从基因到蛋白质

1、从基因到蛋白质 思考：为什么子女长的像自己的父母思考：为什么子女长的像自己的父母？是因为子代获得了亲代复制的一是因为子代获得了亲代复制的一份份DNADNA的缘故的缘故 DNADNA的基本功能的基本功能1 1、通过复制，在后代的传种接代中传、通过复制，在后代的传种接代中传递遗传信息递遗传信息2 2、在后代的个体发育过程中，使遗传、在后代的个体发育过程中，使遗传信息得以表达信息得以表达现代遗传学认为：现代遗传学认为：生物的性状是有基生物的性状是有基因控制的因控制的一一.基因的概念基因的概念基因：是决定生物性状的遗传物基因：是决定生物性状的遗传物质的基本单位，是有质的基本单位，是有遗传效应遗传效应的

2、的DNADNA片段片段每个基因有特定的每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，脱氧核苷酸排列顺序，它代表着它代表着遗传信息。遗传信息。基因、染色体、 DNA 三者有什么关系呢？功能上：功能上：控制生物性状的控制生物性状的遗传物质结构、功能遗传物质结构、功能的基本单的基本单位。位。本质上本质上（与（与DNA的关系）：的关系）：具有遗传效应的具有遗传效应的DNA片段。片段。 位置上位置上（与染色体的关系）：（与染色体的关系）：在染色体上呈直线排列在染色体上呈直线排列。有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段控制生物的性状控制生物的性状?在染色体上在染色体上果蝇某一条染色体果蝇某一条染色体上的几个基因上的

3、几个基因基因基因 控制生物控制生物 性状性状 蛋白质蛋白质体现者体现者？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在细胞质进行质进行指导指导通过通过RNA问题：为什么问题：为什么RNA适于作适于作DNA的信使呢？的信使呢？（一）（一）RNA 与与DNA结构的比较：结构的比较：DNARNA结构结构组成基本单位组成基本单位碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶五碳糖五碳糖无机酸无机酸规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构脱氧核苷酸脱氧核苷酸腺腺(A)、鸟、鸟(G)嘌呤嘌呤胞胞(C)、胸腺、胸腺(T)嘧啶嘧啶脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸单链结构单

4、链结构核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖磷酸磷酸腺腺(A)、鸟、鸟(G)嘌呤嘌呤胞胞(C)、尿、尿(U)嘧啶嘧啶问题：问题：RNA为什么适合作为信使？为什么适合作为信使？（二）（二）RNA的种类：的种类： 信使信使RNA（mRNA） 转运转运RNA（tRNA）核糖体核糖体RNA（rRNA）由由DNA转录来的，有遗传密码。转录来的，有遗传密码。运载特定的氨基酸，有反密码子。运载特定的氨基酸，有反密码子。参与核糖体的构成。参与核糖体的构成。D问题：问题：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：在细胞核内，以转录：在细胞核内，以DNADNA的一的一条链为模板，按照碱基互补配

5、对条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成的原则合成RNARNA的过程。的过程。基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成TCATG A TT AAG T AC A A A T DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNADNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNAAG 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 AGCGA

6、CGGUUUU 组成组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来AG 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 UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T

7、 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 作为转录模板的是作为转录模板的是DNA一条或两条链？一条或两条链？是整条链或是片段？是整条链或是片段？ADNATGCACUGRNA关于模板链：关于模板链：AT C GAG CGA G T CTT C G T C AATCGATGACATC GGCDNA说说明明UC GCU A G CRNARNA DNA两条链中只有一条链是有意义链，另一条为无两条链中只有一条链是有意义链，另一条为无意义链，到底哪条链是有意义链不是固定不变

8、的。意义链，到底哪条链是有意义链不是固定不变的。 作为模板的只是作为模板的只是DNA链中的某个片段链中的某个片段基因；基因；基因基因1 1基因基因2 2 基因的两条链中，一条是有意义链，另一条是基因的两条链中，一条是有意义链，另一条是 无意义链。无意义链。abAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 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转转 录录细胞核细胞核核糖核苷酸核糖核苷酸DNA

9、的一条链的一条链mRNAATP、酶、酶GC、CG、TA、DNAmRNA转录与复制的比较：转录与复制的比较：复复 制制 转转 录录场所场所解旋解旋模板模板酶酶能量能量配对配对原料原料产物产物细细 胞胞 核核完全解旋完全解旋只解有遗传效应的片段只解有遗传效应的片段亲代亲代DNA的两条链的两条链基因基因的一条链（信息链）的一条链（信息链） 解旋酶、聚合酶等解旋酶、聚合酶等ATPAT GC AU GC 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸两个相同的两个相同的DNAm mRNA翻译：在细胞质中的核糖体上翻译：在细胞质中的核糖体上, ,以以mRNAmRNA为模板为模板, ,tRNAtR

10、NA为运载工具，为运载工具，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。的过程。基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成运载工具：运载工具：转运转运RNA(tRNA)注意：一种注意：一种tRNA只只能携带一种氨基酸能携带一种氨基酸？甲硫氨酸CUA1、起始阶段：、起始阶段：mRNA、tRNA与核与核糖体相结合。糖体相结合。2、延伸阶段：携带、延伸阶段：携带着特定的氨基酸的着特定的氨基酸的tRNA按照碱基配补按照碱基配补原则，识别并进入第原则，识别并进入第二阶段。二阶段。3、终止阶段：多肽、终止阶段：多肽链合成并被释放链合成并被释放。翻译细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mR

11、NA蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸ATP、酶、酶 、转运转运RNARNA（tRNAtRNA）GC、CG、mRNA蛋白质蛋白质转录与翻译的比较：转录与翻译的比较：转转 录录翻翻 译译场所场所模板模板酶酶能量能量配对配对原料原料产物产物细胞核细胞核细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）基因的一条链（信息链）基因的一条链（信息链）mRNA上的遗传密码上的遗传密码ATPAU GC AU GC 四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸约二十种氨基酸约二十种氨基酸信使信使RNA、转运、转运RNA多肽链多肽链解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶缩合酶缩合酶基因控制蛋白质合成的过程基因控制蛋白质合成的过程DNADNA的遗传信息的遗传信

12、息mRNAmRNA的遗传信息的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序蛋白质的氨基酸排列顺序mRNA：蛋白质：蛋白质：决定决定决定决定决定决定?种?种4种20种 讨论： 一个氨基酸的编码知识点： 人体正常的生理活动需要2020种氨基酸种氨基酸 其中8种为人体必须氨基酸（不可由其他氨基酸转化得来）： 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、缬氨酸。三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，43=64密码子：密码子：mRNA上决上决定一个氨基定一个氨基酸的三个相酸的三个相邻的碱基。邻的碱基。密码子密码子密码子密码子密码子密码子U U A G AUA U C a、一种一种氨基酸可以

13、和多个多个密码子相对应 b、一个一个密码子只和一种一种氨基酸相对应 c、三个终止密码：UAA、UAG、UGA；一个起始密码子：一个起始密码子：AUG遗传密码子的特性：遗传密码子的特性： 1.一个密码子，决定一个特一个密码子，决定一个特定的氨基酸；定的氨基酸； 2.一种氨基酸可能有几个密一种氨基酸可能有几个密码子（简并性）码子（简并性）。在一定程在一定程度上能防止由于碱基的改变度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。而导致的遗传信息的改变。 3.有有3个终止密码子，没有对应的氨基个终止密码子，没有对应的氨基酸，所以，在酸，所以，在64个遗传密码子中，能个遗传密码子中，能决定氨基酸的遗传密

14、码子只有决定氨基酸的遗传密码子只有61个。个。4.通用性：地球上几乎所有的生物共用通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。一套密码子表。A A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬天冬 氨酸氨酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸 反密码子反密码子每个每个tRNA的一端是携带氨基酸的部位，的一端是携带氨基酸的部位，另一端是有另一端是有3个碱基，个碱基，每个每个tRNA上的这上的这3个碱基个碱基，都只能专一地与，都只能专一地与mRNA上的特定的上的特定的3个碱基配对，个碱基配对，称为反密码子称为反密码子核糖体核糖体起始密码起始密码密码子密码子密码子密码子密码子密码子密码子密码子终止密码终止密码对翻译过程的理

15、解对翻译过程的理解： U A CUAGAAUACAGUCACCGGAUmRNA甲硫氨酸甲硫氨酸 U A U C U G U A C密密 码码 子子反密码子反密码子碱基互补配对碱基互补配对起始密码起始密码DNA、mRNA的碱基和氨基酸的数量关系的碱基和氨基酸的数量关系结论结论:C G TGCAC A TG C A C TG G TADNA谷氨酸谷氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸C G UGGAC A UmRNAG C A C U G G U AtRNA氨基酸序列氨基酸序列基因的碱基基因的碱基 信使信使RNARNA的碱基的碱基 氨基酸氨基酸 = =6 3 1思考：思考： 当某当某DNA碱基

16、发生改变，是否一定碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？会导致生物性状发生改变？ 不一定。不一定。 因为发生改变的碱基可能有以下两因为发生改变的碱基可能有以下两种情况：种情况： 1、该碱基位于、该碱基位于DNA无效片段上；无效片段上； 2、该碱基改变后形成的密码子与原、该碱基改变后形成的密码子与原 来的密码子决定同一种氨基酸来的密码子决定同一种氨基酸基因对性状的控制基因对性状的控制 性状：生物形态结构和生理特征，由蛋白 质体现。酶的合成：白化病酶的合成：白化病 根本原因：基因异常导致酪氨酸酶不 能合成 直接原因：体内缺少酪氨酸酶蛋白质分子的结构：蛋白质分子的结构： 镰刀型贫血症镰刀型贫

17、血症RNA复制复制20世纪世纪70年代，科学家发现烟草花叶病病毒在环境条年代，科学家发现烟草花叶病病毒在环境条件适宜的夏季没有件适宜的夏季没有DNA而只有而只有RNA！显然，此时的！显然，此时的烟草花叶病病毒是以烟草花叶病病毒是以RNA为遗传物质的！为遗传物质的！烟草花叶病病毒能够正常繁殖，说明烟草花叶病病毒能够正常繁殖，说明RNA也是可以进也是可以进行复制的。当然，行复制的。当然，RNA的复制也遵循碱基互补配对的复制也遵循碱基互补配对原则。原则。RNA复制复制20世纪世纪70年代，科学家发现烟草花叶病的病毒在环境年代，科学家发现烟草花叶病的病毒在环境条件适宜的夏季没有条件适宜的夏季没有DNA

18、而只有而只有RNA！显然，烟草！显然，烟草花叶病病毒是以花叶病病毒是以RNA为遗传物质的！为遗传物质的！烟草花叶病病毒能够正常繁殖，说明烟草花叶病病毒能够正常繁殖，说明RNA也是可以进也是可以进行复制的。行复制的。RNA复制复制RNA复制复制通过通过RNARNA复制，繁殖出大量的复制，繁殖出大量的RNARNA型病毒！型病毒！逆转录逆转录科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有RNA的的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又具有具有DNA了。显然，这些了。显然，这些DNA是以是以RNA为模板合为模板合成的。

19、成的。以以RNA为模板合成为模板合成DNA的过程叫的过程叫“逆转录逆转录”，这，这，需要逆转录酶来催化它。需要逆转录酶来催化它。以以RNARNA为模板合成的为模板合成的DNADNA单链单链逆转录逆转录科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有RNA的的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又有有DNA了。显然，这些了。显然，这些DNA是以是以RNA为模板合成的为模板合成的以以RNA为模板合成为模板合成DNA的过程叫的过程叫“逆转录逆转录”，这，需，这，需要逆转录酶来催化它。要逆转录酶来催化它。逆转录逆转录科学

20、家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有科学家们同时还发现，在环境适宜的夏季只有RNA的的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又有有DNA了。显然，这些了。显然，这些DNA是以是以RNA为模板合成的为模板合成的以以RNA为模板合成为模板合成DNA的过程叫的过程叫“逆转录逆转录”，这，需，这，需要逆转录酶来催化它。要逆转录酶来催化它。DNADNA双螺旋双螺旋逆转录逆转录DNADNA双螺旋双螺旋然后，双螺旋的然后，双螺旋的DNADNA又可以进行多次的复制！又可以进行多次的复制！逆转录逆转录通过通过DNADNA复制，繁殖出大量复制，繁殖出大量DNADNA型病毒。型病毒。绝大多数生物的遗传物质是DNA，极少数生物的遗传物质是RNA或RNA和DNA。遗传物质都能通过复制将遗传信息遗传给后代，并通过控制蛋白质的合成控制