基因指导蛋白质的合成课件

基因的表达基因的表达1

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份DNA的缘故思考：为什么子女长的像自己的父母？是因2

DNA的基本功能1、通过复制，在后代的传种接代中传递遗传信息2、在后代的个体发育过程中，使遗传信息得以表达DNA的基本功能1、通过复制，在后3思考：生物体细胞核中染色体和DNA分子数是相对恒定的，而生物的性状却是多种多样的。这如何解释？思考：生物体细胞核中染色体和DNA分子数4现代遗传学认为：

每个DNA分子上有很多个基因，这些基因分别控制着不同的性状，也就是说，生物的性状是由基因控制的。现代遗传学认为：

每个DNA分子上有很多个基因，这些5基因：是有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。

每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息一、基因与染色体的关系：基因在染色体上呈直线排列，染色体是基因的载体。二、基因与DNA的关系基因：是有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。每6染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系：染色体复制后，1条染色体含有2个DNA分子。1条染色体

1个DNA分子

多个基因

许多脱氧核苷酸含有通常含有含有染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系：染色体复制后，1条染7基因控制生物性状指导合成蛋白质体现者基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程，叫基因的表达。问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？基因控制生物性状指导蛋白质体现者基因通过指导蛋白质的合成来控81.DNA主要存在哪里？2.蛋白质在哪里合成？DNA主要在细胞核蛋白质的合成在细胞质的核糖体上进行指导通过RNA问题：为什么RNA适于作DNA的信使？遗传信息是如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成的？1.DNA主要存在哪里？DNA主要在细胞核蛋白质的合成在细胞9RNA的种类信使RNA(mRNA)核糖体RNA(rRNA)转运RNA(tRNA)三叶草形有臂一端可携带氨基酸有环另一端有三个碱基是反密码子RNA信使RNA(mRNA)核糖体RNA(rRNA)转运10三种RNA的比较mRNAtRNArRNA分布部位常与核糖体结合细胞质中与蛋白质结合形成核糖体功能翻译时作模板翻译时作搬运氨基酸的工具翻译时核糖体为场所结构单链单链，常有部分碱基配对形成三叶草结构单链共同点①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关三种RNA的比较mRNAtRNArRNA分布部位常与核糖体结11DNA与RNA的比较比较项目DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖核酸分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中化学组成基本组成单位碱基五碳糖无机酸嘌呤脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤A、鸟嘌呤G腺嘌呤A、鸟嘌呤G胞嘧啶C、胸腺嘧啶T胞嘧啶C、尿嘧啶U脱氧核糖核糖磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构分类通常只有一类mRNA、tRNA、rRNA三类功能主要的遗传物质，只要生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质嘧啶①生物体内若无DNA时，RNA是遗传物质；若存在DNA时，RNA辅助DNA完成功能②少数RNA具有催化作用相同点：①化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G②二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息联系：RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNADNA与RNA的比较比较项目DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖12DNA和RNA的判断（1）若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA。（2）若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A=T、C=G，则一般认为是双链DNA。（3）若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA（4）要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率。DNA和RNA的判断131.在细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数，这是为什么？一般哪些生物嘌呤碱基等于嘧啶碱基数？2.RNA有哪三种？它们都参与翻译过程吗？它们是如何产生的？【答案】细胞生物中DNA和RNA共同存在，RNA是单链结构，因此细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数；DNA病毒。【答案】mRNA、tRNA和rRNA；都参与翻译过程；这三种RNA都是转录产生的。1.在细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数，这是为什么？14练一练 经测定，甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表，这3种生物的核酸分别为()

A.双链DNA、单链DNA、RNA B.单链DNA、双链DNA、RNA C.双链DNA、RNA、单链DNA D.RNA、单链DNA、双链DNAB练一练B15构成人体的核酸有两种，构成人体核酸的基本单位－－核苷酸有（）A.2种B.4种C.5种D.8种D问题：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？构成人体的核酸有两种，构成人体核酸的基本单位－－核苷酸有（161.遗传信息的转录：

1、转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。1.遗传信息的转录：

1、转录：在细胞核内，以DNA的17TCATGATTAAG

T

AC

TA

A

T

DNA的平面结构图细胞核中TCATGATTAAGTACTAATDNA的平18AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一条链AGCUGACGGUUU游离的核糖核苷酸

(原料）DNA解旋，以一条链为模板合成RNA细胞核中AGTACTAATDNA的一条链AGCUGACG19AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶细胞核中AGTACTAATAGCUGACGGUUUDN20AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来细胞核中AGTACTAATAGCGACGGUUUU组成21AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUA细胞核中AGTACTAATGCGACGGUUUUA细胞核22AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUA细胞核中AGTACTAATGCGACGUUGUUA细胞核23AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAA细胞核中AGTACTAATGCGACGUGUUAA细胞核24AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAU细胞核中AGTACTAATGCGACGGUUAAU细胞核25AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUA细胞核中AGTACTAATGCGACGGUUAAUA细胞26AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAU细胞核中AGTACTAATGCGCGGUUAAUAU细胞27AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC细胞核中AGTACTAATGGCGGUUAAUAUC细胞28AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNA细胞核中AGTACTAATGGCGGUUAAUAUCDN29问题：1、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？2、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？问题：30转录场所：产物：模板：原料：条件：碱基互补配对：细胞核核糖核苷酸DNA的一条链mRNAATP、酶G－C、C－G、T－A、A－U遗传信息流动：DNAmRNA转录场所：产物：模板：原料：条件：碱基互补配对：细胞核核糖核31转录与DNA复制的异同点是什么？1、模板链2、原料3、结果转录DNA复制一条两条核糖核苷酸脱氧核苷酸信使RNA子代DNA转录与DNA复制的异同点是什么？1、模板链2、原料3、结果转32AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核

核孔DNAmRNA在细胞核中合成AGTACTAATUCAUGAUUAmRNA33AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质UCAUGAUUAmRNAAGTACTAATUCAUGAUUAmRNA细342、翻译在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。信使RNA一定碱基的排列顺序蛋白质（一定氨基酸顺序排列）基因中的碱基如何控制氨基酸的种类？2、翻译在细胞质中,以mRNA为模板,合成具35mRNA：碱基的数量排列顺序种类蛋白质：氨基酸的数量排列顺序种类决定决定决定?种?种4种20种讨论：一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够决定20种不同的氨基酸？UUAGAUAUCmRNA密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，43=64密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。mRNA：碱基的数量排列顺序种类蛋白质：氨基酸的数量排列顺序36UCAUGAUUAmRNA（模板）

密码子

密码子

密码子

密码子

mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基UCAUGAUUAmRNA（模板）密码子密码子密码子37RNA有4种核苷酸，而氨基酸有20种，4种核苷酸如何决定20种氨基酸？一个碱基决定一种氨基酸，只能决定种氨基酸二个碱基决定一种氨基酸，只能决定种氨基酸；

三个碱基决定一种氨基酸，能够决定种氨基酸。

RNA有4种核苷酸，而氨基酸有20种，4种核苷酸如何决定20381、一个密码子，决定一个特定的氨基酸。

2、一种氨基酸可能有几个密码子（简并性）。

3、在64个遗传密码子中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个，另外3个为终止密码。

4、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。

遗传密码子的特性：遗传密码子的特性：39种类起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸普通密码子：59种，只编码氨基酸终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG，不编码氨基酸，只是终止信号种类起始密码子：2种，AUG、GUG，普通密码子：59种，终40对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯氨酸－丝氨酸－赖氨酸－脯氨酸1、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。思考和讨论：p65对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯氨413、密码子的简并性对生物体的生存发展有何重要意义？P65提示：可从变异和进化角度考虑。①增加密码子的容错性，当密码子中的一个碱基对改变时，由于密码子的简并性，可能不会改变相应的氨基酸，（氨基酸不改变即性状不改变）。②当氨基酸使用频率高时，可启动不同的密码子编码同一种氨基酸以保证其翻译的速度。3、密码子的简并性对生物体的生存发展有何重要意义？P65①增424、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。思考和讨论直接原因：氨基酸的种类，数目和排列顺序不同，肽链的空间结构不同。4、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？根本原因：D43

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。叫做翻译。2.遗传信息的翻译:问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上呢？游离在细胞质中的各种氨基酸就以mRNA为模板44运载工具：转运RNA(tRNA)

一种tRNA只能携带一种氨基酸运载工具：转运RNA(tRNA)一种tRNA只能携带一种45反密码子概念：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基特点：反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U种类：61种，反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应反密码子概念：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA特点：46AAUACUAUG转运

RNA（tRNA)（运载工具）

亮氨酸

天冬氨酸

异亮氨酸

氨基酸（原料）AAUACUAUG转运RNA（tRNA)亮氨酸天冬47AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸AUG

异亮氨酸

tRNA的一端运载着氨基酸

反密码子AAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUG异亮氨酸tRNA的一48翻译翻译49第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。起始码(甲硫氨酸)第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tR50第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。51第3步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。形成肽键第3步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tR52第4步：核糖体读取下一个密码子，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。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。终止密码第4步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核53

mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。③方向：从左向右（见上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图核糖体沿着54④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。提醒图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高55翻译场所：产物：模板：原料：条件：细胞质（核糖体）mRNA多个多肽或蛋白质氨基酸ATP、酶、转运RNA（tRNA）碱基互补配对：G－C、C－G、U－A、A－U信息流动：mRNA蛋白质翻译场所：产物：模板：原料：条件：细胞质（核糖体）mRNA多56归纳：基因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转录翻译归纳：基因控制蛋白质合成的过程DNA的遗传信息mRNA的遗传57基因指导蛋白质的合成ppt课件58拓展：蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构（以分泌蛋白的合成为例）DNAmRNA转录翻译多肽初加工较成熟的蛋白质再加工成熟的蛋白质细胞核核糖体内质网高尔基体细胞质线粒体供能供能供能供能拓展：蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构（以分泌蛋白的合成为例59时间场所模板原料条件产物模板去向特点碱基配对遗传信息传递意义复制转录翻译个体生长发育的整个过程细胞质的核糖体DNA的一条链mRNA4种脱氧核苷酸20种氨基酸多肽链细胞分裂（有丝分裂和减数第一次分裂）的间期主要在细胞核主要在细胞核DNA的两条链4种核糖核苷酸酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP酶（RNA聚合酶等）、ATP酶、ATP、tRNA2个双链DNA一个单链RNA（3种）分别进入2个子代DNA分子恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构分解成单个核苷酸半保留，边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA上结合多个核糖体，顺次合成多条肽链A-T、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-CDNAmRNADNADNAmRNA蛋白质使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状DNA分子的复制、转录、翻译的比较时间场所模板原料条件产物模板去向特点碱基配对遗传信息传递意义60

1.DNA（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解四、基因表达中相关数量计算1.DNA（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图612.析图得规律

(1)基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系 转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。基因为双链结构而RNA为单链结构，因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。（2）mRNA中碱基数与氨基酸的关系 翻译过程中，信使RNA中每3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使RNA碱基数目的1/3，是DNA（基因）中碱基数目的1/62.析图得规律62（3）计算中“最多”和“最少”的分析 ①翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。 ②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。 ③在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字 如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。（3）计算中“最多”和“最少”的分析63（4）蛋白质的有关计算 ①蛋白质中氨基酸的数目=肽键数+肽链数。（肽键数=水分子数） ②蛋白质平均相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸-(肽键数×18)。 ③若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量=·a-18（-m），若改为n个碱基对，则公式为·a-18（-m）。（4）蛋白质的有关计算64（5）mRNA上碱基比例：mRNA上A+U的数值和比例=模板链上A+T的数值和比例。解题时应看清是DNA上（或基因中）的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。提醒（5）mRNA上碱基比例：mRNA上A+U的数值和比例=模板65对位训练1.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为（） A.3311 B.3612 C.1236 D.1136

解析一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少有一种转运RNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，12个转运RNA。B对位训练B662.一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是（） A.m、B.m、 C.2(m-n)、D.2(m-n)、

解析

由mRNA上G+C=n个，可推知整个DNA分子上G+C=2n个，则DNA上含有A+T=2m-2n= 2（m-n）；又知合成了2条肽链，则脱去的水分子数=。D2.一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRN67(1)位置不同。遗传信息位于DNA分子的基因上，密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。这里要注意的是，DNA分子上并不是所有片段都代表着遗传信息，非基因上的脱氧核苷酸的排列不含遗传信息。(2)作用不同。遗传信息决定着mRNA上密码子的排序，密码子决定着氨基酸的种类，tRNA上的反密码子则保证了tRNA准确地运载相应的氨基酸。(3)不同的生物个体具有不同的基因遗传信息，从而转录成不同的mRNA，但由于生物个体共用一套密码子与反密码子，因此不同生物的密码子、反密码子和tRNA的种类是相同的。遗传信息、密码子和反密码子的区别(1)位置不同。遗传信息位于DNA分子的基因上，密码子位于68基因指导蛋白质的合成ppt课件69(2)联系①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。②mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用(2)联系70A密码子精氨酸氨基酸转运RNAG信使RNAGGDNA双链1、根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：CCCAAT

C

GU

C

G练习A密码子精氨酸氨基酸转运RNAG信使RNAGGDNA1、根据712.某基因中含有1200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是()A．198个B．199个C．200个D．201个B

基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6：3：12.某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的723、已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（）A、12B、18C、24D、304、一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录成的信使RNA上的U为35%，则信使RNA上的碱基A为（）A、30%B、35%C、40%D、25%3、已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有3735、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题A链B链C链D链1、丙氨酸的密码子是

，决定合成该氨基酸的DNA上的碱基是

。2、第二个氨基酸是

，（查密码表）3、

链为转录的模板链，遗传密码子存在于

链上。TUGCACGTUGC半胱氨酸AC5、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题A链746、某DNA片段所转录的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，则个DNA片段中T%和G%分别占（）。A.46%,54%B.23%,27%C.27%,23%D.46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212(A1＋T1)%=(A2+T2)%=(A总+T总)%(G1＋C1)%=(G2+C2)%=(G总+C总)%AmUmGmCmmRNA=(Am+Um)%=(Gm+Cm)%6、某DNA片段所转录的mRNA中U%＝28%，A%＝18%757．（2009年上海卷）某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是（)A．75对碱基B．78对碱基C．90对碱基D．93对碱基解析：设氨基酸为N个，110N-18(N-1)=2778，解得