科学前沿　生物信息学

1、第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成浏阳市高中生物名师工作室本节知识导图2浏阳市高中生物名师工作室3浏阳市高中生物名师工作室思考：从恐龙化石中提取出恐龙 DNA ，真的可以使恐龙复活吗？参考：4浏阳市高中生物名师工作室一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。 5浏阳市高中生物名师工作室基因肤色眼皮单双血型有遗传效应的 片段控制生物 ；在 上呈线性排列回顾：DNA性

2、状染色体6浏阳市高中生物名师工作室基因是怎样指导蛋白质合成的呢？DNARNA蛋白质转录翻译基因的表达：指基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程；包括转录和翻译过程。7浏阳市高中生物名师工作室问题：为什么RNA适于作DNA的信使？一、遗传信息的转录比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构主要存在部位脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖A T C GA U C G多为双链结构多为单链结构细胞核细胞质8浏阳市高中生物名师工作室问题：为什么RNA适于作DNA的信使？RNA是由基本单位核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。RNA

3、与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。9浏阳市高中生物名师工作室RNA的种类信使 RNA(mRNA)核糖体 RNA(rRNA)转运 RNA(tRNA)10浏阳市高中生物名师工作室转录过程：浏阳市高中生物名师工作室11浏阳市高中生物名师工作室（1）转录的定义：（2）转录的场所：（3）转录的模板：（4）转录的原料：（5）转录的条件：（6）转录时的碱基配对：（7）转录的产物：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。主要在细胞核。DNA分子的一条链。四种核糖核苷酸。ATP（能量）、酶等。 A T C GDNA RNA U A G Cm

4、RNA。一、遗传信息的转录浏阳市高中生物名师工作室12浏阳市高中生物名师工作室如图是DNA转录过程中的一个片段，其核苷酸的种类有（ ） CTTA GAAUA.4种 B.5种 C.6种 D.8种例题：C解析：图中上面一条链含T，故而是转录的模板DNA的一条链，含3种脱氧核苷酸；下面一条链含U，故而是转录的产物RNA链，含3种核糖核苷酸。所以该片段中有核苷酸种类6种。浏阳市高中生物名师工作室按照碱基配对原则，1、写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，2、写出b链对应的a链的碱基序列。DNA双链片段a链b链CGAACCTCACGC信使RNA比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异

5、GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG浏阳市高中生物名师工作室14浏阳市高中生物名师工作室转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？浏阳市高中生物名师工作室15浏阳市高中生物名师工作室二、遗传信息的翻译1、翻译： 游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？思考：mRNA只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的？浏阳市高中生物名师工作室16浏阳市高中生

6、物名师工作室如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？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20种氨基酸？2、碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？4种碱基只能决定4种氨基酸，41=4。二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，42=16。三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种，43=64，足够有余。浏阳市高中生物名师工作室17浏阳市高中生物名师工作室UCAUGAUUAmRNA 密码子 密码子 密码子3、密码子 密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的 碱基浏阳市高中生物名师工作室18浏阳市高中生物名师工作

7、室密码子表AUGGAUAUCmRNA浏阳市高中生物名师工作室19浏阳市高中生物名师工作室遗传密码子共64个，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。有3个终止密码子，没有对应的氨基酸。 一个密码子决定一个特定的氨基酸。简并性：色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码。多数氨基酸有二个以上的密码子。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。 4、遗传密码子的特性 通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。浏阳市高中生物名师工作室AAU亮氨酸反密码子ACU 天冬氨酸反密码子AUG异亮氨酸反密码子转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特

8、殊的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”相识别（按碱基互补配对原则）。5、反密码子浏阳市高中生物名师工作室AUGCACUGGmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体tRNA作用：浏阳市高中生物名师工作室TC C AG TGCA AGGUCACGU细胞质细胞核DNA的一条链mRNA通过_进入到细胞质中，与_结合，形成2个tRNA的结合位点。核孔核糖体mRNA 核糖体浏阳市高中生物名师工作室UAC甲硫氨酸GGU组氨酸AGGUCACGUmRNACAC色氨酸tRNA识别并转运特定的氨基酸浏阳市高中生物名师工作室AGGUCACGUmRNAUAC甲硫氨酸携带甲硫氨酸的tRNA通过碱基互补配对，进

9、入位点1。GGU组氨酸CAC色氨酸浏阳市高中生物名师工作室AGGUCACGUmRNAGGU组氨酸CAC色氨酸UAC甲硫氨酸两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽携带组氨酸的tRNA通过碱基互补配对进入位点2，甲硫氨酸通过与组氨酸脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。 浏阳市高中生物名师工作室AGGUCACGUmRNA甲硫氨酸CAC色氨酸组氨酸核糖体沿mRNA移动, 读取下一个密码子。原占据位点1的tRNA离开核糖体, 占据位点2的tRNA进入位点1。一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2 , 继续肽链的合成。 UAC浏阳市高中生物名师工作室AGGUCACGUmRNAGGU甲硫氨酸CAC色氨酸

10、脱水缩合形成三肽随着核糖体的移动，合成的肽链也越来越长，直到遇到终止密码子才停止翻译组氨酸多肽链合成后, 就从核糖体与mRNA的复合物上脱离, 再经过盘曲折叠形成一定的空间结构, 最终形成具有一定功能的蛋白质分子浏阳市高中生物名师工作室28浏阳市高中生物名师工作室翻译是一个快速的过程,一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链浏阳市高中生物名师工作室29浏阳市高中生物名师工作室转录和翻译动画浏阳市高中生物名师工作室阶段项目转录（有解旋）翻译（无解旋）定义场所模板遗传信息传递的方向原料产物小结：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程（主要）细胞核细胞质的核糖体DNA的一条链信使RNADNAmRNAmRNA蛋白质含A、U、C、G的