yong41基因控制蛋白质的合成

1、第第4章章 基因的表达基因的表达电影电影 侏罗纪公园侏罗纪公园思考：电影中的科学家是怎么使已思考：电影中的科学家是怎么使已 灭绝的恐龙复活的？灭绝的恐龙复活的？利用恐龙的利用恐龙的DNA使恐龙的基因表达出使恐龙的基因表达出来来,表现恐龙的特性表现恐龙的特性,才是恐龙的复活。才是恐龙的复活。 在基因表达的时候在基因表达的时候,基因基因(DNA)就像一张蓝图，生就像一张蓝图，生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的，因为蛋物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的，因为蛋白质是生命活动的主要承担者（或体现者），基因对白质是生命活动的主要承担者（或体现者），基因对性状的控制，是通过控制蛋白质的合成来实现

2、的。性状的控制，是通过控制蛋白质的合成来实现的。 问：基因（问：基因（DNA）在细胞核中，而蛋白）在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质的核糖体上进行的，在质合成是在细胞质的核糖体上进行的，在细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白质的合成呢？两者如何联系起来的呢？质的合成呢？两者如何联系起来的呢？ 推测：在推测：在DNA和蛋白质之间，有一种中和蛋白质之间，有一种中间物质能够作为间物质能够作为传达传达DNA信息的信使信息的信使。科学家发现此物质就是科学家发现此物质就是RNA。 思考与讨论思考与讨论1. 细胞核中细胞核中DNA如何指导细胞质中蛋白质的合如何指导细胞质中

3、蛋白质的合成？在成？在DNA和蛋白质之间，充当信使的是谁？和蛋白质之间，充当信使的是谁？2. RNA与与DNA有哪些区别？有哪些区别？3.RNA有几种类型？有几种类型？一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录种类种类比较比较 核酸种类核酸种类结构比较结构比较基本单位基本单位化化学学组组成成 碱碱基基嘌嘌呤呤嘧嘧啶啶五碳糖五碳糖无机酸无机酸DNARNA 双链结构双链结构单链结构，有三种类型：单链结构，有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA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（四种）腺嘌呤（腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（）、鸟嘌呤（G） 腺嘌呤（腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（）、鸟嘌呤（

4、G)胞嘧啶（胞嘧啶（C）、）、胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（胞嘧啶（C）、）、尿嘧啶（尿嘧啶（U）脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸1.RNA 与与DNA结构的比较：结构的比较：例例1 1 烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？种类和碱基种类各有多少？烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4 4种，碱种，碱基种类有基种类有4 4种。种。烟草中的核苷酸种类有烟草中的核苷酸种类有8 8种，碱基种类有种，碱基种类有5 5种。种。图图4-3三种三种RNA示意图示意图 2. RNA的在细胞中有三种：的在细胞中有三种：

5、mRNA（信使（信使RNA），），tRNA（转运（转运RNA），），rRNA（核糖体（核糖体RNA）转转 录录翻翻 译译 第一、先按照第一、先按照DNA分子结构合分子结构合成出一份成出一份“副本副本” -mRNA； 因为因为DNA和和RNA都是由核苷酸都是由核苷酸所组成的化合物，两者都用基本一所组成的化合物，两者都用基本一样的样的“字母字母”来编码，文字相同来编码，文字相同 由于由于RNA和蛋白和蛋白质的结构不同，组成质的结构不同，组成的的“文字文字”不同。不同。 第二、由第二、由“副本副本”指导合成蛋白质。指导合成蛋白质。 基因控制蛋白质的合成是通过基因控制蛋白质的合成是通过两个步骤两个步骤

6、完成的。因完成的。因DNA分分子和蛋白质分子的遗传信息是不同的。子和蛋白质分子的遗传信息是不同的。DNA（基因）的遗传信（基因）的遗传信息是息是脱氧核苷酸的排列顺序脱氧核苷酸的排列顺序，而蛋白质的，而蛋白质的“遗传信息遗传信息”是是氨基氨基酸的排列顺序酸的排列顺序。DNA细胞核细胞核（一）过程：（一）过程：A内容内容条件条件1、 DNA解旋酶解旋酶1、DNA双链解旋双链解旋2、碱基配对、碱基配对;3、聚合、聚合;3、原料：、原料：核糖核苷酸核糖核苷酸4、RNA聚合酶聚合酶ACUGCUG2、模板：、模板： DNA一条链一条链RNA是是整条整条DNA或者某或者某片段片段解旋？解旋？DNATGCA（

7、二）模板链：（二）模板链： 作为转录模板的是作为转录模板的是DNA一条一条或或两条两条链？是链？是整条整条链或链或是是片段片段？ADNATGCACUGRNA（三）模板链：（三）模板链：AT C GAG CGA G T CTT C G T C AATCGATGACATC GGCDNAUC GCU A G CRNARNA基因基因基因基因遗传信息遗传信息遗传信息遗传信息不同的基因模板链一定相同吗？不同的基因模板链一定相同吗？对于特定的基因模板链一定吗？对于特定的基因模板链一定吗？AG T AC A A A T UCAUG U UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNAmRNAmRNA

8、在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T UCAUG U 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 例例22 信使信使RNA合成后，离开合成部位合成后，离开合成部位到达核糖体上，需要经过几层生物膜到达核糖体上，需要经过几层生物膜 （ ） A.1.1层层 B.2.2层层 C.3.3层层 D.0.0层层解解析析 信使信使RNA在细胞核转录形成后，经在细胞核转录形成后，经核孔核孔到达细到达细胞质与核糖体结合起来，胞质与核糖体结合起来，不不经过生物膜。经过生物膜。达标训练达标训练定义定义:转录的场所转录的场所:转录的模板转录的模板

9、:转录的原料转录的原料:转录的能量酶转录的能量酶:碱基配对原则碱基配对原则转录产物：转录产物：在细胞核中在细胞核中,以以DNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成 mRNA的过程的过程主要在细胞核主要在细胞核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ATP、酶（、酶（RNA聚合酶）聚合酶）DNA ： ATGCRNA ： UACGmRNA（五）转录与复制的比较：（五）转录与复制的比较：复制复制转录转录场所场所解旋解旋模板模板酶酶能量能量原则原则原料原料产物产物细细 胞胞 核核完全完全解旋解旋只解有只解有遗传效应遗传效应的片段的片段亲代亲代DNA的的两条两条链链 均为模板均为模板D

10、NA的的一条一条链（信息链）链（信息链） 某某片段片段为模板为模板解旋酶、聚合酶等解旋酶、聚合酶等ATPAT GCTA C GAU GC TA C G四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核苷酸四种核苷酸两个子代两个子代DNA信息信息RNA练习巩固：练习巩固：1.DNA分子的解旋发生在分子的解旋发生在_过程中。过程中。 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2.果蝇的遗传物质由果蝇的遗传物质由_种核苷酸组成。种核苷酸组成。 A.2 B.4 C.5 D.83.一个一个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 分子分子( ) A.一种一个一种一个 B

11、.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DBC4、 mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧啶，则转录该的尿嘧啶，则转录该 mRNA的的DNA分子上腺嘌呤占碱基总数的（分子上腺嘌呤占碱基总数的（ ）A .50 B. 25 C. 30 D .35C思考与讨论：思考与讨论：1、转录与、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗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？传信息的准确转录有什么意义？2、转录成的、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的

12、另一条链的另一条链的碱基的碱基 序列有哪些异同？序列有哪些异同？共同之处：均需要模板、均遵循碱基互补配对的原则。共同之处：均需要模板、均遵循碱基互补配对的原则。 碱基互补配对规律保证遗传信息传递的准确性。碱基互补配对规律保证遗传信息传递的准确性。转录成的转录成的RNA的碱基序列与模板的的碱基序列与模板的DNA单链的碱基序列之单链的碱基序列之间是互补配对的关系，与间是互补配对的关系，与DNA双链间的碱基互补配对不同的双链间的碱基互补配对不同的是，是，RNA链中与链中与DNA链的链的A配对的是配对的是U而不是而不是T。与。与DNA另另一条链的碱基序列基本相同，只是一条链的碱基序列基本相同，只是DN

13、A上的上的T的位置的位置RNA链链上是。上是。复习复习定义定义:转录的场所转录的场所:转录的模板转录的模板:转录的原料转录的原料:转录的能量酶转录的能量酶:碱基配对原则碱基配对原则转录产物：转录产物：在细胞核中在细胞核中,以以DNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成 mRNA的过程的过程主要在细胞核主要在细胞核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ATP、酶（、酶（RNA聚合酶）聚合酶）DNA ： ATGCRNA ： UACGmRNA（一）概念：（一）概念：细胞核细胞核核糖体核糖体细胞质细胞质DNAmRNA氨基酸氨基酸 怎样来完成怎样来完成运送氨基酸运送氨基酸?（二）密码

14、子（二）密码子概念：概念：mRNAmRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻碱基个相邻碱基6 6、遗传密码表、遗传密码表（三）遗传密码表：（三）遗传密码表：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UCAGU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

15、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（起始）甲硫氨酸（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门冬酰胺天门冬酰胺天门冬酰胺天门冬酰胺 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门冬氨酸天门冬氨酸天门冬氨酸天门冬氨酸 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（三）遗传密码的特点：（三）

16、遗传密码的特点：特点特点简并性：一种氨基酸可以有多个密码子简并性：一种氨基酸可以有多个密码子通用性：说明所有生物可能有共同的起源或在通用性：说明所有生物可能有共同的起源或在生命本质上是统一的生命本质上是统一的思考：思考：若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换，这种变化若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换，这种变化是否一定能反映到蛋白质结构上？是否一定能反映到蛋白质结构上？不一定，因为密码子有简并性。不一定，因为密码子有简并性。 P65思考与讨论题思考与讨论题 1、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 2、生物

17、都具有相同的遗传语言，所有生物可、生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命本质上是统一的。能有共同的起源或生命本质上是统一的。思考讨论 3、当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的、当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，简并性，可能并不会改变可能并不会改变其对应的氨基酸；其对应的氨基酸；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。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？（四）转运（四）转运RNA（tRNA）的结构和功能：）的结

18、构和功能： A CG反密码子反密码子氨基酸氨基酸mRNAU GC A U A CCGA U三个碱基三个碱基识别识别密码子，密码子，与其互补配与其互补配对。对。（五）翻译的过程：（五）翻译的过程：核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体 U A U C G U C U G G G A U A CG G CAAUACAGUCACCGGAUmRNA U A C C G U G G A C U G多肽链多肽链图图4-6中所示的正在合成的肽链的氨基酸序列是什么中所示的正在合成的肽链的氨基酸序列是什么?甲硫氨酸甲硫氨酸组氨酸组氨酸色氨酸色氨酸精氨酸精氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸脯氨酸核糖体核糖体

19、mRNA正在合成的肽链正在合成的肽链一个一个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（ 七）转录与翻译的比较：七）转录与翻译的比较：转录转录翻译翻译场所场所模板模板酶酶能量能量原则原则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）DNA的一条链（为模板的一条链（为模板mRNAATPAU GC TA CGAU GC UA CG四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸约约20种氨基酸种氨基酸信使信使RNA多肽链多肽链解旋酶、聚合酶解旋酶、聚合酶缩合酶缩合酶A密码子密码子精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸转运转运RNAG信使信使RNAGGDNA双链双链CCCAAT

20、 C GU C G练习练习结论结论: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遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码反密码子反密码子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模板链模板链 例例5 5、 一一条多肽链中有条多肽链中有10001000个氨基酸个氨基酸, ,那么作为那么作为合成该多肽链的信息合成该多肽链的信息RNARNA和用来转录信息和用来转录信息RNARNA的的DNADNA分子分别分

21、子分别至少至少有碱基有碱基 ( )( ) A.3 000A.3 000个和个和3 0003 000个个 B.1 000B.1 000个和个和3 0003 000个个 C.1 000 C.1 000个和个和4 0004 000个个 D.3 000D.3 000个和个和6 0006 000个个D例例6 6、 某基因中含有某基因中含有12001200个碱基，则由它控个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是是 ( ( ) ) A198个个 B199个个 C200个个 D201个个BDNA双链双链1C2TCGA信使信使RNAAU转运转运RNA氨基酸氨基酸

22、亮氨酸亮氨酸根据碱基互补配对原则和中心法则，完成表格（假定根据碱基互补配对原则和中心法则，完成表格（假定“转录转录”和和“翻译翻译”是从左向右进行的）。是从左向右进行的）。供选的氨基酸及其密码如下：供选的氨基酸及其密码如下：CUA亮氨酸，亮氨酸，CGA精氨酸，精氨酸，GAU天门冬氨酸天门冬氨酸G A TC U AG A U C AGT AG A TC U A天门冬氨酸天门冬氨酸G C TC G AG C A精氨酸精氨酸六、基因表达中相关数量计算六、基因表达中相关数量计算1 1、转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另、转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另 一条链则不能转录。因此，转

23、录形成的一条链则不能转录。因此，转录形成的mRNAmRNA分子中碱分子中碱 基数目是基因中碱基数目的基数目是基因中碱基数目的1/21/2。2 2、翻译过程中，信使、翻译过程中，信使RNARNA中每中每3 3个碱基决定一个氨基酸，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所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信 使使RNARNA碱基数目的碱基数目的1/31/3。综上可知，蛋白质中氨基酸数目综上可知，蛋白质中氨基酸数目=tRNA=tRNA数目数目=1/3mRNA=1/3mRNA碱基碱基数目数目=1/6DNA=1/6DNA碱基数目。碱基数目。3 3、计算中、计算中“最多

24、最多”和和“最少最少”的分析的分析（1 1）翻译时，）翻译时，mRNAmRNA上的终止密码子不决定氨基酸，上的终止密码子不决定氨基酸， 因此准确地说，因此准确地说，mRNAmRNA上的碱基数目比蛋白质上的碱基数目比蛋白质 中氨基酸数目的中氨基酸数目的3 3倍还要多一些。倍还要多一些。（2 2）基因或）基因或DNADNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨上的碱基数目比对应的蛋白质中氨 基酸数目的基酸数目的6 6倍还要多一些。倍还要多一些。（3 3）在回答有关问题时，应加上）在回答有关问题时，应加上“最多最多”或或“最少最少”等字。等字。如：如：mRNAmRNA上有上有n n个碱基，转录产生它的基因中

25、至少有个碱基，转录产生它的基因中至少有2n 2n 个个碱基，该碱基，该mRNAmRNA指导合成的蛋白质中最多有指导合成的蛋白质中最多有1/3n1/3n个氨基酸。个氨基酸。A. 46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%B比较复制，转录和翻译三个过程的差异：比较复制，转录和翻译三个过程的差异：核糖体核糖体细胞核细胞核细胞核细胞核场所场所一个一个mRNA分分子可以与多个子可以与多个核糖体结合核糖体结合边解旋边转录边解旋边转录半保留复制，半保留复制，边解旋边复制边解旋边复制特点特点mRNA 蛋白质蛋白质DNA mRNADNA DNA信息传信息传递方向递方向肽肽 链链R

26、NADNA产物产物20种氨基酸种氨基酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸原料原料mRNADNA一条链一条链DNA双链双链模板模板生物生长发育过程中生物生长发育过程中细胞分裂间期细胞分裂间期时间时间翻译翻译 转录转录DNA复制复制 七、相关高考题分析七、相关高考题分析1 1、由、由n n个碱基组成的基因，控制合成由个碱基组成的基因，控制合成由1 1条多肽链组成的条多肽链组成的 蛋白质。氨基酸的平均相对分子质量为蛋白质。氨基酸的平均相对分子质量为a ,a ,则该蛋白质则该蛋白质 的相对分子质量最大为（的相对分子质量最大为（ ） A.na/6 B.na/3-18(n/3-1) A.

27、na/6 B.na/3-18(n/3-1) C.na-18(n-1) D.na/6-18(n/6-1) C.na-18(n-1) D.na/6-18(n/6-1)D D2 2、在一个、在一个DNADNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部 碱基数目的碱基数目的54%54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶 分别占该链碱基总数的分别占该链碱基总数的22%22%和和28%28%，则由该链转录的，则由该链转录的 信使信使RNARNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的（中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的（ ） A A24%24%，22% B.22%

28、, 28% 22% B.22%, 28% C. 26%, 24% D.23%, 27% C. 26%, 24% D.23%, 27%A A3 3、人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本、人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本 原因是这两种细胞的（原因是这两种细胞的（ ） A.DNAA.DNA碱基排列顺序不同碱基排列顺序不同 B.B.核糖体不同核糖体不同 C.C.转运转运RNARNA不同不同 D.D.信使信使RNARNA不同不同D D4 4、科学家将含人的、科学家将含人的a-a-抗体胰蛋白酶基因的抗体胰蛋白酶基因的DNADNA片段，注射片段，注射 到羊的受精卵中，该受精卵发育

29、的羊能分泌含到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含a-a-抗体胰蛋抗体胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（白酶的奶。这一过程涉及（ ） A. DNAA. DNA按照碱基互补配对原则自我复制按照碱基互补配对原则自我复制 B. DNAB. DNA以其一条链为模板合成以其一条链为模板合成RNARNA C. RNA C. RNA以自身为模板自我复制以自身为模板自我复制 D. D. 按照按照RNARNA密码子的排列顺序合成蛋白质密码子的排列顺序合成蛋白质ABDABD5 5、回答有关真核细胞中遗传信息及其表达的问题、回答有关真核细胞中遗传信息及其表达的问题（1 1）将同位素标记的尿核苷（尿嘧啶和核糖的结合物）加）将同位素标记的尿核苷（尿嘧啶和核糖的结合物）加入细胞培养液中，不久在细胞核中发现被标记入细胞培养液中，不久在细胞核中发现被标记的的 、 、 。（2 2）将从）将