基因控制蛋白质的合成

关于基因控制蛋白质的合成基因控制生物性状指导合成蛋白质体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？第2页,共57页，2024年2月25日，星期天第四章基因的表达第3页,共57页，2024年2月25日，星期天

第一节基因指导蛋白质的合成第4页,共57页，2024年2月25日，星期天

从恐龙化石中提取出恐龙DNA，真的可以使恐龙复活吗？第5页,共57页，2024年2月25日，星期天1.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进行指导RNA问题：为什么RNA适于作DNA的信使？第6页,共57页，2024年2月25日，星期天五碳糖磷酸含N碱基第7页,共57页，2024年2月25日，星期天RNA和DNA的比较DNARNA基本单位五碳糖含N碱基单双链？分子大小脱氧核苷酸脱氧核糖A、T、G、C双链核糖核苷酸核糖A、U、G、C单链很大比较小第8页,共57页，2024年2月25日，星期天RNA的种类信使RNA(mRNA)核糖体RNA(rRNA)转运RNA(tRNA)RNA按功能分：第9页,共57页，2024年2月25日，星期天DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？第10页,共57页，2024年2月25日，星期天1.遗传信息的转录：

转录细胞核(主要)场所：原料：模板：原则：产物：DNA的一条链游离的核糖核苷酸碱基互补配对原则ATCGUAGCRNA条件：ATP、酶

细胞核内

DNA的一条链为模板碱基互补配对原则

RNA在以按照合成的过程。第11页,共57页，2024年2月25日，星期天思考与讨论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？第12页,共57页，2024年2月25日，星期天练习：1、mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，则转录该mRNA的DNA分子上腺嘌呤占碱基总数的（）A50％B25％C30％D35％C2、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？烟草中的核苷酸种类有8种，碱基种类有5种。烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4种，碱基种类有4种。第13页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU第14页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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A

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AGCUGACGGUUURNA聚合酶第15页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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AGCGACGGUUUU第16页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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AGCGACGGUUUU第17页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGUUUUA第18页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGUUGUUA第19页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGUGUUAU第20页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGUUAUU第21页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGUUAUUA第22页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

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GCGCGGUUAUUAU第23页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

T

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GGCGGUUAUUAUC第24页,共57页，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCmRNA第25页,共57页，2024年2月25日，星期天2、遗传信息的翻译翻译场所：原料：模板：原则：产物：工具：（核糖体）mRNA密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做一个“密码子”氨基酸转运RNA（tRNA）碱基互补配对原则（A—UC—G）细胞质具有一定氨基酸顺序的多肽核糖体mRNA碱基互补配对原则

蛋白质按照，合成为模板，上以在的过程。第26页,共57页，2024年2月25日，星期天转录翻译场所过程模板原则原料条件产物细胞核DNA的一条链碱基互补配对原则A-U;T-A;G-C;C-G;4种核糖核苷酸酶ATPmRNA核糖体mRNA氨基酸多肽酶ATP工具：tRNA碱基互补配对原则A-U;U-A;G-C;C-G;实质遗传信息遗传密码特定氨基酸顺序转录翻译总结第27页,共57页，2024年2月25日，星期天3.遗传密码的探索过程

1954年科普作家伽莫夫G.Gamor在《Nature》杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章，指出三个碱基编码一个氨基酸。三个碱基中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢？以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢？第28页,共57页，2024年2月25日，星期天第29页,共57页，2024年2月25日，星期天若某DNA的第三个碱基(T)发生改变时,如果密码是非重叠的,这一改变将影响______个氨基酸,如果是重叠的又将影响________个氨基酸。13课后思考题：在DNA的第三个碱基(T)后插入一个碱基A,会如何影响？即如果密码是非重叠的,这一改变将影响_____个氨基酸,如果密码是重叠的,又将影响______个氨基酸。第30页,共57页，2024年2月25日，星期天克里克的实验

1961年,克里克对T4噬菌体DNA上的一个基因进行处理，使DNA增加或减少碱基。通过这样的方法他们发现加入或减少1个和2个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常功能的蛋白质，而加入或减少3个碱基时却可以合成正常功能的蛋白质。解释：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。第31页,共57页，2024年2月25日，星期天

克里克是第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家。这个实验同时表明:遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅读,编码之间没有分隔符。第32页,共57页，2024年2月25日，星期天TyrSerPheCysTyrSerPheCys人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸Tyr：酪氨酸Ser：丝氨酸Phe：苯丙氨酸Cys：半胱氨酸各管加入多聚尿嘧啶核苷酸除去DNA和mRNA的细胞提取液

1961-1962年，尼伦伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和马太（H.Matthaei）的实验：第33页,共57页，2024年2月25日，星期天

这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还表明UUU是苯丙氨酸的密码子。这是第一个遗传密码子被破译。尼伦伯格的实验巧妙之处在于利用无细胞系统进行体外合成蛋白质，他这富有创新的实验方法为他带来了重大的成功！

在接下来的六七年里，科学家沿着体外合成蛋白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部的密码子，并编制出了密码子表。第34页,共57页，2024年2月25日，星期天1968年诺贝尔医学奖阐明遗传密码及其在蛋白质合成中的作用1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize罗伯特W.霍利哈尔·戈宾德·科拉纳

马歇尔·沃伦·尼伦伯格

第35页,共57页，2024年2月25日，星期天小结

1.1954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编码一个氨基酸。2.1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。3.1961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密码。4.1969年科学家们破译了全部的密码。第36页,共57页，2024年2月25日，星期天密码子表UUAGAUAUCmRNA第37页,共57页，2024年2月25日，星期天遗传密码的特点1、一种遗传密码对应唯一一种氨基酸2、一种氨基酸由一种或多种遗传密码构成3、起始密码、终止密码4、通用性第38页,共57页，2024年2月25日，星期天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数量n3n6n第39页,共57页，2024年2月25日，星期天DNA双链TCA信使RNAUCAGCU转运RNAGCA氨基酸色氨酸根据蛋白质合成过程中遗传信息的传递法则，在下表的空格处填入相应的字母或名称AGTACCGCACGAUGGCGU丝氨酸精氨酸丙氨酸TGGCGTGCTAGUACCCGA若氨基酸有n个，则mRNA上的碱基至少_____个，DNA上的碱基至少_____个。3n6n。第40页,共57页，2024年2月25日，星期天A密码子精氨酸氨基酸转运RNAG信使RNAGGDNA双链练习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第41页,共57页，2024年2月25日，星期天2.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＝6：3：1第42页,共57页，2024年2月25日，星期天3、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%BA1T2T1A2G1C1C2G212AmUmGmCmmRNA第43页,共57页，2024年2月25日，星期天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第44页,共57页，2024年2月25日，星期天AUGGAUAUCmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体第45页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAmRNA

细胞质细胞质中的mRNA第46页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天门冬酰氨

核糖体mRNA与核糖体结合.第47页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天门冬酰氨

tRNA上的反密码子与

mRNA上的密码子互补配对

.第48页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸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

.第49页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

两个氨基酸分子缩合缩合第50页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸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.

第51页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUA

亮氨酸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第52页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUA

亮氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

tRNA离开，再去转运新的氨基酸第53页,共57页，2024年2月25日，星期天UCAUGAU