基因指导蛋白质的合成.ppt

第4章 基因的表达,基因,基因控制生物性状,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1节 基因指导蛋白质的合成,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(核糖体)进行,指导,通过RNA,问题：,2、为什么RNA适于做DNA的信使呢？,1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？,如何解读DNA的信息呢？,遗传信息的转录,1、RNA与DNA的区别,核糖,脱氧核糖,P,脱氧 核糖,含氮碱基,DNA与RNA的基本组成单位,A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 U 尿嘧啶,A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶,4种核糖核苷酸,4种脱氧核糖核苷酸,RNA 的种类,信使 RNA mRNA,核糖体 RNA rRNA,转运 RNA tRNA,2、RNA的类型,信使RNA（m RNA）：转录遗传信息，翻译的 模板，即传递遗传信息的作用。,转运RNA （t RNA ）：识别密码子，运输特定 氨基酸，呈三叶草型结构。,核糖体RNA （r RNA ）：核糖体的组成成分。,为什么RNA适于做DNA的信使呢？,RNA也是由基本单位核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。,在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，因RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。,RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。,3、RNA适于做DNA的信使的原因：,DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？,小飞守角制作,1、DNARNA如何转录，特点是什么？,问题：,2、DNA的两条链都能转录吗？,3、DNA链完全解开吗？,4、在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？,4、遗传信息的转录,DNA,游离的核糖核苷酸,1、DNA解旋，碱基暴露,2、游离的核糖核苷酸与DNA随机碰撞，氢键结合,3、连接成mRNA。,RNA 聚合酶,形成mRNA链，DNA上的遗 传信息就传递到mRNA上,mRNA,DNA,细胞质,细胞核,DNA,4、mRNA释放，DNA双链恢复,转录过程中遗传信息的流动方向：,DNA mRNA,基因中脱氧核苷酸的序列决定着mRNA中核糖核苷酸的序列,转录的过程,转录小结： 场所： 模板： 原料： 条件： 原则： 产物,主要在细胞核,DNA的一条链,4 种核糖核苷酸,遵循碱基互补配对原则 （A=U,T=A; G=C,C=G）,转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。,RNA聚合酶、能量（ATP）,主要是细胞核,边解旋边转录,只有DNA的一条链,四种核糖核苷酸,RNA聚合酶,ATP,A-U G-C T-A C-G,RNA,主要是细胞核,边解旋边复制,DNA的两条链,四种脱氧核苷酸,DNA解旋酶、DNA聚合酶,ATP,A-T C-G T-A G-C,子代DNA,遗传信息的翻译,1、概念：,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。,问题： 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？,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：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够 决定20种不同的氨基酸？,一个碱基决定一个氨基酸，41 = 4,二个碱基决定一个氨基酸，42 = 16,三个碱基决定一个氨基酸，43 = 64,2、碱基与氨基酸的对应关系,3、密码子,密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的 碱基,1、一种氨基酸可以和多个密码子相对应 2、一个密码子只和一种氨基酸相对应 3、三个终止密码： UAA、UAG、UGA 4、氨基酸的种类:20种 密码子的种类:64种,起始密码子：2种（AUG、GUG），是翻译第一个氨基酸的密码 终止密码子：3种（UAA、UGA、UAG），不编码氨基酸，是翻译终止的信号。 普通密码子 编码20种氨基酸的密码子共61种。一种氨基酸可能有几种密码子，这一现象称做密码的简并。如UUU、UUC、UUA、UUG都翻译成苯丙氨酸。,密码子的种类,1、简并性：一种氨基酸可以有两种以上的密码子。,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、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。,遗传密码的特性：,4、tRNA把氨基酸运送到核糖体上的“搬运工”,（1）tRNA上的种类很多，每种tRNA只能识别并运送一种氨基酸。 （2）tRNA的分子结构很特别：其一端是携带氨基酸的部位，另一端是反密码子用于与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。,天冬 氨酸,异亮 氨酸,转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”相识别。反密码子的种类：61种。,5、遗传信息、密码子、反密码子区别 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。, 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 上的反密码子识别密码子，则保证了tRNA准确的运载相应的氨基酸。 不同的生物个体具有不同的基因遗传信息,合成不同的mRNA ，但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。,6、遗传信息、密码子、反密码子的联系 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。, mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸排列顺序，反密码子则起到翻译的作用。,遗传信息、遗传密码和反密码子,7、翻译的过程,（1）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1,7、翻译的过程,（2）携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2,（3）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,7、翻译的过程,（4）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,7、翻译的过程,ABD,转录和翻译,ACUGGAUC U,mRNA,转录,翻译,蛋白质,mRNA （遗传密码）,ACU GGA UCU,DNA双链,ACTGGATC T TGACC TAGA,tRNA （反密码子）,UGA CCU AGA,小飞守角制作,翻译小结：,场所：,产物：,模板：,原料：,条件：,细胞质（核糖体）,mRNA,多肽链,氨基酸,ATP、酶,、转运RNA（tRNA）,碱基互补配对：,GC、CG、UA、AU,遗传信息流动：,翻译：在核糖体上，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,（2012新课标）1、同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的（ ） A.tRNA种类不同 B.mRNA碱基序列不同 C.核糖体成分不同 D.同一密码子所决定的氨基酸不同,【解析】细胞内合成蛋白质过程中，tRNA种类和核糖体成分是相同的，A、C项错误；直接决定氨基酸顺序的是mRNA碱基序列，mRNA碱基序列不同，合成的氨基酸顺序也不同，B项正确；同一密码子决定的氨基酸是相同的，D项错误。,B,（2010天津）2.根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（ ） A. TGU B. UGA C. ACU D. UCU,C,【解析】mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作1个密码子。据表，mRNA的密码子和tRNA上的反密码子互补配对，可推知mRNA的密码子最后的碱基为U；DNA的一条链为TG，另一条链为AC，若DNA转录时的模板链为TG链，则mRNA的密码子为ACU，若DNA转录时的模板链为AC链，则mRNA的密码子为UGU。,小飞守角制作,（2013全国新课标）1、关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是（ ） A一种tRNA可以携带多种氨基酸 BDNA聚合酶是在细胞核中合成的 C反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基 D线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成,D,一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。,8、提高翻译的速率,（2013浙江卷）3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 BDNA-RNA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,A,（2012安徽）5图示细胞内某些重 要物质的合成过程，该过程发生 在（ ） A真核细胞内，一个mRNA分子上 结合多个核糖体同时合成多条肽链 B原核细胞内，转录促使mRNA 在核糖体上移动以便合成肽链 C原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译 D真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译,【解析】图示过程为转录和翻译在同一时间同一地点进行，故为原核生物的基因表达过程，故A、D错，转录是核糖体沿mRNA移动，故B错，选C。,C,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。,下图为真核细胞中合成蛋白质的示意图（f代表4个核糖体），下列说法不正确的是（ ） Aa为mRNA，b、c、d、e可为多肽 B最终合成的b、c、d、e在结构上各不相同 C合成a的场所主要在细胞核 D该图表明少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质,B,细胞核,细胞质的核糖体,DNA的一条链,信使RNA,四种核糖核苷酸,20种氨基酸,特定的酶和ATP,RNA,特定氨基酸顺序的多肽链,DNA的一条链与mRNA配对,mRNA与tRNA配对,（2011江苏）7关于转录和翻译的叙述，错误的是( ) A转录时以核糖核苷酸为原料 B转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列 CmRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 D不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性,C,3、DNA复制、转录和翻译的比较,应用指南 1对细胞结构生物而言，DNA复制发生于细胞分裂过程中，而转录和翻译则发生于细胞分裂、分化以及生长等过程。 2DNA中含有T而无U，而RNA中含有U而无T，因此可通过放射性同位素标记T或U，研究DNA复制或转录过程。 3在翻译过程中，一条mRNA上可同时结合多个核糖体，可同时合成多条多肽链，但不能缩短每条肽链的合成时间。 4.同一个体不同细胞核所含的基因是相同的，但是所表达的基因不一定相同，所以不同细胞中的mRNA和蛋白质种类不一定相同。,5.真核生物与原核生物在转录和翻译存在时间与空间的差异：原核生物转录发生的场所即是翻译发生的场所，并且转录和翻译可以同时进行，这种情况也可以发生在真核生物的线粒体和叶绿体；真核生物的核基因的转录发生在核内，翻译则发生在细胞质内的核糖体上。 6.从核糖体上脱离下来的只是多肽链，分泌蛋白的多肽链还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工，最后才形成具有一定空间结构的蛋白质，但不能认为原核生物缺少上述两种细胞器就不能进行对多肽的加工(例如空间结构可在细胞质中形成)。,D,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，未经允许不得擅自修改或用于任何形式的商业用途。2012年1月15日，汉水丑生标记。,【解析】分析图可知，甲图以DNA两条单链均为模板，而乙以一条链为模板，且产物是一条链，确定甲图表示DNA复制，乙图表示转录。A，转录不是半保留方式，产物是单链RNA；B，真核细胞的DNA复制可以发生在细胞核、线粒体及叶绿体中；C，DNA复制过程解旋需要解旋酶，转录时需要的RNA聚合酶具有解旋的功能；D，项一个细胞周期DNA只复制一次，但要进行大量的蛋白质合成，所以转录多次发生。,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，未经允许不得擅自修改或用于任何形式的商业用途。2012年1月15日，汉水丑生标记。,DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数6n : 3n : n。,4、DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？,说明：因为基因转录的mRNA中存在有终止密码子等片段，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。,n,DNA,3n,3n,3n,转录,翻译,一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成 该多肽的模板信使RNA和用来转录信使