基发生变化，蛋白如果一个密码子中的一个碱基发生变化，蛋白质质氨基酸的种类是否一定会变化？氨基酸的种类是否一定会变化？CAU CAG CCU CCA 组氨酸组氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸 脯氨酸脯氨酸思考与讨论（思考与讨论（P65P65）第21页/共36页第二十一页，编辑于星期五：四点 五十七分。第一第一个个字母字母第二个字母第二个字母U CAG第三第三 个个字母字母U苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸

14、丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止终止终止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸终止终止色氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸（起始）（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨

15、酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸（起始）（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG a a、一种一种氨基酸氨基酸可以与可以与一个一个或或多个多个密码子相对应密码子相对应2020种氨基酸的密码子表种氨基酸的密码子表 b b、一个一个密码子密码子（除终止密码子外）（除终止密码子外）只和只和一种一种氨基酸相氨基酸相对应对应密码子总数是密码子总数是 种，种，但决定氨基酸的密码子是但决定氨基酸的密码子是 种。种。几乎所有的生物体都几乎所有的生物体都_一套密码子表一套密码子表6164共用

16、第22页/共36页第二十二页，编辑于星期五：四点 五十七分。游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上呢？第23页/共36页第二十三页，编辑于星期五：四点 五十七分。一端可携带氨基酸另一端有三个碱基转运RNA三叶草结构反密码子反密码子反密码子：反密码子：tRNAtRNA分子与分子与mRNAmRNA分子的密码分子的密码 子子互补配对互补配对的的3 3个碱基。个碱基。第24页/共36页第二十四页，编辑于星期五：四点 五十七分。密码子与反密码子密码子与反密码子A AA A U U亮氨酸亮氨酸A AC C U U天冬氨酸天冬氨酸一种一种tRNAtRNA只能携带一种氨基酸只能携带一种氨

17、基酸? ?一种氨基酸只能由一种一种氨基酸只能由一种tRNAtRNA携带携带? ?A AU UG G异亮氨酸异亮氨酸第25页/共36页第二十五页，编辑于星期五：四点 五十七分。存在部位存在部位作用作用遗传遗传信息信息基因中基因中_ 的排列顺序的排列顺序决定氨基酸的排列顺决定氨基酸的排列顺序，仅是序，仅是 作用作用密码密码子子mRNAmRNA中中 的的排列顺序排列顺序 控制蛋白质控制蛋白质的氨基酸的排列顺序的氨基酸的排列顺序反密反密码子码子tRNAtRNA上上tRNAtRNA分子上与分子上与mRNAmRNA分分子的子的 互补配互补配对的三个碱基对的三个碱基第26页/共36页第二十六页，编辑于星期五

18、：四点 五十七分。第27页/共36页第二十七页，编辑于星期五：四点 五十七分。翻翻 译译原料：_各种氨基酸场所：_过程：_细胞质中的核糖体起始、延伸、终止模板：_产物：_遗传信息传递方向：mRNA具有一定氨基酸顺序的蛋白质mRNAmRNAProtein（蛋白质）第28页/共36页第二十八页，编辑于星期五：四点 五十七分。第29页/共36页第二十九页，编辑于星期五：四点 五十七分。蛋白质（蛋白质（性状）性状）DNADNA（基因）基因）转录转录 m mRNARNA一定的脱氧一定的脱氧核苷酸序列核苷酸序列一定的核糖一定的核糖核苷酸序列核苷酸序列氨基酸序列氨基酸序列密码子密码子遗传信息遗传信息三个相邻

19、碱基三个相邻碱基细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体翻译翻译小结第30页/共36页第三十页，编辑于星期五：四点 五十七分。转录、翻译与转录、翻译与DNADNA复制的比较复制的比较场所场所模板模板原料原料产物产物遗传信息遗传信息传递方向传递方向DNADNA复复制制转录转录翻译翻译游离的脱游离的脱氧核苷酸氧核苷酸游离的核游离的核糖核苷酸糖核苷酸游离的游离的 氨基酸氨基酸DNADNAmRNAmRNA多肽链多肽链（蛋白质）（蛋白质）DNADNADNADNADNAmRNADNAmRNA亲代亲代DNADNA的的 每一条链每一条链DNADNA的一条的一条链（模板链（模板链）链）mRNAmRNA小结RNARNA基因基因蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译细胞核细胞核细胞质细胞质主要在主要在细胞核细胞核主要在主要在细胞核细胞核细胞质细胞质核糖体核糖体mRNAPromRNAPro第31页/共36页第三十一页，编辑于星期五：四点 五十七分。根据转录和翻译过程填充 DNA DNA双链双链 G G 信使信使RNARNA 转运转运RNAR