基因指导蛋白质合成(带动画)

1、第第4 4章章 基因的表达基因的表达问题一：问题一：在现实生活中，我们能不能像电影在现实生活中，我们能不能像电影侏罗纪公园侏罗纪公园中描述的那样，利用恐龙的中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？，使恐龙复活呢？ 问题二：问题二：如果能利用恐龙的如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？要解决什么问题？ 电影电影侏罗纪公园侏罗纪公园中恐龙复活的场景中恐龙复活的场景第四章的章第四章的章图图 请同学们阅读章图中的文字和图解，你们看懂请同学们阅读章图中的文字和图解，你们看懂了什么，又产生了哪些问题。了什么，又产生了哪些问题。基因基因肤色肤色眼皮单双眼皮单

2、双血型血型有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排列线性排列基因基因控制生物控制生物性状性状蛋白质蛋白质体现者体现者问题：问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？基因是怎样指导蛋白质的合成呢？DNA主要在主要在细胞核细胞核蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质在细胞质( (核核糖体糖体) )进行进行指导指导通过通过RNA问题：问题： 2、为什么、为什么RNA适于做适于做DNA的信使呢？的信使呢？ 1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？遗传信息的转录遗

3、传信息的转录1、RNA与与DNA的区别的区别核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖RNA与与DNA结构的比较结构的比较比较项目比较项目DNARNA结结 构构基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基主要功能主要功能存在场所存在场所脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖脱氧核糖核核 糖糖A T C GA U C G通常双螺旋结构通常双螺旋结构一般单链结构一般单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质储存遗传信息储存遗传信息与蛋白质的合成有关与蛋白质的合成有关注意事项：注意事项：RNA的作用：的作用：RNA与蛋白质合成有关，也可作为一种与蛋白质合成有关，也可作为一种酶，具有催化作用。酶，具有催化作用。同一生物

4、体不同体细胞的同一生物体不同体细胞的DNA含量和种类相同（都含量和种类相同（都是由同一个受精卵发育而来的）是由同一个受精卵发育而来的）同一生物体不同体细胞的同一生物体不同体细胞的RNA含量和种类不同，含量和种类不同，相差很大。相差很大。有细胞结构的生物体细胞中同时含有有细胞结构的生物体细胞中同时含有DNA和和RNA的，的，DNA是遗传物质。是遗传物质。RNRNA A种类种类信使信使 RNA(mRNARNA(mRNA) )核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(tRNARNA(tRNA) )将将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传

5、递至细胞质的核糖体上，成为蛋的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。白质合成的模板。氨基酸的运载工具。氨基酸的运载工具。（一种转运（一种转运RNA只能只能识别和转运一种氨基识别和转运一种氨基酸。酸。核糖体的组成部分核糖体的组成部分信使信使 RNA核糖体核糖体 RNA转运转运 RNA 种类种类 mRNA tRNA rRNA 名称名称分布部位分布部位 结构结构 特点特点 功能功能信使信使RNA转运转运RNA核糖体核糖体RNA单链单链三叶草结构三叶草结构单链单链带有从带有从DNA上转上转录来的遗传信息录来的遗传信息有一个氨基酸结有一个氨基酸结合区；有一个反合区；有一个反密码子区密码子区构

6、成核糖体的构成核糖体的主要成分主要成分翻译时作为模板翻译时作为模板转运特定的转运特定的氨基酸氨基酸构成核糖体的成构成核糖体的成分；合成蛋白质分；合成蛋白质的场所的场所细胞核内合成，穿细胞核内合成，穿过核孔，到达细胞过核孔，到达细胞质中与核糖体结合质中与核糖体结合细胞质中细胞质中细胞质中细胞质中RNA的种类及功能的种类及功能 它也是由基本单位它也是由基本单位核苷酸连接而成，由核糖、核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，因此能储存遗传信息。磷酸、碱基共同组成核苷酸，因此能储存遗传信息。 在在RNA与与DNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互补配对碱基互补配对原则原则”，因，因RN

7、A中没有中没有T，DNA中没有中没有U，所以当，所以当RNA与与DNA有关系时，有关系时，U与配对。与配对。 RNA一般是单链，而且比一般是单链，而且比DNA短，因此能短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 3、RNA适于做适于做DNA的信使的原因：的信使的原因：DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？的呢？转录：转录：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，的一条链为模板， 按照碱基互补配对的原则合成按照碱基互补配对的原则合成mRNAmRNA的过程的过程 DNA的遗传信息是怎么传给 mRNA的？转录：转录：在在_

8、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。细胞核细胞核一条链一条链模板模板碱基互补配对碱基互补配对RNARNA场所：场所： 主要在细胞核主要在细胞核 过程：过程：4 4步步: :解旋、解旋、碱基互补配对、碱基互补配对、连接、释放连接、释放 条件条件模板：模板：酶：酶：原料：原料：能量：能量： 结果：结果：概念：在概念：在细胞核细胞核中，以中，以DNA的一条链的一条链为模板，合成为模板，合成mRNA的过程的过程。DNADNA的一条链的一条链游离的四种核糖核苷酸游离的四种核糖核苷酸ATPATPDNADNA解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶等聚合酶等形成

9、一条形成一条mRNAmRNA4. 遗传信息的转录遗传信息的转录DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T TCATG A TT A以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNADNADNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T UUGGACUGCUGAAG T AC A A A T AGCUGACGGUUU DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AUAU；TCTC；CGCG；TATARNA RNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU 组成组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接

10、起来的核糖核苷酸一个个连接起来AG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的 mRNA mRNA 链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上RNARNADNADNA mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程的历程翻译翻译。 转录的定义：转录的定义：在细胞

11、核中，以在细胞核中，以DNA的一的一条链为模板，合成条链为模板，合成mRNA的过程的过程。转录的场所：转录的场所：细胞核细胞核。转录的模板：转录的模板：DNA分子的一条链分子的一条链。转录的原料：转录的原料：四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸。转录的条件：转录的条件：模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶。转录时的碱基配对：转录时的碱基配对：转录的产物：转录的产物：mRNA。DNARNAA T C GU A G CGC、CG、TA、AUDNAmRNA想一想想一想1. 转录的场所一定是细胞核吗？产物一定转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是是mRNA吗？吗？含有含有DNA的部位均可转录。的部位均可转录

12、。产物产物mRNA、 tRNA、 rRNA等等特别提醒：特别提醒：（1 1）转录的基本单位是基因，而不是整个）转录的基本单位是基因，而不是整个DNADNA分子。分子。（2 2） 在真核细胞内，转录出来的在真核细胞内，转录出来的RNARNA需要经需要经过加工才能具有生物活性。过加工才能具有生物活性。类别类别项目项目 复制复制 转录转录场所场所解旋解旋模板模板原料原料酶酶特点特点信息传信息传递方向递方向产物产物细胞核细胞核只解有遗传效应的片段只解有遗传效应的片段只有只有DNA的一条链的一条链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、 RNA聚合酶聚合酶边解旋边转录边解旋边转录一条单链的一条

13、单链的mRNA细胞核细胞核完全解旋完全解旋DNA的两条链的两条链四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶半保留复制、边解旋边复制半保留复制、边解旋边复制子代子代DNADNA DNADNA mRNA课堂练习：课堂练习： 1细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构 层次是层次是 ADNA染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因 B染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA基因基因 CDNA染色体染色体基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸 D染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸D2DNA分子的解旋发生在分子的解旋发生在 过程中过程

14、中 A复制复制 B转录转录 C翻译翻译 D复制和转录复制和转录D3. 对于下列图解，正确的说法有对于下列图解，正确的说法有()。 表示DNA复制过程表示转录过程 共有5种碱基共有8种核苷酸 共有5种核苷酸A均代表同一种核苷酸A B C DC4.4.如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过程中的如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放大示意图。对此分析合理的是大示意图。对此分析合理的是 A图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所示过程图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所示过程主要发生于细胞质内主要发生于细胞质内

15、B图中催化图甲、乙所示两过程的酶图中催化图甲、乙所示两过程的酶1、酶、酶2和酶和酶3是相是相同的同的C图丙中图丙中a链为模板链，链为模板链，b链为转录出的子链链为转录出的子链D图丙中含有两种单糖、五种碱基、五种核苷酸图丙中含有两种单糖、五种碱基、五种核苷酸 C5一个一个DNA分子可以转录出多少种多少个分子可以转录出多少种多少个 mRNA A一种一个一种一个 B一种多个一种多个 C多种多个多种多个 D无数种无数个无数种无数个C6mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧的尿嘧 啶，则转录该啶，则转录该mRNA的的DNA分子上腺嘌分子上腺嘌 呤占碱基总数的呤占碱基总数的 A50% B25%

16、C30% D35%C二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译（一）翻译（一）翻译 1 1概念：概念： 以以信使信使RNARNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序为模板，合成具有一定氨基酸顺序 的的蛋白质蛋白质的过程叫做翻译。的过程叫做翻译。 2 场所：细胞质中的场所：细胞质中的核糖体核糖体？ 蛋白质是由蛋白质是由20种氨基酸组成的，而信使种氨基酸组成的，而信使RNA上的碱基只有上的碱基只有四种四种（A、G、C、U），），那么，这四种碱基是怎样决定蛋白质上的那么，这四种碱基是怎样决定蛋白质上的20种氨基酸的呢？种氨基酸的呢？4种碱基只能决定种碱基只能决定4种氨基酸，种氨基酸，4 41 1=4=4。二个碱

17、基编码一个氨基酸最多只能编码二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，种，42=16。三个碱基决定一个氨基酸只能决定三个碱基决定一个氨基酸只能决定6464种，种，4 43 3=64=64，足够有余。，足够有余。如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的出构成蛋白质的2020种氨基酸？种氨基酸？如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，4 4种碱基能决定多少种氨基酸种碱基能决定多少种氨基酸 密码子与反密

18、码子密码子与反密码子 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的上决定氨基酸的三个相邻三个相邻 的的碱基。碱基。mRNA 遗传密码的特性：遗传密码的特性： 1、起始密码子： AUG GUG 2、终止密码子： UAG UAA UGA ，不编码氨基酸。 3、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。 4、通用性：通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表几乎所有的生物共用一套密码子表。 5、简并性简并性：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。1.1.地球上几乎所有的生物都地球上几乎所

19、有的生物都共用一套密码子共用一套密码子，这一，这一事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘亲缘关系关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一。在本质上是统一。2.从密码的简并性我们能认识到；如果密码子中的一个从密码的简并性我们能认识到；如果密码子中的一个 碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（GAUGAC都决定天冬氨酸），这就都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定

20、保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化 。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？反密码子：反密码子：tRNA上可以与mRNA上的密码子相互配对的3个碱基。A A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸转运转运 RNAGU UAA UA U CmRNA反密码子反密码子密码子密码子tRNA“搬运工搬运工” 游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的合成蛋白质的“生产线生产线-核糖体核糖体”上？上？AC U 天门冬天门冬酰氨酰

21、氨一共有多少种tRNA?反密码子反密码子与密码子相互配对与密码子相互配对,转运的氨转运的氨基酸由配对的密码子决定基酸由配对的密码子决定每种每种tRNA只能识别并转运只能识别并转运一种特定的氨基酸一种特定的氨基酸!决定氨基酸的密码子有决定氨基酸的密码子有61种种,所以所以tRNA 有有61种种翻 译细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸ATP、酶、酶 、转运转运RNARNA（tRNAtRNA）GC、CG、mRNA蛋白质蛋白质ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸核糖体核糖体ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天门

22、冬天门冬氨酸氨酸ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAU A CAC UAUG甲硫氨甲硫氨酸酸天门冬天门冬氨酸

23、氨酸异亮氨酸异亮氨酸mRNAmRNAtRNAtRNA氨基酸氨基酸核糖体核糖体一个一个mRNA分子上结合多个核糖体，分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链同时合成多条肽链DNADNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使了信使RNARNA中中 的排列顺序，进而决定的排列顺序，进而决定 的的排列顺序，最终决定了排列顺序，最终决定了 的的结构和功能特异常。结构和功能特异常。核糖核苷酸核糖核苷酸/密码子密码子氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质从基因的表达过程可以看出：从基因的表达过程可以看出：ACUGGAUCUmRNA转录转录DNADNAACTGGATC TTGACCTAG

24、A密码子ACU GGA UCUtRNAUGA CCU AGA苏氨酸甘氨酸丝氨酸 翻翻 译译蛋白质肽键 肽键课堂巩固课堂巩固蛋白质中氨基酸数目与蛋白质中氨基酸数目与mRNAmRNA、DNADNA中碱基数目的关系中碱基数目的关系1 1、如果某蛋白质中有、如果某蛋白质中有n n个氨基酸，则指导该个氨基酸，则指导该蛋白质合成的蛋白质合成的mRNAmRNA的碱基数目为的碱基数目为 ，控制该蛋白质合成的控制该蛋白质合成的DNADNA（基因）中的碱基（基因）中的碱基数目为数目为 。3n3n6n6n 比例是比例是_136136 转录和翻译的关键是遵守碱基互补配对原则碱基互补配对原则，同时注意RNA与DNA中有一个嘧啶不同。 （1）转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/21/2。基因模板上的A+T与RNA分子中的U+A相等。 （2）翻译过程中，信使RNA中每三个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目1/31/3 。 （3）基因中碱基数目：RNA分子中的碱基数目：蛋白质分子中氨基酸的数之比为6：3：1 。 总总 结结阶段项目转录翻译定义模板原料特点遗传信息传递方向产物实质在在细胞核细胞核中，以中，以DNADNA的一的一条链为模板合成