基因指导蛋白质的合成 (3)

1、三、基因控制蛋白质的合成三、基因控制蛋白质的合成 蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的 _者和者和_者者 性状的形成离不开性状的形成离不开 _(_(特别是酶特别是酶) ) 的作用的作用 _控控控制生物体的性状控制生物体的性状 基因通过控制基因通过控制蛋白质蛋白质的合成来控制性状！的合成来控制性状！ 体现体现承担承担 蛋白质蛋白质 基因基因 一一 、基因的概念、基因的概念 1条染色体上条染色体上 每个基因是由成百上千每个基因是由成百上千 个脱氧核苷酸个脱氧核苷酸 很多个基因很多个基因 1个或个或2个个DNA分子分子 基因基因蛋白质的合成蛋白质的合成 指导指导 DNA DNA 主要存在于主要存在于

2、_中，蛋白质的合成是在中，蛋白质的合成是在_ 中进行的。中进行的。 细胞核中的细胞核中的DNADNA如何指导细胞质中的蛋白质的合成如何指导细胞质中的蛋白质的合成 细胞核细胞核细胞质细胞质 以以_为媒介为媒介 RNARNA ： . 传递传递遗传信息（复制）遗传信息（复制）. . 储存储存遗传信息（碱基排列顺序）遗传信息（碱基排列顺序）. . 表达表达遗传信息（转录、翻遗传信息（转录、翻 译）译）. 1.组成元素：组成元素：C H O N P 2.组成单位：核糖核苷酸（组成单位：核糖核苷酸（4种）种） 组成：磷酸组成：磷酸 核糖核糖 含氮碱基含氮碱基 碱基：碱基：A U C G 3.结构：一般是单

3、链结构：一般是单链 RNARNA 的种类的种类 信使信使 RNA(mRNA) RNA(mRNA) 核糖体核糖体 RNA(rRNA) RNA(rRNA) 转运转运 RNA(tRNA) RNA(tRNA) 三叶草形三叶草形 一端可携带氨基酸一端可携带氨基酸 有环有环 另一端有三个碱基是反密码子另一端有三个碱基是反密码子 RNARNA 的种类的种类 信使信使 RNA(mRNA)RNA(mRNA) 核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA) 转运转运 RNA(tRNA)RNA(tRNA) RNARNA按功能分：按功能分： DNA mRNA 蛋白质蛋白质 核核 孔孔 UCAUG A UUA mR

4、NA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子 1 1）功能：）功能： 遗传信息传递遗传信息传递 的媒介，的媒介，在蛋白质合成中在蛋白质合成中 起着模板作用起着模板作用。 ： （1）、种类）、种类 终止密码子：终止密码子： 、 、_ 种类种类 起始密码子：起始密码子： （甲硫氨酸）（甲硫氨酸） （ 种）种） _（缬氨酸）（缬氨酸） 编码氨基酸的密码子编码氨基酸的密码子_种种 所有生物的密码子是所有生物的密码子是 的。的。 6161 6464 （2 2）一种密码子决定一种氨基酸，但一种）一种密码子决定一种氨基酸，但一种 氨基酸可以由氨基酸可以由 不同的密码子决定不同的密码子决定1 1种或几种种或

5、几种 相同相同 AUGAUG GUGGUG UAAUAA UAGUAGUGAUGA 与蛋白质构成核糖体。与蛋白质构成核糖体。 U A U 功能功能： 转运转运氨基酸的工具，氨基酸的工具， 识别识别mRNA上的遗传密码上的遗传密码。 三叶草形三叶草形 有臂有臂 一端可携带氨基酸一端可携带氨基酸 有环有环 另一端有三个碱基叫另一端有三个碱基叫 有氢键有氢键 密码子和反密码子密码子和反密码子 mRN A 6464 61613 3 2 2 tRNA6161 4 4、三种、三种RNARNA的比较的比较 mRNAmRNA tRNAtRNArRNArRNA 分布部位分布部位 常与核糖常与核糖 体结合体结合

6、细胞质中细胞质中 与蛋白质结合与蛋白质结合 形成核糖体形成核糖体 功能功能 翻译时作模翻译时作模 板板 翻译时作搬运翻译时作搬运 氨基酸的工具氨基酸的工具 翻译时核糖翻译时核糖 体为场所体为场所 结构结构 单链单链 单链，常有部单链，常有部 分碱基配对形分碱基配对形 成三叶草结构成三叶草结构 单链单链 共同点共同点 都是转录产物基本单位相同都是转录产物基本单位相同 都与翻译过程有关都与翻译过程有关 5.的功能的功能 a.某些生物的遗传物质某些生物的遗传物质 b.参与蛋白质的合成参与蛋白质的合成 c.少数有催化作用少数有催化作用 五、五、DNADNA与与RNARNA的比较的比较 比较项目比较项目

7、DNADNA RNARNA 全称全称脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸 分布分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中 化学组成化学组成 基本组成单位基本组成单位 碱基碱基 五碳糖五碳糖 无机酸无机酸 嘌呤嘌呤 脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸 腺嘌呤腺嘌呤A A、鸟嘌呤、鸟嘌呤G G 腺嘌呤腺嘌呤A A、鸟嘌呤、鸟嘌呤G G 胞嘧啶胞嘧啶C C、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶T T 胞嘧啶胞嘧啶C C、尿嘧啶、尿嘧啶U U 脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖 磷酸磷酸 磷酸磷酸 空间结构空间结构 规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构

8、分类分类 通常只有一类通常只有一类 mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA三类三类 功能功能 主要的遗传物质，只要主要的遗传物质，只要 生物体内存在生物体内存在DNADNA，DNADNA 就是遗传物质就是遗传物质 嘧啶嘧啶 生物体内若无生物体内若无DNADNA时，时，RNARNA是遗传物质；是遗传物质； 若存在若存在DNADNA时，时，RNARNA辅助辅助DNADNA完成功能少完成功能少 数数RNARNA具有催化作用具有催化作用 相同点：相同点： 化学组成成分中都有磷酸及碱基化学组成成分中都有磷酸及碱基A A、C C、G G 二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息二者都是核酸

9、，核酸中的碱基序列就是遗传信息 联系：联系：RNARNA是以是以DNADNA的一条链为模板转录产生的，即的一条链为模板转录产生的，即RNARNA的遗传信息来自的遗传信息来自DNADNA tRNA 密码子：密码子：mRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。个相邻的碱基。 反密码子：反密码子：tRNA上与上与mRNA上相应密码子互补配对的上相应密码子互补配对的3个连续碱基。个连续碱基。 氨基酸氨基酸 携带反密码子携带反密码子 反密码子反密码子 密码子密码子 DNA(DNA(基因基因) )蛋白质蛋白质RNARNA 转录转录翻译翻译 基基 因因 指指 导导 蛋蛋 白白 质质 合合 成

10、成 的的 过过 程程 完整动画完整动画 RNA聚合酶聚合酶 （此过程需（此过程需RNA聚合酶催化）聚合酶催化） DNA: ADNA: A、T T、G G、C C RNA:RNA: U U、A A、C C 、G G 六六. .基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成( (转录、翻译）转录、翻译） RNARNA是由基本单位核苷酸连接而成，跟是由基本单位核苷酸连接而成，跟DNADNA 一样能储存遗传信息；一样能储存遗传信息； RNARNA一般为单链，比一般为单链，比DNADNA短，能通过核孔，短，能通过核孔， 从细胞核转移到细胞质中；从细胞核转移到细胞质中； RNARNA转录过程严格遵循转录过程严格

11、遵循“碱基互补配对原碱基互补配对原 则则”。 为什么为什么mRNAmRNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？ （1 1）DNADNA的两条链都能转录吗？的两条链都能转录吗？ （2 2）DNADNA链完全解开吗？是从一端解开吗？链完全解开吗？是从一端解开吗？ （3 3）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊 情况？情况？ AUAU、TATA、 GCGC、 CGCG AAT TT TC CA AG GA AT TGG TTA AA AG GT TC CT TA ACC DNADNA a a链链 b b链链 AAU UU UC CA AG GA AU U

12、GG 假设以假设以b b链为模板，则转录出的链为模板，则转录出的RNARNA碱基排列为碱基排列为 形成了形成了 mRNA mRNA 链以后，链以后，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到 mRNAmRNA上上 不完全解开的，只解开要转录的部分。不完全解开的，只解开要转录的部分。 不是，只有一条链转录不是，只有一条链转录 DNADNA的一条链的一条链( (信息链信息链) ) 四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸 mRNAmRNA 边解旋边转录，边解旋边转录，DNADNA双链全保留双链全保留 2 2、场所、场所: : 3 3、条件：模、条件：模 板板 原料原料 能量能量 酶酶 4 4、过程、

13、过程: : 5 5、结果、结果: : 6 6、原则、原则: : 7.7.产物去向：产物去向： 8.8.模板去向：模板去向： 9.9.特点：特点： 主要在细胞核（线粒体、叶绿体）主要在细胞核（线粒体、叶绿体） ATAT P P 解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶聚合酶 等等 边解旋边转录：边解旋边转录：解旋解旋- -配对配对- -连接连接- -释放释放 （AU，TA ，GC ，CG ） 由核孔进入细胞质由核孔进入细胞质 恢复原样恢复原样 AG T AC A A A T UCAUG A UUA mRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔 DNA mRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成 指

14、游离在细胞质中的各种氨基酸，以指游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模为模 板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。 AG T AC A A A T UCAUG A UUA mRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 核糖体核糖体 mRNAmRNA与核糖体结合与核糖体结合, ,结合部位会形成结合部位会形成2 个个 tRNA的结合位点。的结合位点。 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬

15、酰氨酰氨 tRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 . 注：翻译的起点由起始密码子决定。注：翻译的起点由起始密码子决定。 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNAtRNA将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位置相应位置 . . UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子两个氨基酸分子脱水缩合脱水缩合 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC

16、U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体沿着核糖体沿着 mRNAmRNA滑动滑动, ,读取下一个密码子（读取下一个密码子（mRNA不移不移 动动). . UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸，离开，再去转运新的氨基酸，然后另一个然后另一个tRNA 上的碱基与上的碱基与mRNA上的密码子配对上的密码子配对. UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 酰氨酰氨 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构，翻译的终一个个

17、氨基酸分子缩合成链状结构，翻译的终 点是识别到终止密码子。点是识别到终止密码子。 核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体 C G A C U G G G A U A C G G CAAAUCAGUC U CCGGAU mRNA U A C C G A G G A C U G 多肽链多肽链 终止信号终止信号 起始信号起始信号 1.核糖体核糖体运动运动，mRNA不移动不移动 2.一个一个mRNA可同时结合可同时结合多个核糖体，多个核糖体， 合成合成多条肽链，提高翻译效率多条肽链，提高翻译效率，但，但不不 能缩短每条肽链的合成时间。能缩短每条肽链的合成时间。 3.翻译方向看翻译方向看起始密码子起始密码

18、子或或肽链长短肽链长短 4.真核生物真核生物先转录后翻译先转录后翻译，原核生物，原核生物转转 录、翻译同时进行录、翻译同时进行 1.核糖体核糖体运动运动，mRNA不移动不移动 6.原则：原则：碱基互补配对原则（碱基互补配对原则（AU GC） 2.场所：场所： 细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上 3.条件：条件：模板模板 原料原料 能量能量 酶酶 运载工具运载工具 4.过程：过程： 起始阶段起始阶段延伸阶段延伸阶段终止阶段终止阶段 5.结果：结果：蛋白质蛋白质 mRNA 20种氨基酸种氨基酸 ATP 有关酶有关酶 tRNA 但不能出现但不能出现T. 方向：判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前（方向

19、：判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前（核糖体移动方向：核糖体移动方向： 肽链短到肽链长肽链短到肽链长）。）。 3、产物：合成的仅是多肽链。、产物：合成的仅是多肽链。 4 4、真核生物、真核生物，原核生物，原核生物 注意注意 1、核糖体、核糖体运动运动，mRNA不移动不移动 翻翻 译译 2.1 2.1 转录转录和和翻译翻译的的比较比较 项目项目转录转录翻译翻译 场所场所 主要是主要是细胞质的细胞质的 模板模板 原料原料 4 4种种 20 20种种 其他其他 条件条件 酶（酶（RNA聚合酶聚合酶 等）和等）和ATP 酶、酶、ATP和和 （搬运工具）（搬运工具） 碱基碱基 配对配对 方式方式 DN

20、A mRNA A A CG GC mRNA tRNA A A CG GC 细胞核细胞核 核糖核苷酸核糖核苷酸 核糖体核糖体 mRNA 氨基酸氨基酸 tRNA U T U U DNA的一条链的一条链 七、基因指导蛋白质合成的有关计算七、基因指导蛋白质合成的有关计算 DNA（基因）、（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解 DNA碱基数目碱基数目mRNA碱基数目氨基酸数目碱基数目氨基酸数目 复制复制 中心法则 DNADNARNARNA 蛋白质蛋白质 转录转录翻译翻译复复 制制 DNADNA 转录转录 复复 制制 逆转录逆转录 RNARNA蛋白质蛋白质 翻译

21、翻译 RNARNA蛋白质蛋白质 翻译翻译 RNARNA复制复制 以以DNA为遗传物质的生物为遗传物质的生物(细胞、噬菌体等）细胞、噬菌体等） 以以RNA为遗传物质（逆转录）的病毒，为遗传物质（逆转录）的病毒， 如：如：HIV和和ROSE肉瘤病毒肉瘤病毒 以以RNA为遗传物质（非逆转录）病毒生物为遗传物质（非逆转录）病毒生物 如：烟草花叶病毒如：烟草花叶病毒 1.直接途径：基因直接途径：基因蛋白质结构蛋白质结构生生 物性状物性状 （镰刀型细胞贫血症）（镰刀型细胞贫血症） 2.间接途径：基因间接途径：基因 酶的合成酶的合成 细细 胞代谢胞代谢 生物性状（白化病）生物性状（白化病） 3.注意：一般而

22、言，一个基因只决定注意：一般而言，一个基因只决定 一种性状；有时一个性状受多个基因一种性状；有时一个性状受多个基因 影响；有些基因会影响多种性状影响；有些基因会影响多种性状 控制酪氨酸酶的控制酪氨酸酶的 基因异常基因异常 酪氨酸酶不能酪氨酸酶不能 正常合成正常合成 酪氨酸不能正常酪氨酸不能正常 转化为黑色素转化为黑色素 缺乏黑色素表现缺乏黑色素表现 为白化病为白化病 间接途径间接途径：基因通过控制：基因通过控制_合成来控制合成来控制代代 谢谢过程，进而控制生物体的过程，进而控制生物体的_ 酶的酶的 性状性状 直接途径直接途径：基因还能通过控制蛋白质的：基因还能通过控制蛋白质的_而而 _控制生物

23、体的控制生物体的_ 编码血红蛋白的编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化基因中一个碱基变化 血红蛋白的结构发生变化血红蛋白的结构发生变化 红细胞成镰刀型红细胞成镰刀型 容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血 性状性状 结构结构 直接直接 控制控制酶的合成酶的合成来来控制代谢控制代谢 生物性状生物性状 基因基因 控制控制蛋白质结构蛋白质结构直接控制直接控制 生物性状生物性状 上述涉及的性状都是由上述涉及的性状都是由单个基因单个基因控控 制的，生物体的制的，生物体的很多性状很多性状都是由都是由多个基多个基 因因共同决定的，如共同决定的，如人的身高人的身高等。等。 性状只是由基因决定的吗？还与其性

24、状只是由基因决定的吗？还与其 他因素有关系吗？他因素有关系吗？ 基因对性状基因对性状 的控制受的控制受环境环境 因素因素的影响。的影响。 基因与性状之间基因与性状之间并不是并不是简单的简单的一一对一一对 应应关系，关系，有些性状是由多个基因决定的，有些性状是由多个基因决定的， 有的基因可决定或影响多个性状。有的基因可决定或影响多个性状。 基因与基因基因与基因、基因与环境基因与环境、基因与基基因与基 因产物因产物之间存在复杂的相互关系，精细的之间存在复杂的相互关系，精细的 调控着生物性状。调控着生物性状。 基因对性状的控制基因对性状的控制 1. 1. 通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接控制

25、通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接控制 生物性状。生物性状。 2. 2. 通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。 DNADNA蛋白质蛋白质性状的关系性状的关系 DNADNA的多样性的多样性 蛋白质的多样性蛋白质的多样性 生物界的多样性生物界的多样性 决定决定 导致导致 根本原因根本原因 直接原因直接原因/ /物质基础物质基础 表现形式表现形式 知识小结知识小结 启动，目的是测定人类基因组的全部DNA序 列。找出所有人类基因，并搞清其在DNA分子上的 位置，破译出人类全部遗传信息。 测定染色体： 公布草图，2003年测序工作圆满完成。 人类基因组大

26、约有31.6亿个碱基对，2.0 2.5万个基因。 答案：答案：C 6 6、一条多肽链上有氨基酸、一条多肽链上有氨基酸300300个，则作为合成该多肽链个，则作为合成该多肽链 模板的信使模板的信使RNARNA分子和转录信使分子和转录信使RNARNA的的DNADNA分子至少要分子至少要 有碱基多少个？有碱基多少个？ A.300A.300；600 B.900600 B.900；18001800 C.900 C.900；900 D.600900 D.600；900900 7 7、某生物基因单链的一段是、某生物基因单链的一段是 GCAGACAAA GCAGACAAA 若以此链为模板，若以此链为模板， 经

27、转录翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是经转录翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是 苯丙氨酸苯丙氨酸UUUUUU； 天冬氨酸天冬氨酸GACGAC； 亮氨酸亮氨酸CUGCUG； 赖氨酸赖氨酸AAAAAA； 精氨酸精氨酸CGUCGU； 丙氨酸丙氨酸GCAGCA A.A. B. B. C. C. D. D. 4 4、在人体中，由、在人体中，由A A、T T、C C三种碱基参与构成的核苷酸共三种碱基参与构成的核苷酸共 A A2 2种种 B B4 4种种 C C5 5种种 D D6 6种种 5 5、DNADNA分子的基本功能是遗传信息的分子的基本功能是遗传信息的 A A贮存和表达贮存和表达 B B传

28、递和表达传递和表达 C C贮存和传递贮存和传递 D D转录和翻译转录和翻译 6 6、某种蛋白质中含、某种蛋白质中含200200个氨基酸，在控制此蛋白质合成个氨基酸，在控制此蛋白质合成 的的DNADNA中，最少应有（中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸）个脱氧核苷酸 A A12001200 B B600600 C C400400 D D200200 7 7、DNADNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是复制，转录和翻译后所形成的产物分别是 A ADNADNA，RNARNA，蛋白质，蛋白质 B BDNADNA，RNARNA和氨基酸和氨基酸 C CRNARNA，DNADNA和核糖和核糖 D DRNARNA，DNADNA和蛋白质和蛋白质 8 8、某信使、某信使RNARNA中有碱基中有碱基4040个，其中个，其中C+UC+U为为1515个，那么转录个，那么转录 此此RNARNA的的DNADNA中中G+AG+A为为 A A1515 B B2525 C C3030 D D4040 9 9、某、某DNADNA分子片段中碱基为分子片段中碱基为240024