遗传信息的表达李.ppt

第四节第四节 遗传信息的表达遗传信息的表达 RNARNA和蛋白质的合成和蛋白质的合成 2、 遗传信息（基因）的表达 基因通过指导蛋白质的合成来控制性状 ，称为基因的表达。 包括转录与翻译的过程。 1、遗传信息传递 DNA自我复制的过程。 DNA分子的功能 思考几个问题： 1、DNA主要存在于细胞的什么部位？ 2、蛋白质的合成在细胞的什么部位？ 3、DNA能不能到细胞质中去直接指导蛋白质 的合成？细胞核内的遗传物质DNA如何指导 细胞质中的蛋白质合成呢？ 主要位于细胞核 细胞质核糖体 蛋白质的合成 控制以RNA为媒介 DNA 通过转录、翻译的过程 A U U C G RNA的基本单位 核糖核苷酸 结构特点：由核糖核苷酸单链构成，比DNA链短 RNARNA与与DNADNA的比较的比较 对比项目对比项目DNADNARNARNA 单双链单双链 基本单位基本单位 化化 学学 组组 成成 含含N N碱碱基基 五碳糖五碳糖 无机酸无机酸 双双链链结构结构 脱氧脱氧核苷酸核苷酸 核糖核糖核苷酸核苷酸 A A、GG、C C 、 T T A A、 GG、C C、 U U 脱氧核糖（脱氧核糖（C C 5 5 HH10 10O O 4 4 ） 核糖（核糖（C C 5 5 HH10 10O O 5 5 ） 磷酸（磷酸（P P） 磷酸（磷酸（P P） 存在场所存在场所 主要功能主要功能 主要存在主要存在细胞核细胞核中，中，极少 数位于线粒体和叶绿体 主要存在主要存在细胞质细胞质中中 传递和表达遗传信息传递和表达遗传信息指导蛋白质的合成指导蛋白质的合成 单链结构 RNA 种类 RNA按功能分类 行使传达DNA上的遗传信息的功能。 组成核糖体的成分，是 核糖体行使功能必需的 信使 RNA(mRNA): 转运 RNA(tRNA): 转运特定氨基酸到核糖体 ，使之按照mRNA的信息指 令连接起来，形成蛋白质。 核糖体 RNA(rRNA): 问题情景: 科学家发现,当在细胞培养液加入RNA合 成抑制剂后,细胞所合成的蛋白质的量大量 下降。上述实验现象所说明的问题是什么 ？ 合成蛋白质过程中必须先合成RNA 包括转录与翻译的过程 基因控制蛋白质的合成 转录 翻译 转录 在细胞核中以DNA的一条链为模板, 遗 传信息由DNA传递到RNA上的过程。 主要在细胞核（1）场所： （3）过程： （2）定义： a. DNA解旋，以一条链为模板合成RNA b. DNA与RNA的碱基互补配对：AU ; TA； CG； GC c.组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来 （4）转录的条件： （5）转录时的碱基配对： （6）转录的产物： （RNA聚合酶） （DNA解旋酶） （RNA聚合酶） 这样：DNA上的遗传信息就传递到mRNA上 模板：DNA的一条链 原料：4种核糖核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、 RNA聚合酶等 （4）转录的条件： A-U、T-A、C-G、G-C mRNA （5）转录时的碱基配对： （6）转录的产物： TCATG A TT A AG T AC A A A T 转录过程 AG T AC A A A T TCATG A TT A DNA 解旋，通过解旋酶打开 。氢键 以DNA的一条链为模板合成 mRNA DNA 游离的核糖核苷酸 AG T AC A A A T U U G G A C U G C U G A U AG T AC A A A T A G C U G A C G G U U U RNA聚合酶结合到单链DNA上，下方的四 种组成RNA的核苷酸一个一个添加上去。 RNA 聚合酶 AG T AC A A A T A G C G A C G G U U U U RNA聚合酶将RNA核苷酸连接起来，以碱基互补配对为 原则。 AG T AC A A A T A G C G A C G G U U U U RNA聚合酶沿着DNA移动。 AG T AC A A A T G C G A C G G U U U U A RNA聚合酶沿着DNA移动。 AG T AC A A A T G C G A C G U U GU UA RNA核苷酸一个一个连接起来。 AG T AC A A A T G C G A C G U GU UAU RNA核苷酸一个一个连接起来。 AG T AC A A A T G C G A C G GU UAU U RNA核苷酸一个一个连接起来。 AG T AC A A A T G C G A C G GU UAU UA RNA核苷酸一个一个连接起来。 AG T AC A A A T G C G C G GU UAU UA U RNA核苷酸一个一个连接起来。 AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C RNA核苷酸一个一个连接起来。 AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C RNA核苷酸一个一个连接起来。 AG T AC A A A T UCAUG U UUA mRNA 细胞质 信使RNA（mRNA）通过 从细胞核中出来，到细胞质中 . 细胞核 核孔 核孔 AG T AC A A A T UCAUG U UUA mRNA 信使RNA（mRNA） 通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。 细胞质 细胞核 为什么RNA适于作DNA的信使？ （1）RNA也是由核苷酸连接而成 ，也能储存遗传信息。 （2）RNA与DNA的关系中，也遵 循碱基互补配对原则。 （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。 ？ 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？ 转录 DNA复制 DNA的复制转录 模板 原料 酶 产物 DNA复制与转录的比较 以DNA的两 条母链为模板 游离的脱氧核苷酸 DNA解旋酶、 DNA聚合酶 2个双链DNA分子 以DNA的一条链 为模板 游离的核糖核苷酸 DNA解旋酶、 RNA聚合酶 1条RNA单链 转录得到的RNA仍是碱基序列，而 不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如 何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量 和排列顺序呢？ 问题： mRNA如何将信息翻译成蛋白质？ 碱基与氨基酸之间的对应关系如何？ RNA 4种核苷酸 蛋白质 20种氨基酸 4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？ 如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定_种， 如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定_种， 如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定_种， 4 16 64 UCAUG A UUA mRNA 密码子密码子密码子 遗传密码 1、概念： 把mRNA上决定1种氨基酸的3个相邻的碱 基叫密码子。 mRNA上的遗传密码 a、一个密码子只和一种氨基酸相对应 b、一种氨基酸可以和多个密码子相对应（简并性） c、两个起始密码子：AUG、GUG（对应的氨基酸） d、三个终止密码：UAA、UAG、UGA （无对应的氨基酸） 2、遗传密码的特性： 密码子多少种： 决定氨基酸的密码子多少种： 64 61 地球上几乎所有的生物共用一套密码子，即通用性 。 阅读密码子表思考讨论： 1、已知一段mRNA的碱基序列是 AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你 能写出对应的氨基酸序列吗？ 2、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？ 甲硫氨酸谷丙半胱脯丝赖脯 地球上所有的生物具有共同的遗传语言，具有或 远或近的亲缘关系。 3、 从密码子中可以看到，一种氨基 酸可能有几个密码子，这一现象对生物 体的生存发展有什么意义？ 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，保证了生 物遗传的相对稳定性。 问题： 细胞质中游离的氨基酸是怎样运送到 核糖体上的呢？ 1、转运RNA（tRNA）： 氨基酸的搬运工 2、tRNA上反密码子可以与 mRNA上的密码子互补配对。 3、每种tRNA只能识别并转运 一种氨基酸 4、一种氨基酸可以由一种或 多种tRNA携带 tRNA 反密码子： 61种 U A C 甲硫氨酸 AC U 天冬氨酸 AUG 异亮氨酸 转运 RNA 氨基酸 氨基酸与tRNA结合 U A C 甲硫氨酸 ACU 天冬氨酸 AUG 异亮氨酸 氨基酸与转运RNA结合，这个过程要消化能量. 反密码子 翻译 细胞质中的核糖体 mRNA 20种游离的氨基酸 遗传信息从mRNA 转移到了蛋白质 蛋白质 tRNA上的反密码子与mRNA的密 码子互补配对。AU GC ATP 模板： 原料： 能量： 酶： ATP 场所： 结果： 产物： 原则： 条件： 概念： 以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序 的蛋白质的过程。 ACGUG A UUA mRNA 核糖体与mRNA结合，形成合成蛋白 质的“生产线”。 翻译 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨 酸 AC U 天门冬 氨酸 核糖体 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨 酸 AC U 天门冬 氨酸 转运RNA上的反密码子与信使RNA上的密码子相结合。 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨 酸 AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 转运RNA上的反密码子与信使RNA上的密码子相结合。 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨 酸 AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 两个相邻的氨基酸缩合反应，形成肽键。 肽键 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨 酸 AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 核糖体 沿着 mRNA移动。又一个转运RNA（ tRNA）连 接到密码子上。 第一个 tRNA 释放到细胞质中。 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨 酸 AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 后一氨基酸通过缩合反应与前一个氨基酸连接起来。 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨 酸 AC U 天门冬 氨酸 AUG 异亮氨酸 一条肽链形成. ACGUG A UUA U A C AC U AUG 甲硫氨 酸 天门冬 氨酸 异亮氨酸 mRNA 和肽链被释放到细胞质中。 转录和翻译过程 多肽链合成时，mRNA与核糖体哪个在 移动？一个mRNA上是否只有一个核糖 体进行工作？ ？ 图示一个mRNA分 子可以相继结合多 个核糖体，同时进 行多条肽链的合成 ，因此少量的 mRNA分子就可迅 速合成大量的蛋白 质，翻译的效率非 常高。 (08江苏生物) 下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。 据图判断，下列描述中正确的是（ ） A图中表示4条多肽链正在合成 B转录尚未结束，翻译即已开始 C多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译 D一个基因在短时间内可表达出多条多肽链 BD DNA的复制转录 翻译 模板 原料 酶 产物 原则 场所 遗传信息 传递结果 复制、转录、翻译的比较 以DNA的两条 链为模板 4种游离的脱氧 核苷酸 DNA解旋酶、 DNA聚合酶 2个子代双链 DNA分子 以DNA的一条链 为模板 4种游离的核苷酸 DNA解旋酶 RNA聚合酶 1条mRNA单链 mRNA 20种氨基酸 酶 蛋白质 细胞核细胞质核糖体 细胞核 AT GC TA CG AU TA UA CG GC AU UA CG GC DNA DNADNA RNARNA 蛋白质 信息传递： DNA上的遗 传信息（脱 氧核苷酸的 排列顺序） 转录 细胞核 mRNA(核 糖核苷酸 的排列顺 序) 翻译 细胞质 蛋白质 （特定的氨基 酸顺序） 遗传信息的传递只有这种模式吗？ 中心法则图解 遗传信息的传递规律 转录 DNARNA 翻译 蛋白质 表示 克里克的预见 三、中心法则的提出及其发展 复制 中心法则的发展 逆转录 自然界生物遗传物质是DNA或RNA。 1、以DNA为遗传物质的生物遗传信息传递 DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质 包括细胞生物和以DNA为遗传物质的病毒 复制 2、以RNA为遗传物质的生物遗传信息传递 （1） （2） 如：流感病毒，SARS病毒 爱滋病病毒 DNA 逆转录 RNA 翻译 蛋白质 转录 RNA 复制 RNA 翻译 蛋白质 复制 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 逆转录 中心法则实质蕴涵着_和_这两类 生物大分子之间的相互_和相互作用。 核酸 蛋白质 联系 DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的 生物所遵循的法则； RNA复制和逆转录是某些病毒才会出现的，并 且只有寄生到寄主细胞中才能进行。 复制 红花基因 高茎基因 1、本质上，基因就是一段包含一个完整的遗 传信息单位的有功能的核酸分子片段，大多 数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是 一段RNA。 基因 2、遗传的一个基本功能单位，它在适当的 环境条件下控制生物的性状。 3、基因以一定的次序排列在染色体上 多个基因 1个基因含 有成百上 千个脱氧 核苷酸 1个DNA 1条染色体 sp 斑点翅 px 丛脉 cn 朱红眼 vg 残翅 b 黑身 果蝇染色体 基因在染色体上呈线性排列 4、染色体、 DNA、基因和脱氧核苷酸的关 系 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 1.基因是遗传的一个基本功能单位，它在适 当的环境条件下控制生物的性状。 2.基因以一定的次序排列在染色体上。 3.本质上，基因就是一段包含一个完整的遗 传信息单位的有功能的核酸分子片段，大多 数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是一 段RNA 基因的完整概念 根据转录和翻译过程填充： DNA双链 G 信使RNA 转运RNA 氨 基 酸 丙氨酸（ 密码GCA) C A C G T G C A C G U 蛋白质种氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系 1、如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该 蛋白质合成的mRNA的碱基数目为 ， 控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的碱基 数目为 。 3n 6n 比例是_136 1、一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多 肽模板的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子分别至 少要有碱基（ ） A、3000个和3000 B、1000个和2000个 C、2000个和4000个 D、3000个和6000个 信使RNA碱基数为10003=3000个 DNA分子碱基数为30002=6000个 D 2、某基因中含有1200个碱基对，则由它控制 合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最多含 有肽 键的个数是 ( ) A198个 B398个 C400个 D798个 B 3、已知一个蛋白质分子由2条肽链组成，连 接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有198个，翻 译成这个蛋白质分子的mRNA中有A和G共200个 ，则转录成信使RNA的DNA分子中，最少有C和 T多少个( ) A.400 B. 200 C. 600 D. 800 C 巩固练习 1、骨骼肌细胞中合成mRNA 及多肽链的场所分别是 （ ） A .细胞质与细胞核 B .细胞核与线粒体 C .内质网与核糖体 D .细胞核与核糖体 D 2、mRNA上的64种密码子能编码几种氨基酸（ ） A .64种 B .61种 C.59种 D .20种 D 3、下列哪一项不可能是遗传密码（ ） A. ATC B. UUC C. CAG D. GGC A 4、在蛋白质合的合成过程中，决定蛋白质种 类的是（ ） A.核苷酸 B.信使RNA C.核糖体 D.转运RNA B 5、若测得精氨酸的转运RNA上的反密码子为 GCU，则DNA分子模板上决定这个精氨酸 的相应碱基为（ ） A.GCA B.CGA C.GCT D.CGT C 6、设控制某含a条肽链的蛋白质合成的基因含X个碱 基