4.1基因指导蛋白质的合成实用教案

1、DNA主要主要(zhyo)在细在细胞核胞核蛋白质的合成蛋白质的合成(hchng)在细胞质在细胞质( (核核糖体糖体) )进行进行(jnxng)(jnxng)指导指导通过通过RNA问题：问题： 1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，在细胞核中的基因如何克服空间障碍来指导蛋白行的，在细胞核中的基因如何克服空间障碍来指导蛋白质的合成？质的合成？DNA分子（基因）是怎样控制遗传性状的？第1页/共38页第一页，共39页。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脱氧核苷酸脱氧核

2、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(jigu)(jigu)多为单链结构多为单链结构(jigu)(jigu)细胞核细胞核细胞质细胞质一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录(zhun l)1.RNA和DNA的比较 2、为什么、为什么RNA适于做适于做DNA的信使呢？的信使呢？第2页/共38页第二页，共39页。RNA的种类的种类(zhngli)信使RNA(mRNA)：传递遗传信息，翻译(fny)的模板。核糖体RNA(rRNA)：组成(z chn)核糖体的成分。转运RNA(tRNA)：识别并转运氨基酸。多呈三叶

3、草叶形。一端有反密码子，多呈三叶草叶形。一端有反密码子，能识别密码子。另一端可携带氨基酸并运载能识别密码子。另一端可携带氨基酸并运载特定的氨基酸到相应的位置。特定的氨基酸到相应的位置。此外，还有病毒的遗传物质此外，还有病毒的遗传物质RNARNA，具有催化作用的，具有催化作用的RNARNA酶酶第3页/共38页第三页，共39页。总结：为什么RNA适合(shh)做DNA的信使呢？ 1、RNA是由基本单位(dnwi)-核甘酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。2、RNA一般为单链，比一般为单链，比DNA短，能通过短，能通过(tnggu)核孔，从细胞核转移到细胞质中。核孔，从细胞核转移到细胞质中。3、

4、RNA与与DNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互补碱基互补配对原则配对原则”。因此因此以以RNARNA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。DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNA的？的？P63一、遗传信息的转录过程一、遗传信息的转录过程第4页/共38页第四页，共39页。第5页/共38页第五页，共39页。DNA的平面(pngmin)结构图ACGTG T TT ATG C AC A A A T 解旋解旋一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录(zhun l)过程过程需要(xyo)解旋酶吗？此图中的酶是什么酶？第6页/共38页第六页，共39页。AG

5、T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶1、DNA 双链解开，碱基暴露。其中一条链做模板（不是双链解开，碱基暴露。其中一条链做模板（不是(b shi)整条链，是解开的一个片段）整条链，是解开的一个片段） DNA的的一条一条(y tio)链链场所场所(chn su)：细胞核中细胞核中原料：游离的核糖核苷酸原料：游离的核糖核苷酸第7页/共38页第七页，共39页。AG T AC A A A T AGCGACGGUUU U细胞核中细胞核中2 2、游离的核糖核苷酸与模板、游离的核糖核苷酸与模板(mbn)(mbn)链上的碱基互链上的碱基互补配对。补配对。第8页/共38页第八页

6、，共39页。AG T AC A A A T AGCGACGGUUU U细胞核中细胞核中3 3、核糖核苷酸通过、核糖核苷酸通过RNARNA聚合酶连接形成一个聚合酶连接形成一个(y )mRNA(y )mRNA分分子子 第9页/共38页第九页，共39页。AG T AC A A A T GCGACGGUUU UA细胞核中细胞核中第10页/共38页第十页，共39页。AG T AC A A A T GCGACGUUGU UA细胞核中细胞核中第11页/共38页第十一页，共39页。AG T AC A A A T GCGACGUGU UAU细胞核中细胞核中第12页/共38页第十二页，共39页。AG T AC A

7、 A A T GCGACGGU UAU UA细胞核中细胞核中第13页/共38页第十三页，共39页。AG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA U细胞核中细胞核中第14页/共38页第十四页，共39页。AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C细胞核中细胞核中第15页/共38页第十五页，共39页。AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA细胞核中细胞核中形成形成(xngchng)mRNA(xngchng)mRNA链，链，DNADNA上的遗上的遗传信息就传递到传信息就传递到mRNAmRNA上上第16页/共38页第十六页，共39

8、页。AG T AC T A A T UCAUG A UUAmRNA细胞核UCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质核孔核孔4 4、mRNAmRNA释放释放(shfng)(shfng)，DNADNA双链恢复双链恢复第17页/共38页第十七页，共39页。（1）转录的定义：？）转录的定义：？（2）转录的场所：？）转录的场所：？（3）转录的模板：？）转录的模板：？（4）转录的原料：？）转录的原料：？（5）转录的条件：？）转录的条件：？（6）转录的时间：？）转录的时间：？（7）转录时的碱基配对）转录时的碱基配对(jin j pi du)：？：？（8）转录的产物：？）转录的产物：？在细胞核中，以在细胞核中

9、，以DNA的一条的一条(y tio)链为模板合成链为模板合成RNA的过程。的过程。主要主要(zhyo)在细胞核。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。模板、原料、模板、原料、ATP（能量）、酶。（能量）、酶。 A T C GDNA RNA U A G CRNA。A-U、T-A、C-G、G-CDNA的转录的转录生长发育的整个过程中生长发育的整个过程中病毒的病毒的RNA一定是转录来的吗？一定是转录来的吗？第18页/共38页第十八页，共39页。思考：思考： 组成组成(z chn(z chn) )蛋白质的氨基酸：蛋白质的氨基酸： 信使信使RNARNA的碱基：的碱基：4

10、 4种碱基如何种碱基如何(rh)(rh)决定蛋白质的决定蛋白质的2020种氨基酸种氨基酸呢？呢？2020种种4 4种种如果如果(rgu)1(rgu)1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种种, ,即即 如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就可决定个氨基酸就可决定_种种, ,即即 如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种种, ,即即4 416166464RNARNA是怎样把是怎样把DNADNA的遗传信息翻译成蛋白质的？的遗传信息翻译成蛋白质的？第19页/共38页第十九页，共39页。实验验证：实验验证：19611961

11、年英国年英国(yn(yn u)u)的克里克和同事用的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由实验证明一个氨基酸是由mRNAmRNA的的3 3个碱基决定，即三联体个碱基决定，即三联体密码子密码子. .信使信使RNARNA上决定上决定(judng)(judng)一个氨基酸的一个氨基酸的3 3个相邻个相邻的碱基。的碱基。密码子密码子: :决定决定(judng)(judng)氨基酸的密码子共有多少氨基酸的密码子共有多少种？种？UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子第20页/共38页第二十页，共39页。UCAGUUUU苯丙氨酸苯丙氨酸UUC苯丙氨酸苯丙氨酸UUA亮氨酸亮氨

12、酸UUG亮氨酸亮氨酸UCU丝氨酸丝氨酸UCC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终止密码终止密码UAG终止密码终止密码UGU半光氨酸半光氨酸UGC半光氨酸半光氨酸UGA终止密码终止密码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UCAGA AUU异亮氨酸异亮氨酸AU

13、C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

14、GGA甘氨酸甘氨酸GGG甘氨酸甘氨酸UCAG20种氨基酸的密码子表第21页/共38页第二十一页，共39页。 遗传遗传(ychun)(ychun)密码的特性：密码的特性： 1 1、有、有3 3个终止密码子，没有对应的氨基酸，所以，个终止密码子，没有对应的氨基酸，所以，在在6464个遗传个遗传(ychun)(ychun)密码子中，能决定氨基酸密码子中，能决定氨基酸的密码子只有的密码子只有6161个。个。 2 2、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。这个事实说明各种生物有着共同的起源子表。这个事实说明各种生物有着共同的起源 3 3、简并性：一种氨基

15、酸有两种以上的密码子的情、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况况 。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传的遗传(ychun)(ychun)性状的改变。性状的改变。4、专一性：一种、专一性：一种(y zhn)密码子只决定一种密码子只决定一种(y zhn)氨基酸。（一种氨基酸。（一种(y zhn)氨基酸可氨基酸可以由一种以由一种(y zhn)或几种密码子决定）或几种密码子决定）第22页/共38页第二十二页，共39页。tRNA“搬运工搬运工”1、细胞、细胞(xbo)中的中的tRNA有多少种？有多少种？61种种2、tRNA和氨基酸转运有何对应和氨基

16、酸转运有何对应(duyng)关系？关系？每种每种tRNA只能识别并转运只能识别并转运(zhun yn)一一种氨基酸。种氨基酸。每种氨基酸可由一种或几种每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。转运。反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对专一性：反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应问题：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？第23页/共38页第二十三页，共39页。UA C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸 核糖体核糖体1 1、mRNAmRNA与核糖体结合，核糖体可以沿着与核糖体结合，核糖体可以沿着(yn zhe)mRNA(yn zhe)mRNA移移动动UA

17、CGUG A UUAA A二、翻译二、翻译(fny)核糖体与核糖体与mRNA的结合部位会形成的结合部位会形成(xngchng)2个个tRNA的结合位点的结合位点第24页/共38页第二十四页，共39页。U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬氨天冬氨酸酸1、 携带携带(xidi)甲硫氨酸的甲硫氨酸的tRNA通过与通过与mRNA上的碱基上的碱基AUG互补配互补配对对 ，进入位点，进入位点1ACGUG A UUAA AU第25页/共38页第二十五页，共39页。U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸2 2、携带、携带(xidi)(xidi)天冬氨酸的天冬氨酸的tRN

18、AtRNA以同样的方式进入位以同样的方式进入位点点2 2ACGUG A UUAA AU第26页/共38页第二十六页，共39页。ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸3、甲硫氨酸通过、甲硫氨酸通过(tnggu)与天冬氨酸形成与天冬氨酸形成肽键而转移到占据位点肽键而转移到占据位点2的的tRNA上上缩合缩合(suh)ACGUG A UUAA AU第27页/共38页第二十七页，共39页。U A C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸4、核糖体沿着、核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，原占据位点移动，读取下一

19、个密码子，原占据位点1的的tRNA离开离开(l ki)核糖体，占据位点核糖体，占据位点2的的tRNA进入位点进入位点1，一个新的携带氨基，一个新的携带氨基酸的酸的tRNA进入位点进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4ACGUG A UUAA AU第28页/共38页第二十八页，共39页。 甲硫氨甲硫氨酸酸 天冬氨天冬氨酸酸 异亮氨酸异亮氨酸直至核糖体读取到直至核糖体读取到mRNAmRNA的终止密码子，肽链合成终止。翻的终止密码子，肽链合成终止。翻译的实质译的实质(shzh)(shzh)是把是把mRNAmRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨的碱基序列翻译为蛋白质的氨基

20、酸序列基酸序列. . ACGUG A UUAA AU肽链合成后，脱离核糖体，经盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动(hu dng)的各项职责。第29页/共38页第二十九页，共39页。一个(y )mRNA分子同时结合多个核糖体意义(yy)：少量(sholing)的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质核糖体沿着核糖体沿着mRNA移动的方向？移动的方向？长的肽链在哪侧就表明向哪侧移动长的肽链在哪侧就表明向哪侧移动第30页/共38页第三十页，共39页。2.2.翻译翻译(fny)(fny)的场所：的场所： 3.3.翻译翻译(fny)(fny)时的模板：时的模板：4.4.

21、翻译翻译(fny)(fny)的原料：的原料：翻译翻译(fny)(fny)的时间：的时间：翻译翻译(fny)(fny)的条件的条件: : 7.7.翻译翻译(fny)(fny)时的碱基配对：时的碱基配对：8.8.产物产物: : A U C GmRNA t RNA U A G C C细胞质的核糖体细胞质的核糖体mRNAmRNA游离游离(yul)(yul)的氨基酸的氨基酸模板、原料、能量模板、原料、能量(nngling)、酶、工具、酶、工具tRNA蛋白质蛋白质( (肽链肽链) )1.1.翻译的概念：翻译的概念：在细胞质中，以在细胞质中，以mRNAmRNA为模板合成具有一定氨基为模板合成具有一定氨基酸顺

22、序的蛋白质的过程。酸顺序的蛋白质的过程。A-U、U-AG-C、C-G生物生长发育的整个过程。第31页/共38页第三十一页，共39页。基因(jyn)控制蛋白质合成的过程DNA的遗传信息mRNA的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序数量数量(shling)n3n6n第32页/共38页第三十二页，共39页。项目项目DNADNA复制复制转录转录翻译翻译场所场所细胞核（主要）细胞核（主要）细胞核（主要）细胞核（主要）核糖体核糖体模板模板DNA双链双链DNA单链单链mRNA原料原料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20种氨基酸种氨基酸能量能量ATP酶酶DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶等聚

23、合酶等RNA聚合酶等聚合酶等各种酶各种酶碱基配对碱基配对AT TACG GCAU TACG GCAU UACG GC产物产物DNARNA蛋白质（多肽）蛋白质（多肽）信息传递信息传递DNADNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质列表比较列表比较(bjio)DNA复制、转录和翻复制、转录和翻译译第33页/共38页第三十三页，共39页。1 1、一条多肽链上有氨基酸、一条多肽链上有氨基酸300300个，则作为合成个，则作为合成(hchng)(hchng)该该多肽链多肽链 模板的信使模板的信使RNARNA分子和转录信使分子和转录信使RNARNA的的DNADNA分子至少要分子至少要 有碱基多少个？有碱基多

24、少个？ A.300 A.300；600 B.900600 B.900；18001800 C.900 C.900；900 D.600900 D.600；9009002 2、某生物基因的一段单链是、某生物基因的一段单链是GGC CA AG GA AC CA AA AA A 若以此若以此链为模板，经转录链为模板，经转录(zhun l)(zhun l)、翻译形成的多肽链上所对、翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是：应的氨基酸顺序是： 苯丙氨酸苯丙氨酸UUUUUU； 天冬氨酸天冬氨酸GACGAC； 亮氨酸亮氨酸CUGCUG； 赖氨酸赖氨酸AAAAAA； 精氨酸精氨酸CGUCGU； 丙氨酸丙氨酸GCAG

25、CA A. A. B. B. C. C. D. D.第34页/共38页第三十四页，共39页。3 3、在人体中，由、在人体中，由A A、T T、C C三种碱基参与构成的核苷酸共三种碱基参与构成的核苷酸共 A A2 2种种 B B4 4种种 C C5 5种种 D D6 6种种4 4、DNADNA分子的基本功能是遗传信息的分子的基本功能是遗传信息的 A A贮存和表达贮存和表达(biod)(biod) B B传递和表达传递和表达(biod)(biod) C C贮存和传递贮存和传递 D D转录和翻译转录和翻译5 5、DNADNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是复制，转录和翻译后所形成的产物分别是 A

26、 ADNADNA，RNARNA，蛋白质，蛋白质 B BDNADNA，RNARNA和氨基酸和氨基酸 C CRNARNA，DNADNA和核糖和核糖 D DRNARNA，DNADNA和蛋白质和蛋白质6 6、下列转录、下列转录(zhun l)(zhun l)的简式中，一共有核苷酸的简式中，一共有核苷酸_种种 DNA DNA：G-C-A-C RNAG-C-A-C RNA：C-G-U-GC-G-U-G7 7、一个、一个DNADNA分子中的碱基分子中的碱基A+TA+T为为70%70%，其转录，其转录(zhun l)(zhun l)成的信成的信 使使RNARNA上的上的U U为为25%25%，则信使，则信使RNARNA上的碱基上的碱基A A为为_6 645%45%第35页/共38页第三十五页，共39页。8 8、某信使、某信使RNARNA中有碱基中有碱基4040个，其中个，其中C+UC+U为为1515个，那么转录个，那么转录 此此RNARNA的的DNADNA中中G+AG+A为为 A A1515 B B2525 C C3030 D D40409 9、某、某DNADNA分子片段中碱基为分子片段中碱基为24002400对，则由此片段所控制对，则由此片段所控制 合成的多肽链中，最多有氨基酸（合成的多肽链中，最多有氨基酸（ ）种）种 A A800800 B B4004