基因指导蛋白质的合成

细胞内与遗传有关的物质或结构，从复杂细胞内与遗传有关的物质或结构，从复杂 到简单的是到简单的是 A ADNADNA染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因 B B染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA基因基因 C CDNADNA染色体染色体基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸 D D染色体染色体DNADNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸 D 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 授课人：黄晓君 电影 侏罗纪公园 电影 侏罗纪公园 思考：电影中的科学家用什么使已 灭绝的恐龙复活的？ 利用恐龙的DNA使恐龙的基因表达出来,表现恐龙的特性,使恐龙的复活。 复习回顾： 生物的形态特征和生理特征叫什么？ 性状的承担者和体现者是什么？ 性状是由什么决定的？ 那么，从恐龙化石中提取出恐龙DNA ，真的可以使恐龙 复活吗？ 性状 蛋白质 基因 遗遗 传传 与与 进进 化化 遗传因子的发现遗传因子的发现 基因和染色体的关系基因和染色体的关系 基因的本质基因的本质 基因的表达基因的表达 基因突变及其他变异基因突变及其他变异 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程 现代生物进化理论现代生物进化理论 人类是怎样认识到基因人类是怎样认识到基因 的存在的？的存在的？ 基因在哪里？基因在哪里？ 基因是什么基因是什么? ? 基因是怎样行使功基因是怎样行使功 能的？能的？ 基因在传递过程中怎样变化？基因在传递过程中怎样变化？ 人类如何利用生物的基因？人类如何利用生物的基因？ 生物进化过程中基因频生物进化过程中基因频 率是如何变化的？率是如何变化的？ 基因基因 肤色 眼皮单双 血型 基因基因 有遗传效应的DNA片段 控制生物性状 在染色体上呈线性排列 遗传物质的结构单位和功能单位 温故知新温故知新 项目RNADNA 名称 组成 基本单位 结构 存在部位 功能 核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核苷酸脱氧（核糖）核苷酸 一般为单链一般为双链 主要存在于细胞质中 主要存在于细胞核中 元素：C、H、O、N、P 核糖、磷酸、含氮碱 基：A、G、C、U 元素： C、H、O、N、P 脱氧核糖、磷酸、含氮 碱基：A、G、C、T 遗传信息的储存、传递 与表达 ？ 1、DNA与RNA的主要区别 RNA 的 种 类 1、信使 RNA(mRNA) 3、核糖体 RNA(rRNA) 2、转运 RNA(tRNA) 作为DNA的信使，将DNA 的遗传信息转录下来，传 递至细胞质的核糖体上， 成为蛋白质合成的模板。 氨基酸的运载工具。（一 种转运RNA只能识别和转 运一种氨基酸。) 核糖体的组成部分 2、RNA的种类和功能 （3）. 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 （1）. RNA与DNA结构相似，都是由四种核苷酸组 成。 （2）. RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对 原则 短小精悍 3、RNA适合做DNA信使的原因 3、过程： 4、条件 1、转录： 2、场所： 6、产物： 5、碱基配对： 问题二：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA？ 7、遗传信息的传递方向 ： 阅读课本阅读课本P63P63第三段第三段-P64-P64思考讨论思考讨论 在细胞核中以DNA的一条链为模板,按碱基互补 配对原则，合成RNA的过程。 二、二、DNADNA的转录过程的转录过程 TCATG T TT A AG T AC A A A T DNADNA的平面结构图的平面结构图 DNADNA RNA聚 合酶 （1）解旋：DNA双链解开,碱基得以暴露 AG T AC A A A T A G C U G A C G G U U U DNA与RNA的碱基互补配对 RNA RNA 聚合酶聚合酶 AU GC CG TA （2）配对：细胞中游离的核糖核苷酸与DNA一条链（模 板链）上的碱基按照碱基互补配对原则，形成氢键结合 。 AG T AC A A A T A G C G A C G G U U U U （3）连接：在RNA聚合酶的作用下，依次连接 ，形成一个mRNA分子 AG T AC A A A T A G C G A C G G U U UU AU GC CG TA AG T AC A A A T G C G A C G G U U U U A AU GC CG TA AG T AC A A A T G C G A C G U U GU UA AU GC CG TA AG T AC A A A T G C G A C G U GU UAUAU GC CG TA AG T AC A A A T G C G A C G GU UAU U AU GC CG TA AG T AC A A A T G C G A C G GU UAU UA AU GC CG TA AG T AC A A A T G C G C G GU UAU UA U AU GC CG TA AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C AU GC CG TA AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C 形成的mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上 RNARNA DNADNA AG T AC A A A T UCAUG U UUA mRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔 mRNA在细胞核中合成 DNADNA AG T AC A A A T UCAUG U UUA mRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 （4）脱离：合成的mRNA从DNA链上释放，通过 核孔进入细胞质，然后DNA双链恢复 3、过程： 4、条件 酶： 能量： 模板： 原料： RNA聚合酶 DNA分子的一条单链 4种游离的核糖核苷酸（A G C U ) ATP 1、转录： 在细胞核中以DNA的一条链为模板,按碱基 互补配对原则，合成RNA的过程。 2、场所： 主要在细胞核 6、产物： mRNA 5、碱基配对：A-U、T-A、G-C、C-G 解旋配对连接脱离 7、遗传信息的传递方向 ： DNAmRNA 三、转录小结三、转录小结 DNA遗传遗传 信息如何准确的把传给传给 mRNA？ 碱基互补配对原则 DNA RNA A-U T-A G-C C-G 场所: 模板: 原料: 条件: 产物: 特点: 原则: 主要是细胞核 DNA上基因的一条链 四种游离核糖核苷酸(A、G、C、U） 需要酶和ATP 单链的mRNA 边解旋边转录 碱基互补配对原则 （A=U,T=A; G=C,C=G） 转录小结 -A-T-G-A-C-T-G-G-A-T-C-T-T-A-A- -T-A-C-T-G-A-C-C-T-A-G-A-A-T-T- U-U-A A- -C C-U-U-G G-A-A-C C- -C C- -U U-A-A-G G- -A A- -A A- -U U- -U U 1.请同学们根据刚才学的知识画出由以下DNA 片段指导合成的mRNA 动动手动动手 情况一 以链为模板 情况一 以链为模板 A A- -U U- -G G- -A A- -C C- -U U- -G G- -G G- -A A- -U U- -C C- -U U- -U U- -A A- -A A 2.2.复制与转录的比较复制与转录的比较 复制转录 时间 场所 解旋 模板 原料 酶 能量 碱基配对 特点 产物 意义 细胞核（主要），少数在线粒体和叶绿体 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 4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸 DNA解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶 ATPATP 子代DNARNA（tRNA、rRNA）和mRNA CG、GC、TA、A AU UCG、GC、TA、AT 有丝分裂间期和减数分裂前 的间期 生长发育过程 边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录 复制遗传信息，使遗传 信息从亲代传给子代 传递遗传信息，为翻译做 准备 课堂练习课堂练习1 1 A C T G A A 甲链 乙链丙链 DNARNA T T G G A A C C T T T T A A C C U U G G A A A A 课本P77识图作答题（1）、（2） 思考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 ？ 思考2、转录形成的 RNA的碱基序列，与 作为模板的DNA单链 有哪些异同？ 都遵循碱基互补配对原则 课堂练习课堂练习2 2 mRNA上有25的腺嘌呤，35的尿嘧啶，则 转录该mRNA的DNA分子模板链上腺嘌呤占该 链碱基总数的 A50% B25% C30% D35% D DNA RNA A C G T U G C A 35%25% 变式： 转录该mRNA的DNA分子上腺嘌呤占碱基总数的 _. C 烟草、烟草花叶病毒、烟草、烟草花叶病毒、T2T2噬菌体中含有噬菌体中含有 的物质，下列叙述正确的是的物质，下列叙述正确的是 A A核酸的种类依次是核酸的种类依次是2 2、1 1、 B B核苷酸的种类依次是核苷酸的种类依次是8 8、 、4 4 C C五碳糖的种类依次是五碳糖的种类依次是2 2、 、1 1 D D含含N N碱基的种类依次是碱基的种类依次是5 5、4 4、4 4 D 2 2 1 5 5 2 2 1 4 课堂练习课堂练习3 3 4、细胞中不能合成蛋白质的是（ ） A. 胰腺细胞 B. 肠黏膜细胞 C. 哺乳成熟红细胞 D. 白细胞 C 5、如图是DNA转录过程中的一个片段 ，其核苷酸的种类有（ ） CTTA GAAU A. 4种 B. 5种 C. 6种 D. 8种 C 课堂练习课堂练习 转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不 是蛋白质。那么，mRNA上的碱基序列如何 决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列 顺序的呢？或者说mRNA如何将其从DNA模 板链上获得的信息体现到能直接表现出生 物体的性状的蛋白质上的呢？ 思考 问题 三：mRNA如何将遗传遗传 信息翻译译成蛋白 质质？ 9/12 9 11 5/ 2 9 15 12 15 7 25 赋值：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1315.26 字母：A B C D E F G H I J K L MOZ 左边方框是字母赋值表。请你按照赋值表把下面 数字信息翻译成英文单词，其中单词间用/隔开 I Like Biology DNA和RNA都只含有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？ 逻辑推理： 如果1个碱基决定1个氨基酸， 如果2个碱基编码一个氨基酸 如果3个碱基编码一个氨基酸 414 不行 4216，不行 4364，足足有余 A U G G A A G C A U G U C C G A G C A A G C C G mRNAmRNA 氨基酸序列氨基酸序列 思考：碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？ 密码子： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 密码子 密码子 密码子 AAGUG A ACG mRNA 连续的不重叠 决定氨基酸的密码子共有多少种？ 氨基酸有多少种? （三联体） 第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子 苯丙氨酸 U U U UUU ？ 精氨酸 A G G AGG 1、请找出起始密码子与终止密码子。 AUG、GUG （编码） UAA、UAG、UGA （不编码） 2、已知一段mRNA的碱基序列如 AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG, 你能写出对应的氨基酸序列吗？ 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 3、地球上几乎所有的生物体都共有上述密码子表。根 据这一事实你能想到什么？ 地球上所有的生物具有共同的遗传语言，共用一套 遗传密码（通用性），具有或远或近的亲缘关系 。 P65思考与讨论？ 保证了生物遗传的相 对稳定性。 思考：当某DNA碱基发生改变，是否一定会导 致生物性状发生改变？ 因为发生改变的碱基可能有以下两种情况： u该碱基位于DNA无遗传效应的片段上； u该碱基改变后形成的密码子与原来的密码子决定 同一种氨基酸。 4、从密码子中可以看到，一种氨基酸可能有几个 密码子，这一现象称做密码子的简并性。你认为 密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？ GAU GAC 天冬氨酸 地球上所有的生物共用一套遗传密码（通用性） 遗 传 密 码 的 特 性 ： 简并性 小小 结结 遗传遗传 密码码的特性： 1.密码码子总总数是 种， 但决定氨基酸的密码码子 是 种。其中有_ 终终止密码码，没有对应对应 的 氨基酸。2个密码码子（AU G、GUG）可以作为为起始 密码码子（翻译译开始）， 同时时可以决定氨基酸。 2._ ：地球上几 乎所有的生物共用一套 密码码子表。 3.简并性： 61 64 3个 通用性 一种密码子决定一种 氨基酸；一种氨基酸 有两种以上的密码子 的情况 。 转运RNA（tRNA） 搬运工 思考：游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运 送到合成蛋白质的“生产线（核糖体）”上 的呢？ 图4-5 tRNA的结构示意图 转运RNA（tRNA） U AU 反密码子 氨基酸 mRNA UGCAUACCGAU 三叶草形 有臂 一端可携带氨基酸 有环 另一端有三个碱基 ，能与mRNA上的密 码子互补配对，称 为反密码子。 tRNA的分子结构 ks5u精品课件 mRNA tRNA 反密码子 密码子 ACU 天冬氨 酸 AUG 反密码子 异亮 氨酸 AAU 亮氨酸 1、tRNA上有很多个碱基，其中只有3个碱基作为 反密码子； 2、一种tRNA只能携带 氨基酸，一种氨基酸可由 _ tRNA携带（密码子的简并性）； 一种 一种或多种 3、反密码子有 种，tRNA有 种 。 61 61 注意： 2、场所：细胞质的核糖体上 3、条件 4、“搬运工”： tRNA (转运RNA ) 能量： 多种酶 模板： 原料： 原则： mRNA 20种氨基酸 ATP 5、过程 多肽链6、产物： 7、遗传信息传递方向：mRNA蛋白质 （脱离，盘曲折叠形成蛋白质） 1、概念： 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。 A-U、U-A、G-C、C-G 三、遗传信息的翻译（三、遗传信息的翻译（P6667P6667） ks5u精品课件 mRNA tRNA 氨基酸 核糖体 U A C 甲硫氨 酸 GG U 组氨酸 核糖体 肽键 ACGUC A CUAC A C 翻译 过程 ： H2O -H2O AGGUC A CGUC A C 甲硫氨酸 U A CGG U 组氨酸 CAC 色氨酸 AGGUC A CGUC G U 甲硫氨酸 GG U 组氨酸 CAC 色氨酸 AG C 精氨酸 mRNA 和肽链被释放到细胞质中。 AU C 一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链！ 翻译是一个快速的过程，一个mRNA分子上可以 结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。 意义：P67第二段 少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。 GAGUCAUGC mRNA 转 录 AGAGTCTG C T C CC AG A G T DNA 翻 译 蛋白质缬氨酸组氨酸精氨酸 基因中碱基数：基因中碱基数：mRNAmRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数中碱基数：蛋白质中氨基酸数 6 6 ： ： 3 3 ： 1 1 小小结结结结 基因表达 转录翻译 存在位置含 义义作用 遗传遗传 信息 密码码子 反密码码子 1.列表比较遗传信息、密码子、反密码子 DNA mRNA tRNA 遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱 基排列顺序，叫做“遗传密码”。 脱氧核苷酸( 碱基对对)的排 列顺顺序 直接决定mRNA 中碱基排列顺顺序 ，间间接决定氨基 酸的排列顺顺序 mRNA上3个 相邻邻的碱基 直接决定氨基 酸的排列顺顺序 与密码码子互补补 的三个碱基 识别识别 密码码子 动动手动动手 2.填表比较与蛋白质合成相关的计算 比 较 DNA中的 碱基数 、脱氧 核苷酸 数 mRNA 中的 碱基 数 蛋白 质中 的氨 基酸 数 蛋白 质中 的肽 链数 蛋白 质中 的肽 键数 缩合 失去 的水 分子 数 数目 6n 3nnmn-mn-m DNA碱基数:mRNA碱基数:氨基酸个数 = 6 :3 :1 说明：因为mRNA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。 动动手动动手 3、真核细胞中复制、转录、翻译的比较（作业） DNA复制转录翻译 时间 场所（ 主要） 模板 原料 酶 能量 原则 特点 产物 动动手动动手 我们学到了我们学到了 课堂小结课堂小结 课堂练习课堂练习1 1 1、一条多肽链中有氨基酸1 00个，则作为合成该多 肽链模板的信使RNA和用来转录该信使RNA的基因分 子分别至少有碱基多少个？ A. 3 00个和3 00个 B. 1 00个和3 00个 C. 1 00个和4 00个 D. 3 00个和6 00个 D 2、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个数及转录此mRNA的基因中碱 基数至少依次为 （ ） A33 11 66 B36 12 72 C12 36 72 D11 36 66 B 课堂练习课堂练习2 2 课堂练习课堂练习3 3 3.从单尾金鱼卵细胞中提取 RNA 注入双尾金鱼受精卵 中，发育成的双尾金鱼中有一些出现了单尾性状，这 些RNA 最可能是（ ） A遗传物质 BtRNA CmRNA DrRNA C 4.某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该 图相符的是( ) A在 RNA 聚合酶作用下 DNA 双螺旋解开 BDNARNA 杂交区域中 A 应与 T 配对 CmRNA 翻译只能得到一条肽链 D该过程发生在真核细胞中 课堂练习课堂练习4 4 A 边转录边翻译原核细胞 3、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（ 主要） 模板 原料 酶 能量 原则 特点 产物 有丝分裂间期和减数 第一次分裂前间期 细胞核 DNA的两条链均为模板 四种脱氧核苷酸 DNA解旋酶、 DNA聚合酶等 ATP A-T、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 细胞核 基因的一条链为模板 四种核糖核苷酸 RNA聚合酶等 ATP A-U、T-A G-C、C-G 边解旋边转录 RNA（tRNA 、mRNA和 rENA） 生长发育过程 细胞质 mRNA为模板 二十种氨基酸 特定的酶等 ATP mRNA与tRNA配对 A-U, G-C 肽链（多肽） 或蛋白质 A U G G AUA U C mRNAmRNA ？ 甲硫氨酸 CUA 反密码子 核糖体