基因指导蛋白质的合成PPT学习教案

1、会计学1基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成教教学学重重点点1.1.转录和翻译的过程转录和翻译的过程2.2.转录、翻译和复制的比较转录、翻译和复制的比较3.mRNA3.mRNA与密码子与密码子4.RNA4.RNA和和DNADNA的区别及的区别及RNARNA的种类的种类第1页/共44页第2页/共44页第一节第一节基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成问题探讨问题探讨一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译课堂练习课堂练习第3页/共44页第4页/共44页问题一：在现实生活中，我们能不能像电影问题一：在现实生活中，我们能不能像电影侏罗纪公园侏罗纪公园中描中描述的

2、那样，利用恐龙的述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？，使恐龙复活呢？ 电影电影侏罗纪公园侏罗纪公园中恐龙复活的场中恐龙复活的场景景一种生物的整套一种生物的整套DNA分子中贮存着该种分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从但是，从DNA到具有各种性状的生物体到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其控制，需要通过极其复杂的基因表达及其控制过程才能实现，因此，在可预见的将来，过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是分子

3、来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。难以做到的。问题探讨问题探讨第5页/共44页问题二：如果能利用恐龙的问题二：如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？决什么问题？ 电影电影侏罗纪公园侏罗纪公园中恐龙复活的场中恐龙复活的场景景复制、转录、翻译及其所需的条件的控制复制、转录、翻译及其所需的条件的控制。第6页/共44页 每一条染色体只含每一条染色体只含有一个有一个DNADNA分子，每分子，每个个DNADNA分子上有很多分子上有很多基因，基因是基因，基因是DNADNA片片段，在染色体上呈线段，在染色体上呈线性排列，每个基因中性排列，每个基因中又有成百上千个

4、脱氧又有成百上千个脱氧核苷酸。核苷酸。每个基因有特定的脱每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息。它代表着遗传信息。基因对性状的控制是基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合通过控制蛋白质的合成来实现的。成来实现的。 请同学们阅读章图中的文字和图解，请同学们阅读章图中的文字和图解，你们看懂了什么，又产生了哪些问题。你们看懂了什么，又产生了哪些问题。第7页/共44页 问问 题题1.1.基因是如何控制生物性状的？基因是如何控制生物性状的？2.2.细胞核中的细胞核中的DNADNA是怎样控制在细胞质的是怎样控制在细胞质的核糖体上的蛋白质的合成？核糖体上的蛋白质的合成？ 基因对

5、性状的控制是通过控制蛋白质的基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现的。合成来实现的。经转录和翻译来控制蛋白质的合成。经转录和翻译来控制蛋白质的合成。返回返回第8页/共44页第9页/共44页1 1、 RNARNA适于作适于作DNADNA的信使的信使化学组成化学组成空间结空间结构构主要主要存在存在组成单位组成单位五碳糖五碳糖含氮碱含氮碱基基DNARNA脱氧核脱氧核苷酸苷酸脱氧核糖脱氧核糖A A T T G C G C双螺旋双螺旋细胞细胞核核核糖核核糖核苷酸苷酸核糖核糖A A U U G C G C单链单链细胞细胞质质 一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录 RNA的分子结构与的分子结构与DNA

6、很相似，可以储存遗传很相似，可以储存遗传信息，有人把信息，有人把RNA称做称做DNA的副本。的副本。第10页/共44页 2 2、RNARNA的种类的种类信使信使RNARNA（mRNAmRNA）：）： 携带遗传信息，指导蛋白质携带遗传信息，指导蛋白质的合成的合成; ;转运转运RNARNA（tRNAtRNA）：）： 将细胞质中游离的氨基酸转运将细胞质中游离的氨基酸转运到核糖体上用来合成蛋白质到核糖体上用来合成蛋白质; ;核糖体核糖体RNARNA（rRNArRNA）：）：核糖体的重要组成成分核糖体的重要组成成分. .第11页/共44页三叶草形三叶草形有臂有臂有环有环一端可携带氨基酸一端可携带氨基酸另

7、一端有三个碱基另一端有三个碱基第12页/共44页解旋酶解旋酶RNA1):解旋解旋2):互补配对互补配对3):RNA3):RNA合成合成4):释放释放 3、DNA的转录的转录转录的特点：全保留复制。转录的特点：全保留复制。第13页/共44页 在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，合成的一条链为模板，合成RNARNA的的过程，称过程，称转录。转录。解旋：解旋：配对配对合成合成模板：解旋后的一条链（模板：解旋后的一条链（有效链有效链）；）；原料：四种核糖核苷酸；原料：四种核糖核苷酸；酶：酶：RNARNA聚合酶；聚合酶；能量：能量：ATPATP； 原则：碱基互补配对原则：碱基互补配对

8、释放：释放：形成一条形成一条mRNA。在解旋酶作用下，碱基对的氢键断裂，双在解旋酶作用下，碱基对的氢键断裂，双螺旋结构解开；螺旋结构解开；这样：这样：DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上。上。A-U、T-A、G-C、C-G。第14页/共44页主要在细胞核主要在细胞核场所：场所：条件：条件：模板：模板：DNA的一条链的一条链酶：解旋酶、酶：解旋酶、RNA聚合酶聚合酶原料：四种核糖核苷酸原料：四种核糖核苷酸能量：能量： ATP特点：特点：全保留复制。全保留复制。第15页/共44页思考与讨论思考与讨论1. 1.转录与转录与DNADNA复制有什么共同之处？这对保证遗复

9、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？传信息的准确转录有什么意义？ 从场所来看，转录与复制都发生在细胞核中。从场所来看，转录与复制都发生在细胞核中。从过程来看，转录与复制都存在有解旋和合成，从过程来看，转录与复制都存在有解旋和合成，在合成的过程中都需要模板、都遵循碱基互补配在合成的过程中都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。对规律，等等。 碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。确性。想一想，转录与复制有什么区别？想一想，转录与复制有什么区别？提示：模板提示：模板 原料原料 产物产物第16页/共44页 转录成的转录成的RNA

10、RNA的碱基序列，与作为模板的的碱基序列，与作为模板的DNADNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNADNA双链间碱基互补配对不同的是，双链间碱基互补配对不同的是，RNARNA链中与链中与DNADNA链的链的A A配对的是配对的是U U，不是，不是T T；与；与DNADNA另一条链的碱基另一条链的碱基序列基本相同，只是序列基本相同，只是DNADNA链上链上T T的位置，的位置，RNARNA链上是链上是U U。2. 2.转录成的转录成的RNARNA的碱基序列与作为模板的的碱基序列与作为模板的DNADNA单链单链有哪些异同？与该有哪些异同？与该

11、DNADNA的另一条链的碱基序列有哪的另一条链的碱基序列有哪些异同？些异同？ RNARNA合成以后，从核孔中出来，与核糖体结合，合成以后，从核孔中出来，与核糖体结合，指导蛋白质的合成。指导蛋白质的合成。返回返回第17页/共44页第18页/共44页 二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 游离在细胞质中各种氨基酸，就以游离在细胞质中各种氨基酸，就以mRNAmRNA为模板合为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译翻译最多能编码最多能编码1616种氨基酸。种氨基酸。思考与讨论思考与讨论：碱基与氨基酸之间的对应关系碱基与氨基酸之间的对应关系。1.

12、1.如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少氨基酸？个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少氨基酸？至少需要至少需要3 3个碱基（个碱基（4 43 3=64=64种）。种）。2. 2.一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才足以组合出构成蛋一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才足以组合出构成蛋白质的白质的2020种氨基酸？种氨基酸？ 翻译实质上是将翻译实质上是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。质的氨基酸序列。第19页/共44页密码子密码子：遗传学上把：遗传学上把信使信使RNA（mRNA）上）上决定一决定一个氨基酸的个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子。个相

13、邻的碱基叫做一个密码子。UCAUG A UUAmRNA（模板模板） 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子第20页/共44页密 码 子 表第21页/共44页思考与讨论思考与讨论1. 1.已知一段已知一段mRNAmRNA碱基序列是碱基序列是AUGGAAGCAAUGGAAGCA，你能，你能写出对应的氨基酸的序列吗？写出对应的氨基酸的序列吗？甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸mRNA AUG GAA GCAmRNA AUG GAA GCA2. 2.地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表，地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表，根据这一事实，你能想到什么？根据这一事实，你能想到什么？ 生物

14、都具有相同的遗传语言，所有生物可能有生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。共同的起源或生命在本质上是统一的。第22页/共44页3. 3.从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象叫这一现象叫密码子的简并性密码子的简并性。你认为密码子的简并性对生。你认为密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？物体的生存发展有什么意义？ 可以从增强密码可以从增强密码容错性容错性的角度来解释，当密码子中有一的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应个碱基改变时，由于密码的简

15、并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；的氨基酸； （例如：（例如：CGA CGTCGA CGT时，所编码的氨基酸种类并没有时，所编码的氨基酸种类并没有发生改变）发生改变） 也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。的速度。第23页/共44页运载工具：运载工具：tRNAtRNAACU天冬氨天冬氨酸酸AUG 异异亮氨亮氨酸酸 反密码子反密码子 注意：一种注意：一种tRNA只能携带只能携带一种氨基酸；但一种氨基酸；但一种氨基酸可以一种氨基

16、酸可以由一种或几种由一种或几种tRNA携带。携带。 tRNAtRNA上与上与mRNAmRNA上的密码子上的密码子进行互补配对的三个碱基称为进行互补配对的三个碱基称为反密码子。反密码子。问题问题：细胞质中游离的氨基酸是怎样到达核糖体上：细胞质中游离的氨基酸是怎样到达核糖体上用来合成蛋白质的呢？用来合成蛋白质的呢？第24页/共44页第25页/共44页起始密码子：起始密码子：AUGAUG（甲硫氨酸）（甲硫氨酸）GUGGUG（缬氨酸）（缬氨酸）蛋白质的蛋白质的合成过程合成过程第26页/共44页终止密码子：终止密码子：UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA蛋白质的蛋白质的合成过程合成过程以以mRNAm

17、RNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质质 第27页/共44页翻译过程翻译过程起始阶段：起始阶段：形成复合物形成复合物;延伸阶段：延伸阶段：核糖体移动核糖体移动 1 个密码子（个密码子（3个个 碱基）、肽链延伸碱基）、肽链延伸;终止阶段：终止阶段：识别终止密码子、释放多肽识别终止密码子、释放多肽链。链。第28页/共44页复制、转录、翻译的比较复制、转录、翻译的比较项目项目 复复 制制 转转 录录 翻翻 译译时间时间场所场所模板模板原料原料碱基碱基配对配对产物产物分裂间期分裂间期整个生长、发育过程整个生长、发育过程细胞核细胞核细胞核细胞核核糖体核糖体脱氧核苷酸

18、脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸DNADNARNARNA蛋白质蛋白质DNADNA的两条链的两条链DNADNA的一条链的一条链mRNAmRNAA-T、T-AG-C、C-GA-U、T-AG-C、C-GA-U、U-AG-C、C-G遗传遗传信息信息传递传递表达表达第29页/共44页DNADNA指导蛋白质的合成过程包括指导蛋白质的合成过程包括转录：转录：翻译：翻译：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA解旋后的一条链为模版解旋后的一条链为模版合成合成RNARNA。在细胞质的核糖体上，以在细胞质的核糖体上，以mRNAmRNA为模版，以为模版，以tRNAtRNA为运载工具，将细胞质中游离的氨基为

19、运载工具，将细胞质中游离的氨基酸合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。酸合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。第30页/共44页模板：模板： mRNAmRNA（其上的碱基序列称遗传密码）（其上的碱基序列称遗传密码）场所：场所： 核糖体核糖体运载工具：运载工具：tRNAtRNA条件：条件：模板（模板（mRNAmRNA）原料（氨基酸）、酶、）原料（氨基酸）、酶、ATPATP。原则：原则：碱基互补配对（碱基互补配对（A AU U、G GC C ）产物：产物：蛋白质蛋白质密码子：密码子：mRNAmRNA上决定一个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蛋白质上的氨基酸、蛋白质上的氨基酸、mRNAm

20、RNA、基因上的碱基数之比、基因上的碱基数之比 = = 1 1 : 3 : 6: 3 : 6返回返回第31页/共44页第32页/共44页1.右图所示转录过程，右图所示转录过程， 此图中涉及的碱基此图中涉及的碱基 和核苷酸的种类分别是和核苷酸的种类分别是 （ ） A.6和和2 B.8和和2 C.5和和6 D.5和和8 CTCAGAGUDNAmRNA2.一个一个tRNA一端的三个碱基为一端的三个碱基为CGA，它运载的氨，它运载的氨 基酸是基酸是 （ ） A.精氨酸（密码精氨酸（密码CGA） B.丙氨酸（密码丙氨酸（密码GCU） C.酪氨酸（密码酪氨酸（密码UAU） D.谷氨酸（密码谷氨酸（密码GA

21、G） CB第33页/共44页3.将鲤鱼的生长激素基因转到鲫鱼细胞核中，这种将鲤鱼的生长激素基因转到鲫鱼细胞核中，这种 转基因鲫鱼生长速度超常，经济效益可观，这说转基因鲫鱼生长速度超常，经济效益可观，这说 明明 （ ） A.转基因动物对人类都是有益的转基因动物对人类都是有益的 B.激素不具备酶所具有的专一性激素不具备酶所具有的专一性 C.鲤鱼和鲫鱼共用一套相同的遗传密码，这一过鲤鱼和鲫鱼共用一套相同的遗传密码，这一过 程遵循程遵循DNA RNA 蛋白质的信息流动过程蛋白质的信息流动过程 D.鲤鱼和鲫鱼都具有相同的基因，控制相同的遗鲤鱼和鲫鱼都具有相同的基因，控制相同的遗 传性状传性状C第34页/

22、共44页4.从单尾鳍鲤鱼的成熟的卵细胞中提取一种从单尾鳍鲤鱼的成熟的卵细胞中提取一种RNA注入到双尾鳍金鱼的受精卵中，结果幼小金鱼中注入到双尾鳍金鱼的受精卵中，结果幼小金鱼中有一些出现单尾鳍性状。这种有一些出现单尾鳍性状。这种RNA之所以对性状之所以对性状遗传有明显作用，是因为遗传有明显作用，是因为 （ ） A.它是鱼类的主要遗传物质它是鱼类的主要遗传物质 B.它以密码子形式携带特定的遗传信息它以密码子形式携带特定的遗传信息 C.它是蛋白质合成的运载工具它是蛋白质合成的运载工具 D.它是核糖体的基本组成成分它是核糖体的基本组成成分 B第35页/共44页5.据测定，胰腺细胞中原酶颗粒可达胰腺细胞

23、自据测定，胰腺细胞中原酶颗粒可达胰腺细胞自身蛋白质总量的身蛋白质总量的40%，由此可以推测胰腺细胞中，由此可以推测胰腺细胞中下列那种物质的数量比一般细胞多下列那种物质的数量比一般细胞多 （ ） A.mRNA B.DNA C.基因基因 D.染色体染色体 A6 . 已知一个含有两条肽链的蛋白质分子具有已知一个含有两条肽链的蛋白质分子具有198个个 肽键，翻译成这个蛋白质分子的肽键，翻译成这个蛋白质分子的mRNA中有中有A和和 G共共200个，则转录成该个，则转录成该mRNA的的DNA分子中，分子中， 至少应有至少应有C和和T （ ） A.200个个 B.400个个 C.600个个 D.800个个

24、C第36页/共44页7.根据右图回答有关问题：根据右图回答有关问题： （1）该图处于）该图处于_阶段。阶段。 （2）碱基是）碱基是_，构成的，构成的核苷酸的名称是核苷酸的名称是_. (3)若若R链上有链上有900个碱基，由个碱基，由它控制合成蛋白质的过程中，最它控制合成蛋白质的过程中，最多可能有多可能有_种种tRNA参与，所参与，所合成的蛋白质分子中最多有肽键合成的蛋白质分子中最多有肽键_个。个。YR转录转录U尿嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸61299第37页/共44页 8. 1978年美国科学家利用转基因技术，将人的胰年美国科学家利用转基因技术，将人的胰 岛素基因岛素基因连接到大肠杆菌连接到大肠杆菌DNA分子上，然后通过大肠杆菌的代谢，产分子上，然后通过大肠杆菌的代谢，产生了人的胰岛素。据此回答生了人的胰岛素。据此回答