上课用【精品】基因控制蛋白质的合成.ppt

第4章基因控制蛋白质的合成,基因控制蛋白质的合成,每个基因控制着不同的性状。,黄身,白眼,红宝石眼,朱红眼,深红眼,截翅,棒眼,短粗毛,果蝇某一条染色体的DNA上的几个基因,基因,基因的表达,基因的复制是通过DNA分子的复制来完成。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息以一定的形式反映到蛋白质的分子结构上来，从而使后代表现出和亲代相似的性状这一过程称为基因的表达。,基因的表达是通过来实现的,基因控制蛋白质的合成,我们知道基因是有遗传效应的DNA片段，在真核细胞中主要DNA位于什么场所？蛋白质的合成是在什么场所完成的？而细胞核中DNA分子是不能从细胞核中出来的，很显然基因和蛋白质的合成具有空间上的间隔。那么，基因是怎样控制蛋白质的合成的呢？这需要另一种核酸RNA的帮助。,RNA和DNA的区别,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,C、H、O、N、P核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、U,C、H、O、N、P脱氧核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、T,传递遗传信息,携带遗传信息,基础知识梳理,(2)RNA的种类信使RNA(mRNA)：翻译合成蛋白质的模板；单链结构，将基因的遗传信息传递到蛋白质上。mRNA以遗传密码子的形式携带遗传信息，所以叫信使RNA。核糖体RNA(rRNA)：与特定的蛋白质一起构成核糖体。是核糖体中的结构成分，位于核糖体的核心部位，兼有酶的功能，故称为核酶。,转运RNA(tRNA)：在翻译过程中转运特定的氨基酸；三叶草结构，与mRNA上的密码子相配对的三个碱基叫反密码子，其另一端可携带氨基酸，所以，在蛋白质合成过程中，tRNA的作用是搬运氨基酸进入核糖体。种类：多种功能：专一性（专一识别一种氨基酸的密码子、转一转运一种氨基酸）,看tRNA的结构图，回答问题：（1）什么形状？（2）组成单位是什么？大约有多少个？（3）有什么样的功能？一是转运氨基酸，二是识别密码子,一、遗传信息的转录阅读书本P62的内容及“想象空间”，思考以下问题：1、为什么RNA适于做DNA的信使呢？（123）2、转录的定义，你能用箭头表示吗？3、转录的场所在哪里？4、转录的过程？5、转录需要哪些条件？,3、转录的过程第1步DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露；第2步游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合；第3步新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上;第4步合成的mRNA从DNA链上释放.而后，DNA双链恢复。,作为模板链的DNA称为有义链，与有义链互补的链称为反义链。双联中的有义链是具有基因特异性的，也就是说，一条链对基因A可能是有义的，而另一条链对基因B可能是有义的。遗传证据表明，每个基因只编码一个蛋白质，因此，每个基因只转录一个RNA分子。,三大类RNA分子通过转录而产生出来，即信使RNA(mRNA)，核糖体RNA(rRNA)，转运RNA(tRNA)。每一类RNA都即存在于真核生物，也存在于原核生物，都参与蛋白质的合成，但每一类RNA的功能不同。其中，只有mRNA分子被翻译产生蛋白质分子。编码mRNA分子的基因称为结构基因。其它几种RNA虽然都是基因的表达产物，但并不能翻译成蛋白质，因此编码这些RNA的基因称为非结构基因。,RNA合成从53，RNA聚合酶无需引物。,DNA双螺旋解旋为平面结构,DNA,游离的核糖核苷酸,DNA与RNA的碱基互补配对：AU；GC；CG；TA,组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来,形成的mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,RNA,DNA,细胞质,细胞核,DNA,mRNA在细胞核中合成,细胞质,细胞核,DNA,mRNA通过核孔进入细胞质,我们知道基因的转录的过程，那么你认为转录需要什么条件？1、模板：DNA的一条链；2、能量：ATP；3、原料：4种游离的核糖核苷酸；4、酶：解旋酶、RNA聚合酶。,再请同学们回忆一下DNA的复制过程，把它与转录过程进行比较，说出它们的异同。1、相同点：（1）DNA都要解旋，（2）都需要模板、原料、能量、酶等条件，（3）发生场所相同，（4）过程中都有碱基互补配对；,2、不同点：,DNA的两条链,DNA的一条链,4种脱氧核苷酸,4种核糖核苷酸,A-TC-GT-AG-C,A-UC-GT-AG-C,子代DNA,RNA,转录,是在细胞核内进行的，是以DNA双链中的一条为模板，合成mRNA的过程。,1、时间：,2、场所:,3、模板:,4、原料:,5、条件:,6、原则:,7、产物:,8、实质:,个体生长发育的整个过程,主要在细胞核中,DNA的一条链,4种游离的核糖核苷酸,酶、ATP,碱基互补配对原则：A1和U3C1和G3T1和A3G1和C3,mRNA,mRNA在细胞核合成后,经细胞核的核孔进入细胞质，指导蛋白质的合成。二、遗传信息的翻译1、翻译的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。用箭头表示为：mRNA,蛋白质,组成蛋白质的氨基酸有多少种，大家还记得吗？氨基酸的结构简式还会写吗？氨基酸种类的差异取决于什么？我们知道组成RNA的碱基只有4种，而组成蛋白质的氨基酸却有20种。那么，4种碱基是怎样决定氨基酸的呢？我们假设1个碱基决定1种氨基酸，可以吗？2个呢？那么，一个氨基酸至少需要多少碱基，才足以决定20种氨基酸呢？,2、密码子,概念：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基；,3、密码子表,通过观察密码子表回答问题：、色氨酸、异亮氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸的密码子分别是什么？、一共有多少个密码子？其中决定氨基酸的密码子有多少个？为什么？、61种密码子可决定多少种氨基酸？这说明了什么？、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？,有了mRNA这个模板，还要有搬运氨基酸的“搬运工”另一种RNA4、tRNA“搬运工”（1）结构：,结合密码子表和tRNA的结构，思考：转运RNA有多少种？为什么？61种tRNA一共能转运多少种氨基酸？1种tRNA能转运多少种氨基酸?可以转运多少个?,转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，RNA上的碱基序列如何变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？,mRNA如何将信息翻译成蛋白质？,二、遗传信息的翻译,1、定义：在细胞质的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,基础知识梳理,(3)密码子概念：上3个相邻碱基决定1个氨基酸，此3个相邻碱基称作1个遗传密码。位置：mRNA。种类：种，其中决定氨基酸的密码子有种，终止密码子有种。,mRNA,64,61,3,密码子,密码子：mRNA上决定1个氨基酸的三个相邻的碱基,1、密码子有43=64种，决定氨基酸的密码子有61种。,、一种密码子只能决定一种氨基酸。,3、一种氨基酸可以由一种或几种密码子来决定。,4.每一密码子是按储存于mRNA的核苷酸序列，并从5/到3/方向读。5.大多数的氨基酸有两个或两个以上的密码子，只有甲硫氨酸和色氨酸只有一个密码子，分别是AUG和UGG。6.64个密码子只有61个密码子是编码子，编码氨基酸的密码子称为有义密码子。UAG、UAA和UGA并不编码氨基酸，这三个密码子称为终止密码子。,7.一个氨基酸有多种编码的现象，称为编码的简并性（基因突变中，遗传物质改变但性状不一定发生变化）。8.遗传密码中含有蛋白质合成的起始和终止信号。在真核生物和原核生物中，最常用作蛋白质合成起始信号的是AUG（蛋氨酸），也有个别用GUG的。这样，当从mRNA序列中查找编码氨基酸的序列时，可以从5/端上查找AUG起始密码，并从该密码起读氨基酸序列。,总结密码子特点：.密码子具有通用性：不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。.密码子不重叠性：两个密码子见没有标点符号，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。.密码子具有简并性：大多数的氨基酸都可以具有几组不同的密码子.密码子阅读与翻译具有一定的方向性：从5端到3端.,转运RNA(tRNA)的结构示意图,1、每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。,2、一种氨基酸可由一种或几种转运RNA来运输。,氨基酸,3、tRNA有61种。,翻译的过程,翻译是一个合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,条件：,mRNA,tRNA,核糖体,多种氨基酸和多种酶,场所:,过程：,细胞质中的核糖体,起始延伸终止,细胞质,细胞质中的mRNA,核糖体,mRNA与核糖体结合.,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对.,tRNA将氨基酸转运到mRNA上的相应位置.,两个氨基酸分子缩合,缩合,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.,亮氨酸,一个个氨基酸分子缩合成链状结构,亮氨酸,天门冬酰氨,tRNA离开，再去转运新的氨基酸,亮氨酸,天门冬酰氨,异亮氨酸,以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质.,5、翻译的过程：看过翻译过程后，你能叙述翻译的过程吗？第1步mRNA从细胞核的核孔进入细胞质，与核糖体结合。携带第一个氨基酸的tRNA，通过反密码子的三个碱基与mRNA上的密码子三个碱基互补配对，进入第1位点；第2步携带第二个氨基酸的的tRNA以同样的方式进入位点2；,第3步第一个转运RNA上氨基酸和第二个转运RNA上氨基酸，通过脱水缩合形成肽键，形成的化合物叫做二肽。这样把第一个氨基酸就转移到第二个转运RNA上；第4步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。,知道了翻译的过程,你认为翻译需要什么条件?（1）模板：mRNA；（2）场所：核糖体；（3）能量：ATP；（4）原料：氨基酸；（5）酶（6）工具：转运RNA。,翻译,场所：,产物：,模板：,原料：,条件：,细胞质（核糖体）,mRNA,蛋白质,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：,请同学们看书本P67上的图，你能从图上得出什么结论？一个mRNA分子上结合多个核糖体，形成的结构称为多聚核糖体。由于结合了多个核糖体，所以可以同时合成多条肽链，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。,通过转录，DNA一定的脱氧核苷酸序列就形成有一定核糖核苷酸序列RNA；通过翻译，RNA上的核糖核苷酸序列就形成了有一定氨基酸序列的蛋白质。思考：（1）DNA分子的解旋可发生在哪些过程中？（2）细胞中有哪些结构可以发生碱基互补配对？,1、“密码子”是指：（）A、核酸上特定排列顺序的碱基B、DNA特定排列顺序的碱基C、信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基D、转运RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基,C,2、信使RNA的来源是：（）A、由DNA转录而来B、由DNA翻译而来C、由DNA转变而来D、由DNA复制而来,A,3、一个运转RNA的一端碱基为CGA，此运转RNA运载的氨基酸是：()A、精氨酸(CGA)B、丝氨酸(AGU)C、谷氨酸(GAG)D、丙氨酸(GCU),D,4、下列说法正确的是：（）A。一种转运RNA只能转运一种氨基酸B。一种氨基酸可以有多种密码子C。一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运D。一种氨基酸只能由一种转运RNA来转运,ABC,5、下列关于遗传密码子的叙述正确的是（）A、一种氨基酸可能有几种与之对应的遗传密码。B、GTA肯定不是遗传密码子C、每种密码都有与之对应的氨基酸D、信使RNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸,ABD,6、某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成蛋白质分子中最多含有氨基酸的个数是()A198个B398个C400个D798个,C,如果此蛋白质含有两条肽链的，则此蛋白质中最多可有多少肽键？,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（）A50B25C30D35,C,2、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。,A,密码子,精氨酸,氨基酸,转运RNA,G,信使RNA,G,G,DNA双链,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：,C,C,C,A,A,T,C,G,U,C,G,基因控制蛋白质合成的实质用一个公式可表示为：,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家有何数量关系？,说明：因为基因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。,n,DNA,3n,3n,3n,转录,翻译,【例1】据图分析，下列叙述正确的是()A表示的碱基有5种B表示核糖C表示核糖核苷酸D表示脱氧核苷酸,答案D,豌豆的高茎基因(D)与矮茎基因(d)的根本区别是()A分别控制显性和隐性性状B所含的密码子不同C脱氧核苷酸的排列顺序不同D染色体位置不同,答案：C,甲生物核酸的碱基比例为：嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基比例为：嘌呤占34%、嘧啶占66%，则以下分别表示甲、乙生物正确的是()A蓝藻、变形虫BT2噬菌体、豌豆C硝化细菌、绵羊D肺炎双球菌、烟草花叶病毒,答案：D,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A、600B、300C、297D、594,基因碱基：信使RNA碱基：氨基酸数目=（双链）（单链）1个密码子1个氨基酸63：1,6、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题,A链,B链,C链,D链,1、丙氨酸的密码子是，决定合成该氨基酸的DNA上的碱基是。2、第二个氨基酸是，（查密码表）3、链为转录的模板链，遗传密码子存在于链上。,T,U,GCA,CGT,UGC半胱氨酸,A,C,1下面关于碱基互补配对原则的说法中，正确的一组是DNA分子碱基对中与胞嘧啶配对的一定是鸟嘌呤DNA分子复制时与胸腺嘧啶配对的必定是腺嘌呤DNA分子转录时与腺嘌呤配对的是胸腺嘧啶翻译过程中与腺嘌呤配对的必定是尿嘧啶ABCD2在同一草场，牛吃了草长成牛，羊吃了草长成羊，这是由于牛和羊的A染色体数目不同B消化能力不同C蛋白质结构不同D不同的DNA控制合成不同的蛋白质,选择题,D,D,1、图为真核细胞基因表达的第一阶段：,（1）该阶段叫做_。可以在结构中发生和完成。（2）图中2和5的核苷酸的名称分别是_和_。（3）若由a链上形成e链时，a链的碱基比例为A：T：G：C=1：2：3：4，则e链中碱基的比例为_。（4）“遗传密码子”位于_链上。（5）基因表达的第二阶段叫翻译。即由_个“字母”组成的_语言翻译成由_个“字母”组成的_语言，从而实现基因对生物性状的控制。,（1）转录细胞核、线粒体、叶绿体（2）尿嘧啶核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸（3）AUGC2143（4）e（5）4核酸20蛋白质,基础知识梳理,思考,1.mRNA携带遗传信息，rRNA和tRNA不携带遗传信息。？DNA的转录和复制的主要区别有哪些？【思考提示】mRNA携带遗传信息，rRNA和tRNA不携带遗传信息。DNA的转录和复制的主要区别体现在其合成的产物不同，转录生成RNA，复制生成DNA，其次其模板、原料、酶等也有区别。,核心要点突破,核心要点突破,核心要点突破,核心要点突破,【要点突破】1遗传信息、密码子、反密码子的区别(1)存在位置不同：遗传信息存在于基因(DNA)中，是指基因(DNA)中的脱氧核苷酸的排列顺序；密码子位于mRNA上，是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基；反密码子位于tRNA上，是指tRNA中与密码子相互配对的三个碱基。,核心要点突破,(2)作用不同：遗传信息决定氨基酸的排列顺序是间接作用；密码子直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序；反密码子是识别密码子的。2