第四章基因的表达--基因指导蛋白质的合成

1、你的蛋白你的蛋白质表达的质表达的真好！真好！哪里哪里，那是哪里哪里，那是因为爹妈给的基因为爹妈给的基因好啊！因好啊！ 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_者者性状的形成离不开性状的形成离不开_的作用的作用_控制生物体的性状控制生物体的性状基因基因通过指导通过指导的合成来控制生物的性状！的合成来控制生物的性状！承担承担蛋白质蛋白质基因基因蛋白质蛋白质DNA主要在细胞核蛋白质的合成在细胞质（核糖体）进行指导科学研究：该实验我们能得到什么样的结论？ 1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入RNA酶分

2、解细胞中的RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。 RNA与蛋白质合成有关与蛋白质合成有关那么我们先了解那么我们先了解RNADNARNA脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖比较项目比较项目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脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖A T C GA T C GA U C GA U C G多为双链结构多为双链结构多为单链结构多为单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质1 1、细胞核中的、细

3、胞核中的DNADNA如何指导细胞质中的蛋白质的合成如何指导细胞质中的蛋白质的合成mRNAmRNA是是DNA上遗传信息的传递者。上遗传信息的传递者。2、mRNA为什么叫做信使为什么叫做信使RNA？它是谁的信使？它是谁的信使？为什么为什么mRNAmRNA适于作适于作DNADNA的信使？（课本的信使？（课本P62P62）1 1、mRNAmRNA也是由也是由核苷酸核苷酸连接而成，也能连接而成，也能储存遗传信息储存遗传信息。2 2、mRNAmRNA一般为一般为单链单链，比，比DNADNA短，能通过短，能通过核孔核孔，从，从细胞细胞核核转移到转移到细胞质细胞质中。中。3 3、mRNAmRNA与与DNADN

4、A的关系中，也遵循的关系中，也遵循碱基互补配对原则，碱基互补配对原则，因此以因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。问题：在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情问题：在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？况？GC、CG、TA、(一)遗传信息的转录.DNA(DNA(基因基因) )mRNAmRNA转录转录在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，按的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成照碱基互补配对的原则合成RNARNA的过程，的过程，叫做转录。叫做转录。TCATG A TT AAG T AC A A A T DNA的平面结构图AG

5、T AC A A A T AGCUGACGGUUUAG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU U AAG T AC A A A T GCGCGGU UAU U

6、A UAG T AC A A A T GGCGGU UAU U A U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU U A U CmRNADNA(DNA(基因基因) )RNARNA转录转录基基因因指指导导蛋蛋白白质质合合成成的的过过程程（1 1）DNADNA的两条链一起被转录吗？的两条链一起被转录吗？（2 2）DNADNA链完全解开吗？链完全解开吗？（3 3）DNADNA链上的信息被转录之后，两条链会重新链上的信息被转录之后，两条链会重新 进行双螺旋吗？进行双螺旋吗？（4 4） mRNAmRNA在哪里合成，在哪里合成， 又被运输到哪里？又被运输到哪里？转录细胞核细胞核核糖核苷酸核糖

7、核苷酸DNA的一条链的一条链mRNAATP、酶、酶GC、CG、TA、DNAmRNA过程过程: :解旋、合成解旋、合成A AT TT TC CA AG GA AT TG GT TA AA AG GT TC CT TA AC CDNADNAa a链链b b链链A AU UU UC CA AG GA AU UG G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P P6565思考与讨论思考与讨论2 21、遗传信息：遗传信息蕴藏在核酸的、遗传信息：遗传信息蕴藏在核酸的碱基碱基排列顺序中排列顺序中2、转录：经过转录，遗传信息已传递到、转录：经过转录，遗传信息已传

8、递到mRNA中，中， 之后之后mRNA中的遗传信息还需再中的遗传信息还需再传递到蛋白质中。传递到蛋白质中。3、氨基酸是蛋白质的基本组成单位，、氨基酸是蛋白质的基本组成单位， 不同不同蛋白质其氨基酸的种类排列顺序都不相同。蛋白质其氨基酸的种类排列顺序都不相同。mRNA中的碱基排列顺序与氨基酸的种类、中的碱基排列顺序与氨基酸的种类、数量和排列顺序之间一定存在某种对应关系。数量和排列顺序之间一定存在某种对应关系。氨基酸的世界怎么能听得懂核糖核苷酸的语言？氨基酸的世界怎么能听得懂核糖核苷酸的语言？翻译翻译遗传信息的翻译：游离在细胞质中的各种氨基遗传信息的翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以酸，就以m

9、RNA为模板合成具有一定为模板合成具有一定氨基酸顺氨基酸顺序序的蛋白质的蛋白质 谁来承担谁来承担“翻译翻译”这个角色呢？这个角色呢？细胞质中游离的氨基酸怎么就依次细胞质中游离的氨基酸怎么就依次送到合成蛋白质的生产线了呢？送到合成蛋白质的生产线了呢？翻翻 译译A A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门天门冬酰氨冬酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNAtRNA的一端运载着氨基酸的一端运载着氨基酸tRNA“搬运工搬运工”tRNAtRNA另一端含有三个碱基（反密码子），可另一端含有三个碱基（反密码子），可以与以与mRNAmRNA上的上的3 3个碱基（密码子）互补配对个碱基（密码子）互补配对t RNA搬运工

10、、译员搬运工、译员反密码子反密码子 tRNAtRNA的一端运载着氨基酸的一端运载着氨基酸判断：判断：1 1、tRNAtRNA上只有三个碱基。上只有三个碱基。mRNAmRNA上上决定一个氨基酸的决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子: :UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子 密码子和反密码子之间的碱基互补配对的密码子和反密码子之间的碱基互补配对的方式为：方式为：A-T,G-C,T-A,C-G. 判断题判断题A-U,G-C,U-A,C-G DNA(DNA(基因基因) )蛋白质蛋白质RNARNA转录转录翻译翻译基基因因指指导导蛋蛋白白质质合合

11、成成的的过过程程翻译小结翻译小结定义定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNAmRNA为模板为模板合合 成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。原料：原料：_多种氨基酸多种氨基酸场所：场所：_条件条件:_细胞质中的核糖体细胞质中的核糖体模板：模板：_产物：产物：_遗传信息传递方向：遗传信息传递方向：_mRNAmRNA蛋白质蛋白质mRNAmRNA蛋白质蛋白质工具工具: : tRNAtRNA酶，酶，ATPATP、模板、原料、模板、原料P67P67小字部分小字部分o DNADNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4种碱基，而组成生物

12、体种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有蛋白质的氨基酸有2020种。矛盾：这种。矛盾：这4 4种碱基种碱基是怎样决定蛋白质的是怎样决定蛋白质的2020种氨基酸的？种氨基酸的？o 碱基与氨基酸之间的对应关系是由碱基与氨基酸之间的对应关系是由mRNAmRNA上上3 3个相邻的碱基（即密码子）来决定一个个相邻的碱基（即密码子）来决定一个氨基酸。氨基酸。o 为什么必须是为什么必须是3 3个？一个两个可以吗？个？一个两个可以吗？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

13、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UCAGUUUU苯丙氨酸苯丙氨酸UUC苯丙氨酸苯丙氨酸UUA亮氨酸亮氨酸UUG亮氨酸亮氨酸UCU丝氨酸丝氨酸UCC

14、丝氨酸丝氨酸UCA丝氨酸丝氨酸UCG丝氨酸丝氨酸UAU酪氨酸酪氨酸UAC酪氨酸酪氨酸UAA终终止止UAG终止终止UGU半光氨酸半光氨酸UGC半光氨酸半光氨酸UGA终止终止UGG色氨酸色氨酸UCAGCCUU亮氨酸亮氨酸CUC亮氨酸亮氨酸CUA亮氨酸亮氨酸CUG亮氨酸亮氨酸CCU脯氨酸脯氨酸CCC脯氨酸脯氨酸CCA脯氨酸脯氨酸CCG脯氨酸脯氨酸CAU组氨酸组氨酸CAC组氨酸组氨酸CAA谷氨酰胺谷氨酰胺CAG谷氨酰胺谷氨酰胺CGU精氨酸精氨酸CGC精氨酸精氨酸CGA精氨酸精氨酸CGG精氨酸精氨酸UCAGAAUU异亮氨酸异亮氨酸AUC异亮氨酸异亮氨酸AUA异亮氨酸异亮氨酸AUG甲硫氨酸甲硫氨酸(起始密

15、码起始密码)ACU苏氨酸苏氨酸ACC苏氨酸苏氨酸ACA苏氨酸苏氨酸ACG苏氨酸苏氨酸AAU天冬酰胺天冬酰胺AAC天冬酰胺天冬酰胺AAA赖氨酸赖氨酸AAG赖氨酸赖氨酸AGU丝氨酸丝氨酸AGC丝氨酸丝氨酸AGA精氨酸精氨酸AGG精氨酸精氨酸UCAGGGUU缬氨酸缬氨酸GUC缬氨酸缬氨酸GUA缬氨酸缬氨酸GUG缬氨酸缬氨酸（起始密码）（起始密码）GCU丙氨酸丙氨酸GCC丙氨酸丙氨酸GCA丙氨酸丙氨酸GCG丙氨酸丙氨酸GAU天冬氨酸天冬氨酸GAC天冬氨酸天冬氨酸GAA谷氨酸谷氨酸GAG谷氨酸谷氨酸GGU甘氨酸甘氨酸GGC甘氨酸甘氨酸GGA甘氨酸甘氨酸GGG甘氨酸甘氨酸UCAG20种氨基酸的遗传密码字典

16、密码子总数是 种，但决定氨基酸的密码子是 种。6164判断题判断题 一种密码子可以决定多种氨基酸。 一种氨基酸只能由一种密码子来决定。 一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可由多种不同的密码子决定。 P65 思考与讨论mRNAmRNA信使信使tRNAtRNA转运转运rRNArRNA核糖体核糖体蛋白质蛋白质rRNArRNA核糖体核糖体tRNAtRNAmRNAmRNARNA种类1、判断题、判断题 （1）翻译过程中）翻译过程中 ，mRNA可沿着核糖体移动。可沿着核糖体移动。 （2） 转运转运RNA能识别信使能识别信使RNA上的密码子。上的密码子。 （3）转运）转运RNA转运氨基酸到细胞核内。转

17、运氨基酸到细胞核内。 2 2、根据转录和翻译过程填充、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RNARNA 氨基酸氨基酸 丙氨酸（密码丙氨酸（密码 GCA GCA ） C C A A C C G G T T G G C C A A C C G G U U3、判断下列名词分别位于哪一种物质上：、判断下列名词分别位于哪一种物质上： 基因基因 （ ） 遗传信息遗传信息 （ ） 密码子密码子 （ ） 反密码子反密码子 （ ） 遗传密码遗传密码 （ ）DNADNAmRNAtRNAmRNA 遗传信息、遗传密码与蛋白质合成的关系遗传信息、遗传密码与蛋白质合成的关系

18、DNARNA蛋白质蛋白质/多肽多肽1366n3nn遗传信息：遗传信息：基因基因中脱氧核苷酸中脱氧核苷酸的排列顺序的排列顺序遗传密码：遗传密码：mRNA中核糖核中核糖核苷酸的排列顺苷酸的排列顺序序碱基数碱基数/核糖核糖核苷酸数核苷酸数碱基数碱基数/脱氧脱氧核苷酸数核苷酸数氨基酸数氨基酸数肽键数肽键数n- 1（一条链）（一条链）n-m（m条链）条链）0结论:基因的碱基 信使RNA的碱基 氨基酸 =6 3 1表表 DNA的复制、转录、翻译比较的复制、转录、翻译比较DNA复制复制转录转录翻译翻译场所场所模板模板原料原料其他其他条件条件产物产物碱基碱基互补互补配对配对 细胞核细胞核 细胞核细胞核 核糖体核糖体DNA两两条链条链DNA一一条链条链 mRNA四种四种脱氧核苷酸脱氧核苷酸 四种四种核糖核苷酸核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸ATP 解旋酶解旋酶 DNA聚合酶聚合酶ATP 解旋酶解旋酶 RNA聚合酶聚合酶ATP tRNA 酶酶两个两个DNA分子分子 RNA 多肽链多肽链AT GC TA CGAU GC TA CGAU GC UA CG1.在所学过的知识中，可以体现出在所学过的知识中，可以体现出“碱基互碱基互补配对原则补配对原则”的地方有哪几个？的地方有哪几个？DNA的结构；的结构； DNA的复制；的复制；DNA的转录；的转录； 遗传密码