基因指导蛋白质合成完成

1、 从恐龙化石中提取出恐龙从恐龙化石中提取出恐龙 DNA DNA ， 真的可以使恐龙复活吗？真的可以使恐龙复活吗？ 电影电影侏罗纪公园侏罗纪公园中中 恐龙复活的场景恐龙复活的场景 4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 基因是有基因是有_的的_片段；片段； DNA DNA 主要存在主要存在 于于_中，而蛋白质的合成是在中，而蛋白质的合成是在 中进行的。中进行的。 细胞核中的细胞核中的DNADNA如何指导细胞如何指导细胞 质中的蛋白质的合成？质中的蛋白质的合成？ 遗传效应遗传效应DNADNA 细胞核细胞核 细胞质（核糖体）细胞质（核糖体） 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成

2、完成4 科学家推测，在科学家推测，在DNA和蛋白质之间和蛋白质之间 还有一种中间物质充当信使还有一种中间物质充当信使 RNA 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成5 问题一：问题一： 为什么为什么RNARNA适合做适合做 DNADNA的信使呢？的信使呢？ 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成6 1 1）基本组成单位）基本组成单位 核糖核苷酸核糖核苷酸 含氮碱基含氮碱基 核糖核糖 磷酸磷酸 A腺嘌呤腺嘌呤 U尿嘧啶尿嘧啶 G鸟嘌呤鸟嘌呤 C胞嘧啶胞嘧啶 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成7 2 2）RNARNA的种类的种类 v mRNA（messengerRNA） 信使

3、信使RNA v tRNA（transferRNA） 转运转运RNA v rRNA 核糖体核糖体RNA 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成8 比较项目比较项目DNADNARNARNA 基本单位基本单位 五碳糖五碳糖 含氮碱基含氮碱基 空间结构空间结构 主要存在部位主要存在部位 3)DNA,RNA 3)DNA,RNA 的主要区别的主要区别 脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸 脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖 A T C GA T C GA U C GA U C G 通常为规则的通常为规则的 双螺旋双螺旋 多为单链结构多为单链结构 细胞核细胞核细胞质细胞质 基因指导蛋白质合成完成基因

4、指导蛋白质合成完成9 4) RNA4) RNA适于作适于作DNADNA信使的原因信使的原因 vRNA也是由四种核苷酸连接而成，也能也是由四种核苷酸连接而成，也能储存储存 遗传信息遗传信息。 vRNA一般为一般为单链单链，比，比DNA短，因此能短，因此能通过核通过核 孔孔，从细胞核转移到细胞质中。，从细胞核转移到细胞质中。 vRNA与与DNA的关系中，也的关系中，也遵循碱基互补配对遵循碱基互补配对 原则原则。 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成10 问题二：问题二： DNADNA的遗传信息是怎的遗传信息是怎 么传给么传给mRNAmRNA的呢？的呢？ 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质

5、合成完成11 一、转录一、转录 转录的定转录的定义：义： 转录的场所：转录的场所： 转录的模板：转录的模板： 转录的原料：转录的原料： 转录的条件：转录的条件： 转录的产物：转录的产物： 在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的一条链为模板的一条链为模板合成合成 RNA的过程。的过程。 细胞核（主要）细胞核（主要） DNA分子的一条链分子的一条链 四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸 能量（能量（ATP）、酶（）、酶（RNA聚合酶、解旋酶）聚合酶、解旋酶） RNA 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成12 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成13 转录转录 基因A基因B基因C

6、含有3个基因的DNA片段的模式图 当细胞开始合成某种蛋白质的时候，编码当细胞开始合成某种蛋白质的时候，编码 这个蛋白质的一段这个蛋白质的一段DNADNA的双链将解开螺旋的双链将解开螺旋 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成14 TCATG A TT ATCATG A TT A AG T AC T A A T 细胞核中细胞核中 DNADNA分子上一个基因片段的平面结构图分子上一个基因片段的平面结构图 第第1 1步步 DNADNA双链解开，双链解开，DNADNA的碱基得以暴露的碱基得以暴露 （破坏氢键）（破坏氢键） RNA RNA 聚合酶聚合酶 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成

7、15 AG T AC TA A T 模板链模板链 细胞核中细胞核中 TCATGA TT A A G C U A G C U RNA RNA 聚合酶聚合酶 DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对： C CG G；G GC C ；T TA A；A AU U 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成16 AG T AC T A A T 细胞核中细胞核中 A G U G C A G U 第第2 2步步 游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与DNADNA链上的碱基碰撞，链上的碱基碰撞， 当核糖核苷酸与当核糖核苷酸与DNADNA的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两

8、者以氢键结合 RNA RNA 聚合酶聚合酶 U TCATG A TT A 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成17 AG T AC TA A T 模板链模板链 细胞核中细胞核中 TCATG A TT A 第第3 3步步 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成新结合的核糖核苷酸连接到正在合成 的的mRNAmRNA分子上分子上 A G C A G C U RNA RNA 聚合酶聚合酶 UU AA U 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成18 U AG T AC TA A T 模板链模板链 细胞核中细胞核中 TCATG A TT A A G C A G CU RNA RNA 聚合酶聚合酶

9、UU AA 第第4 4步步 RNARNA聚合酶脱落下来，聚合酶脱落下来， 合成的合成的mRNAmRNA分子也从分子也从DNADNA链上释放。链上释放。 而后而后DNADNA双链恢复螺旋状态。双链恢复螺旋状态。 结果：结果：DNADNA上上 的遗传信息传递的遗传信息传递 到到mRNAmRNA上上 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成19 AG T AC TA A T 模板链模板链 TCATG A TT A CU A G UUUAA 编码链编码链 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成20 复复 制制 与与 转转 录录 的的 比比 较较 复制复制

10、 转录转录 场所场所 解旋解旋 模板模板 原料原料 酶酶 能量能量 碱基碱基 配对配对 产物产物 细胞核（主要）细胞核（主要） 细胞核（主要）细胞核（主要） 完全解旋完全解旋只解旋有遗传效应的片段只解旋有遗传效应的片段 DNA的两条链的两条链只有只有DNA的的一条链一条链 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸 DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶DNA解旋酶解旋酶、RNA聚合酶聚合酶 ATPATP A-T C-G T-A G-CA-U G-C T-A C-G 两个相同的双链两个相同的双链DNA mRNA、tRNA、rRNA 转录成的转录成的RNARNA的碱基序列，与作为

11、模板的碱基序列，与作为模板 的的DNADNA单链的碱基序列有哪些异同？与该单链的碱基序列有哪些异同？与该DNADNA 的另一条链的碱基序列有哪些异同？的另一条链的碱基序列有哪些异同？ 例：例：.ACGGATCTT.(.ACGGATCTT.(模板模板DNADNA单链单链) ) .TGCCTAGAA.TGCCTAGAA. mRNA:.UGCCUAGAA.mRNA:.UGCCUAGAA. 思考与讨论思考与讨论 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成22 1、组成核酸的五碳糖、碱基和核苷酸的种类依次是（、组成核酸的五碳糖、碱基和核苷酸的种类依次是（） A、4种、种、5种、种、4种种 B、2种、种

12、、4种、种、4种种 C、2种、种、4种、种、8种种 D、2种、种、5种、种、8种种 2、已知一段、已知一段mRNA含有含有30个碱基，其中个碱基，其中A和和G有有12个，转录该个，转录该 段段mRNA的的DNA分子中应有分子中应有C和和T的个数是（的个数是（） A、12B、24C、18D、30 3、已知某信使、已知某信使RNA有有70个碱基，其中嘌呤碱基占个碱基，其中嘌呤碱基占40%，则转录，则转录 此信使此信使RNA的一段的一段DNA分子应有嘧啶碱基（分子应有嘧啶碱基（） A、28个个B、42个个C、56个个D、70个个 4、一个、一个DNA分子可以转录出多少种多少个分子可以转录出多少种多少

13、个mRNA（） A、一种一个、一种一个 B、一种多个、一种多个 C、多种多个、多种多个 D、不确定、不确定 课堂巩固课堂巩固 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成23 转录得到的转录得到的mRNAmRNA仍是碱基序列，而仍是碱基序列，而 不是蛋白质。那么，不是蛋白质。那么，mRNAmRNA上上的遗传信的遗传信 息如何传递到蛋白质上呢？息如何传递到蛋白质上呢？ 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成24 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成25 DNADNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4种碱基，而组种碱基，而组 成生物体蛋白质的氨基酸有成生物体蛋白质的氨基酸有202

14、0种。种。 这这4 4种碱基是怎样决定蛋白质的种碱基是怎样决定蛋白质的 2020种氨基酸的？种氨基酸的？ 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成26 问题三：问题三： 碱基与氨基酸之间碱基与氨基酸之间 的对应关系如何？的对应关系如何？ 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成27 v（1 1）如果）如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，4 4种碱种碱 基能决定多少种氨基酸？基能决定多少种氨基酸？ 4 4种碱基只能决定种碱基只能决定4 4种氨基酸，种氨基酸，4 41 1=4 =4 v（2 2）如果）如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多个碱基编码一个氨基酸，最多 能编码

15、多少种氨基酸？能编码多少种氨基酸？ 4 4种碱基最多只能编码种碱基最多只能编码1616种，种，4 42 2=16 =16 v（3 3）如果）如果3 3个碱基编码一个氨基酸，最多个碱基编码一个氨基酸，最多 能编码多少种氨基酸？能编码多少种氨基酸？ 4 4种碱基能编码种碱基能编码6464种，种，4 43 3=64 =64 不行不行 不行不行 足够足够 实验验证：实验验证： 19611961年英国的克里克和同事用实验证明：年英国的克里克和同事用实验证明：一个氨基一个氨基 酸是由酸是由mRNAmRNA上的上的3 3个相邻的碱基决定，即密码子。个相邻的碱基决定，即密码子。 信使信使RNARNA上决定一个

16、氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子: : 密码子密码子密码子密码子 UCAUG A UUA mRNAmRNA 密码子密码子 二、翻译二、翻译 第一个第一个 字母字母 第二个字母第二个字母第三第三 个个 字母字母 U C AG U 苯丙氨酸苯丙氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 丝氨酸丝氨酸 丝氨酸丝氨酸 丝氨酸丝氨酸 丝氨酸丝氨酸 酪氨酸酪氨酸 酪氨酸酪氨酸 终终 止止 终终 止止 半胱氨酸半胱氨酸 半胱氨酸半胱氨酸 终终 止止 色氨酸色氨酸 U C A G C 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 脯氨酸脯氨酸 脯氨酸脯氨酸

17、 脯氨酸脯氨酸 脯氨酸脯氨酸 组氨酸组氨酸 组氨酸组氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 U C A G A 异亮氨酸异亮氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 甲硫氨酸甲硫氨酸 （起始）（起始） 苏氨酸苏氨酸 苏氨酸苏氨酸 苏氨酸苏氨酸 苏氨酸苏氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 天冬酰胺天冬酰胺 赖氨酸赖氨酸 赖氨酸赖氨酸 丝氨酸丝氨酸 丝氨酸丝氨酸 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 U C A G G 缬氨酸缬氨酸 缬氨酸缬氨酸 缬氨酸缬氨酸 缬氨酸缬氨酸 （起始）（起始） 丙氨酸丙氨酸 丙氨酸丙氨酸 丙氨酸丙氨酸 丙氨酸丙氨酸 天冬氨酸天冬氨

18、酸 天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 谷氨酸谷氨酸 甘氨酸甘氨酸 甘氨酸甘氨酸 甘氨酸甘氨酸 甘氨酸甘氨酸 U C A G 1. 密码子表查法密码子表查法 例例:CCU ACA 脯氨酸脯氨酸 苏氨酸苏氨酸 2.观察密码子表，观察密码子表， 你发现了哪些你发现了哪些 特点？特点？ 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成30 C C、所有生物共用一套密码子、所有生物共用一套密码子 1、密码子、密码子： A A、密码子有、密码子有 种，可以编码氨基酸的有种，可以编码氨基酸的有 种种, , B B、一种氨基酸可以对应多种密码子、一种氨基酸可以对应多种密码子, , 一种密码子只对应一种氨基酸。一种密

19、码子只对应一种氨基酸。 6464 6161 （简并性）（简并性） （通用性）（通用性） 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成31 问题四：问题四： 游离于细胞质中的游离于细胞质中的 氨基酸是怎样到达核氨基酸是怎样到达核 糖体呢糖体呢? 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成32 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成33 2.2.一种密码子只决定一种密码子只决定 氨基酸，氨基酸，1 1种种 氨基酸由氨基酸由 种密码子决定。种密码子决定。 3.3.一种一种tRNAtRNA只能转运只能转运 氨基酸，一种氨基酸，一种 氨基酸可由氨基酸可由 tRNAtRNA转运，转运，tRNAtR

20、NA有有 种。种。 1.1.密码子共密码子共 种，终止密码子种，终止密码子 种种 决定氨基酸的密码子有决定氨基酸的密码子有 种。种。 64643 3 6161 1 1种种 1 1或多或多 1 1种种 1 1或多种或多种6161 基基 因因 指指 导导 蛋蛋 白白 质质 合合 成成 的的 过过 程程 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成35 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 氨酸氨酸 核糖体核糖体 蛋白质合成过程蛋白质合成过程遗传信息的翻译遗传信息的翻译 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成36 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮

21、氨酸 AC U 天门冬天门冬 氨酸氨酸 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成37 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 氨酸氨酸 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成38 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 氨酸氨酸 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 肽键肽键 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成39 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 氨酸氨酸 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成40 UCAUG A UU

22、A A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 氨酸氨酸 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 肽键肽键 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成41 UCAUG A UUA A A U 亮氨酸亮氨酸 AC U 天门冬天门冬 氨酸氨酸 AUG 异亮氨酸异亮氨酸 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成42 UCAUG A UUA A A U AC U AUG 亮氨酸亮氨酸天门冬天门冬 氨酸氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成43 如何提高翻译效率？如何提高翻译效率？ 多个核糖体多个核糖体 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成44 肽链合成后，就从核糖体

23、与肽链合成后，就从核糖体与mRNAmRNA的复合物的复合物 上脱离，经过加工被运送到各自的上脱离，经过加工被运送到各自的“岗位岗位”， 开始承担细胞生命活动的各项职责开始承担细胞生命活动的各项职责 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成45 模板：模板： 原料：原料： 能量：能量： 运载工具：运载工具： （二）翻译（二）翻译 酶酶 mRNAmRNA 2020种氨基酸种氨基酸 ATPATP 转运转运RNA ( tRNA )RNA ( tRNA ) 产物：产物： 肽链肽链 场所：场所： 细胞质的核糖体细胞质的核糖体 转录、翻译与转录、翻译与DNADNA复制的比较复制的比较 场所场所模板模板原

24、料原料产物产物 遗传信息传递遗传信息传递 方向方向 DNADNA 复制：复制： 转录：转录： 翻译：翻译： 游离的脱游离的脱 氧核苷酸氧核苷酸 游离的核游离的核 糖核苷酸糖核苷酸 游离的氨游离的氨 基酸基酸 DNADNA mRNAmRNA 蛋白质蛋白质 DNADNADNADNA DNAmRNADNAmRNA 亲代亲代DNADNA的的 每一条链每一条链 DNADNA的一条链的一条链 （模板链）（模板链） mRNAmRNA 小结小结 细胞核细胞核 细胞核细胞核 细胞质细胞质 核糖体核糖体 mRNAmRNA蛋白质蛋白质 蛋白质蛋白质RNARNA 转录转录翻译翻译 细胞核细胞核 细胞质（核糖体）细胞质

25、（核糖体） DNA(DNA(基因基因) ) 蛋白质中氨基酸数目与蛋白质中氨基酸数目与mRNAmRNA、DNADNA中碱基数目的关系中碱基数目的关系 1 1、如果某蛋白质中有、如果某蛋白质中有n n个氨基酸，则指导该个氨基酸，则指导该 蛋白质合成的蛋白质合成的mRNAmRNA的碱基数目为的碱基数目为 ， 控制该蛋白质合成的控制该蛋白质合成的DNADNA（基因）中的碱基（基因）中的碱基 数目为数目为 。 3n3n 6n6n 比例是比例是_136136 基因指导蛋白质合成完成基因指导蛋白质合成完成48 转录时，组成基因的两条链中只有一条链转录时，组成基因的两条链中只有一条链 能转录，另一条链则不能转录。因此，转录能转录，另