基因控制蛋白质的合成

基因指导蛋白质的合成第四章基因的表达第1节科学家实验：1955年，有人分别用洋葱根尖和变形虫进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入RNA酶分解细胞质中的RNA,细胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵母菌中提取的RNA，则又能够合成一定数量的蛋白质。

实验结果表明：蛋白质合成显然跟RNA有关什么角色？材料分析DNA蛋白质合成（细胞核）（细胞质）核孔mRNA？？RNA充当了两者之间信使。三种RNA示意图信使RNA：遗传信息传递的媒介核糖体RNA：

与蛋白质构成核糖体转运RNA：

转运氨基酸的工具DNA与RNA比较表比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构主要存在部位主要功能脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖ATCGAUCG一般为双链结构多为单链结构细胞核细胞质储存、传递遗传信息传递遗传信息一、遗传信息的转录12345OA12345OG12345OT12345OC12345OC12345OG12345OA12345OU

|H

|H

|H

|H

|OH

|OH

|OH

|OH

遗传信息的转录

DNA

mRNADNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？ACGTGTTTADNA的平面结构图TG

C

AC

AA

A

T

解旋酶转录的过程：AGCAGACGGUUUDNA游离的核糖核苷酸RNA聚合酶TG

C

AC

AA

A

T

1、DNA解旋，碱基暴露TG

C

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUA2、游离的核糖核苷酸与DNA的碱基配对TG

C

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUAUTG

C

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUAU3、连接成mRNA。TG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUGTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGUUGAUGTG

CAC

AA

A

T

GCGACGUGAUGUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGUGAUGUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGAUGUUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGAUGUUATG

C

AC

AA

A

T

GCGCGGAUGUUAUTG

C

AC

AA

A

T

GGCGGAUGUUAUCRNA聚合酶TG

C

AC

AA

A

T

GGCGGAUGUUAUC形成

mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNATG

C

AC

AA

A

T

细胞质

细胞核核孔DNAACGUGUUUAmRNAACGTGTTAT4、mRNA释放，DNA双链恢复ACGUGUUUAmRNATCATGTTTAAG

T

AC

AA

A

T

AG

T

AC

AA

A

T

GUUAUUAUCmRNA模板链非模板链DNA

mRNA（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RNA的过程。主要在细胞核。DNA分子的一条链。四种核糖核苷酸。模板、原料、ATP（能量）、酶。

ATCGDNA─┴─┴─┴─┴──┴─┴─┴─┴─RNA

UAGCmRNA。遗传信息流动：DNA

mRNA

1、转录成的RNA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DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？2、转录与DNA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？思考与讨论按照碱基配对原则，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。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG复制转录场所解旋模板原料酶能量碱基配对产物细胞核——DNA复制和转录的对比——细胞核完全解旋只解有遗传效应的片段DNA的两条链只有DNA的一条链四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶DNA解旋酶、RNA聚合酶ATPATPA—TC—GT—AG—CA—UG—CT—AC—G子代DNAmRNA、tRNA、rRNA

mRNA通过核孔进入细胞质中，开始了它的新的里程------

翻译游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。问题情境

转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数目和排列顺序呢？mRNA如何将遗传信息翻译成蛋白质。UCAUGAUUAmRNAmRNA→蛋白质mRNA四种碱基蛋白质20种氨基酸AA1AA2AA3AA4AA5AA6AA7AA8AA9AA10AA11AA12AA13AA14AA15AA16AA17AA18AA19AA20思考：

mRNA的四种碱基如何决定20种氨基酸?碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的?AUCGACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸1个碱基决定一个氨基酸，2个碱基决定一个氨基酸，3个碱基决定一个氨基酸，4(A.U.C.G)4(A.U.C.G)4(A.U.C.G)AAAUACAGCACUCCCGUAUUUCUGGAGUGCGG只能决定4种只能决定42＝16种能决定43＝64种A

U

CG第一个字母第二个字母第三个字母UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸GACGUGAUUAmRNA

氨基酸

氨基酸

氨基酸密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基密码子遗传密码的特性：2、共64个遗传密码，其中有3个终止密码，没有对应的氨基酸。能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。3、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。1、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况。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。mRNACACGUGAUUA……UAAUACUAAUG

GUG

UAA

UAG

UGA甲硫氨酸终止密码子缬氨酸

起始密码子编码氨基酸的密码子有61种氨基酸氨基酸氨基酸……氨基酸问题：

mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ACGUGAUUA异亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸tRNA“搬运工”1、细胞中的tRNA有多少种？61种2、tRNA和氨基酸转运有何对应关系？每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。与mRNA上的密码子碱基互补配对专一性：反密码子UAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨

核糖体mRNA与核糖体结合.UACGUGAUUAUAUAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨

tRNA上的反密码子与

mRNA上的密码子互补配对.ACGUGAUUAUAUUAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

tRNA

将氨基酸转运到

mRNA上的相应位置.ACGUGAUUAUAUACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

两个氨基酸分子脱水缩合缩合ACGUGAUUAUAUACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

核糖体随着

mRNA滑动.

另一个

tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对.

ACGUGAUUAUAU

tRNA离开，再去转运新的氨基酸ACGUGAUUA甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

一个个氨基酸分子缩合成链状结构ACGUGAUUAUAU甲硫氨酸CUA

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

tRNA离开，再去转运新的氨基酸ACGUGAUUAUAU

甲硫氨酸

天门冬酰氨

异亮氨酸以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质ACGUGAUUAUAU一个mRNA分子同时结合多个核糖体意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质2.翻译的场所：3.翻译时的模板：4.翻译的原料：5.肽链由各相邻的氨基酸通过

连接形成。6.翻译的条件:7.翻译时的碱基配对：8.产物:

肽键

AUCGmRNA─┴─┴─┴─┴─

tRNA─┴─┴─┴─UAG

细胞质的核糖体mRNA游离的氨基酸模板、原料、能量、酶、工具遗传信息流动：mRNA蛋白质蛋白质(肽链)1.翻译的概念：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实质在细胞核中，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细胞核细胞质的核糖体DNA的一条链信使RNADNA→mRNAmRNA→蛋白质4种核糖核苷酸氨基酸信使RNA一定氨基酸排列顺序的多肽是遗传信息的转录是遗传信息的表达GAGUCAUGCmRNA转录AGAGTCTG

CT

C

CC

AG

AG

TDNA翻译蛋白质缬氨酸组氨酸精氨酸总结：基因指导蛋白质的合成真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNA复制转录翻译时间场所模板原料酶能量原则特点产物信息传递细胞分裂间期主要是细胞核DNA的两条链四种脱氧核苷酸解旋酶，DNA聚合酶ATPA-T、T-AC-G、G-C半保留复制边解旋边复制2个子代DNA分子生长发育过程主要是细胞核基因的一条链四种核糖核苷酸解旋酶，RNA聚合酶ATPA-U、T-AG-C、C-G边解旋边转录RNA生长发育过程细胞质mRNA二十种氨基酸特定的酶等ATP多个特定氨基酸顺序的蛋白质A-U、U-AG-C、C-G一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多个蛋白质DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6:3:1DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？

说明：因为基因中存在终止密码子等片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。nDNA3n3n3n转录翻译mRNA蛋白质遗传信息密码子反密码子概念mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基作用控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同，决定了遗传信息