基因指导蛋白质的合成(张学明).ppt

第1节 基因指导蛋白 质的合成 利用恐龙的DNA 分子，真的能使 恐龙复活吗？ 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 DNA 基因控制生物性状 指导指导 合成合成蛋白质 体现者 基因指导蛋白质合成的过程基因指导蛋白质合成的过程 ，叫基因的表达。，叫基因的表达。 问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？ 1.DNA1.DNA主要存在哪里？主要存在哪里？ 2.2.蛋白质在哪里合成？蛋白质在哪里合成？ 遗传信息是如何传递给蛋白质的？ 细胞核（DNA存在） 细胞质（蛋白质合成 ） 信使？mRNA RNA的结构 （1）RNA的组成单位：核糖核苷酸 AC 腺嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸 U 尿嘧啶核糖核苷酸 G 鸟嘌呤核糖核苷酸 核糖 核糖 核糖 核糖 RNA种类和功能 根据RNA的功能 RNA有三种： 信使RNA，也叫mRNA； 转运RNA，也叫tRNA； 核糖体RNA，也叫rRNA。 tRNA mRNA mRNA （信使） tRNA （转运） ：转录遗传信息 翻译的模板 ：转运氨基酸 rRNA : 核糖体RNA RNA和DNA的比较 DNARNA 基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸 五碳糖脱氧核糖核糖 含N碱基 单双链？双链单链 分子大小 很大比较小 主要存在部 位 细胞核细胞质 A、T、G、CA、U、G、C RNA是由基本单位核苷酸连接而 成，也能储存遗传信息。 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也遵循“碱基互补配对原则”。 为什么mRNA适于作DNA的信使 ？ 因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细 胞质中。 ACGTG T TT A TG C AC A A A T 解 旋 酶 转录：在细胞核中，以DNA的一条链为模 板，合成RNA的过程。 A G C A G A C G G U U U DNA 游离的核糖核苷酸 RNA 聚合酶 TG C AC A A A T 1、DNA解旋，碱基暴露 TG C AC A A A T A G C G A C G G U U A 2、游离的核糖核苷酸与DNA随机碰撞，氢键结合 TG C AC A A A T A G C G A C G G U U A U 3、连接成mRNA。 TG C AC A A A T G C G A C G G U U A U G TG C AC A A A T G C G A C G U U GA UG TG C AC A A A T G C G A C G U GA UGU TG C AC A A A T G C G A C G GA UGU U TG C AC A A A T G C G A C G GA UGU UA TG C AC A A A T G C G C G GA UGU UA U TG C AC A A A T G G C G GA UGU UA U C RNA 聚合酶 TG C AC A A A T G G C G GA UGU UA U C 形成 mRNA 链， DNA上的遗传信息就传递到mRNA上 mRNA DNA TG C AC A A A T 细胞质 细胞核 核孔 DNA ACGUG U UUA mRNA ACGTGTT AT 4、mRNA释放，DNA双链恢复 ACGUG U UUA mRNA 2、转录的过程： 解旋： 解开，碱基得以暴露 ； 配对：细胞中游离的 与供 转录的DNA的一条链上的碱基互补配对 ； 连接：在 的作用下依次连 接，形成一个mRNA分子； 脱离：合成的 从DNA链上释 放，DNA 恢复。 DNA双链 核糖核苷酸 RNA聚合酶 mRNA 双螺旋 A 1、对比RNA和DNA化学成分，RNA特有的是 A. 核糖和尿嘧啶B. 脱氧核糖和尿嘧啶 C. 核糖和胸腺嘧啶 D. 脱氧核糖和胸腺嘧啶 D 2、DNA分子的解旋发生在哪一过程中 A. 复制B. 转录 C. 翻译D. 复制和转录 3： mRNA上有25的腺嘌呤，35的尿 嘧啶，则转录该mRNA的DNA片段上腺嘌 呤占碱基总数的（ ） A 50 B 25 C 30 D 35 C DNA单链 D 4 一个DNA 分子转录出多少种多少 个mRN A ( ) A.一种一个 B.一种多个 C.多种多个 D.无数种无数个 C 二、翻译 1、概念： 2、场所： 3、模板： 4、原料： 5、产物： 7、配对原则： 6、运载工具： 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 核糖体 mRNA 20种游离的氨基酸 多肽链 tRNA A-U，U-A，C-G，G-C 实质上是将 mRNA上的碱 基序列翻译为 蛋白质的氨基 酸序列。 ？ 蛋白质是由20种氨基酸组成的 ，而信使RNA上的碱基只有四 种（A、G、C、U），那么，这 四种碱基是怎样决定蛋白质上的 20种氨基酸的呢？ 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。 如果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？ 如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？ 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 密码子 密码子：遗传学上把信使RNA（ mRNA）上决定一个氨基酸的3个相 邻的碱基叫做一个密码子。 AGCUG A UCC mRNA 翻译模板 密码子 密码子 密码子 P65思考与讨论1. A U G G A A G C A U G U C C G A G C A A G C C G 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 密码子总数是 种， 但决定氨基酸的密码子是 种。 所有生物的密码子是 的。 61 64 一种密码子决定一种氨基酸， 但一种氨基酸可以由 不同的 密码子决定。 1种或多种 相同 P65思考与讨论2.3 遗传密码的特性： 1、有3个终止密码，没有对应的氨基酸， 所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸 的遗传密码子只有61个。 2、通用性：地球上几乎所有的生物共用 一套密码子表。 3、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。 2.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这 一事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关 系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质 上是统一。 3.从密码的简并性我们能认识到；如果密码子中的一个 碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也 有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（GAUGAC 都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定 性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化 。 问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？ tRNA“搬运工” 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？ AC U 天冬氨 酸 一共有多少种tRNA? 反密码子 与密码子相互配对,转运 的氨基酸由配对的密码子 决定 每种tRNA只能识别并转运 一种特定的氨基酸! 决定氨基酸的密码子有61种, 所以tRNA 有61种 密码子与反密码子 A A U 亮氨酸 AC U 天冬氨酸 一种tRNA只能携带一种氨基酸? 一种氨基酸只能由一种tRNA携带? AUG 异亮氨酸 三 叶 草 形 A A U 亮氨酸 AC U 天冬氨酸 U U A G A U mRNA 反密码子可以与 mRNA上的密码 子配对 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨酸 AC U 天门冬 氨酸 过程： AUG 异亮氨酸 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨酸 AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨酸 AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨酸 AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 肽键 ACGUG A UUA U A C AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 肽键 甲硫氨酸 ACGUG A UUA AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 甲硫氨酸 ACGUG A UUA AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 甲硫氨酸 ACGUG A UUA AC U AUG 异亮氨酸 甲硫氨酸 天门冬 氨酸 直到遇到终止子 信息传递 DNA上的遗传信息 （脱氧核苷酸排序 ） 转录 细胞核 mRNA(核糖核苷 酸排序) 翻译 细胞质 蛋白质 （特定的氨基 酸顺序） 转录、翻译与DNA分子复制的区别 DNA复制 转录翻译 时间 特点 有丝分裂间期和减数 第一次分裂间期 生长发育过程 边解旋边复制 、半保留复制 边解旋边 转录 形成多聚 核糖体 项目DNA复制转录翻译 场所 细胞核（主要）细胞核（主要）核糖体 模板 DNA两条链DNA一条链mRNA 原料 四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸 能量ATP 酶 DNA解旋酶 DNA聚合酶等 DNA解旋酶 RNA聚合酶等 各种酶 碱基配对 AT TA CG GC AU TA CG GC AU UA CG GC 产物 DNAmRNA蛋白质（多肽） 信息传递 DNADNADNAmRNAmRNA蛋白质 遗传信息 （） 储存于 mRNA 蛋白质 分类 （） （） 决定 含有 缩合 属于 RNA mRNA rRNA （） 氨基酸 缩合 转运 DNA 密码子 氨基酸 转录 翻译 tRNA 体现 性状 课堂小结 遗传信息表达的相关计算 DNA RNA 多肽链 6n 个碱基 3n 个碱基 n 个氨基酸 转录 翻译 由某DNA片段转录的mRNA中，尿嘧啶占28%，腺嘌呤占 18%，则这个DNA片段中胸腺嘧啶和鸟嘌呤分别占多少？ 、 23% 27% 遗传信息表达的相关计算 DNA RNA 多肽链 6n 个碱基 3n 个碱基 n 个氨基酸 转录 翻译 某生物的一个体细胞中有50个DNA分子，其中某个DNA分子 含有3 000个碱基。由该DNA分子控制合成的蛋白质分子中 最多有_个氨基酸。500 遗传信息表达的相关计算 DNA RNA 多肽链 6n 个碱基 3n 个碱基 n 个氨基酸 转录 翻译 已知某蛋白质分子由两条肽链组成，含有31个肽键。则控 制该蛋白质合成的DNA片段中至少含有_个碱基对。 在翻译阶段至少需要_个tRNA分子。 99 33 遗传信息表达的相关计算 DNA RNA 多肽链 6n 个碱基 3n 个碱基 n 个氨基酸 转录 翻译 某DNA片段含有510个碱基对，由该DNA控制合成的蛋白质的 相对分子量最大为_。 （氨基酸的平均相对分子量为120） 170120 16918=17358 DNADNA、RNARNA的碱基和氨基酸的数量的碱基和氨基酸的数量 关系关系 结论: C G TGCAC A T G C A C TG G TA DNA 谷氨酸组氨酸精氨酸氨基酸 C G UGGAC A U mRNA G C A C U G G U A tRNA 遗传信息 遗传密码 反密码子 氨基酸序列 基因的碱基 信使RNA的碱基 氨基酸 =6 3 1 模板链 小结 把mRNA上 的U当做T ，就是 DNA的模 板链的互补 链 1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有 （ ） A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4 2、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷 酸各共有（ ） A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4 【课堂练习】 3、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（ ）个 A、12 B、18 C、24 D、30 4、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% 5、某一多肽链共有100个氨基酸， 则控制合成该肽链的基因中的碱基数 至少有（ ）个？ A、600 B、300 C、297 D、594 6、已知某转运RNA的一端的三个碱 基顺序是GAU，它所转运的氨基酸是亮 氨酸，那么决定此氨基酸的密码是由 下列哪个转录来的（ ） A、GAT B、GAA C、GUA D、CTA 7、信使RNA中核苷酸的顺序是由 下列哪项决定的（ ） A、转运RNA中核苷酸的排列顺序 B、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 C、核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序 D、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 A、核糖体RNA B、转运RNA C、信使RNA D、氨基酸 8、在遗传信息的翻译过程中，起 翻译者作用的（ ） 精氨酸氨基酸 转运RNA G信使RNA G G DNA 双链 9 9、根据在蛋白质生物合成中遗传信息、根