DNA复制和蛋白质合成沪教版高中生命科学ppt课件

1、6.2 DNA6.2 DNA复制和蛋白质合成复制和蛋白质合成1、DNA复制复制定义定义过程过程条件条件方式方式场所场所时间时间结果结果意义意义以以DNADNA分子为模板，合成相同分子为模板，合成相同DNADNA分子的过程。分子的过程。边解旋边复制边解旋边复制模板：亲代模板：亲代DNADNA的的2 2条母链条母链原料：游离的原料：游离的4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸 酶：酶：DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶能量：能量：ATPATP半保留复制半保留复制 主要在细胞核内主要在细胞核内细胞分裂的间期细胞分裂的间期2n1 复制复制 n n次次保持生物遗传特性的相对稳定保持生物遗传特性

2、的相对稳定验证验证DNADNA半保留复制的实验半保留复制的实验半保留复制即母链半保留复制即母链DNADNA解开为两股解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的子代细胞的DNA,DNA,一股单链从亲代一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。完全重新合成。 19581958年，梅塞尔森和斯塔尔设年，梅塞尔森和斯塔尔设计的计的DNADNA复制的同位素标记实验复制的同位素标记实验复制方向复制方向5353领头链连续复制领头链连续复制随从链不连续复制随从链不连续复制半不连续

3、复制半不连续复制是由于是由于DNADNA双螺旋的两股单双螺旋的两股单链是反向平行，一条链的走向为链是反向平行，一条链的走向为5-3,5-3,另一条链为另一条链为3-5,DNA3-5,DNA的两条链都能作的两条链都能作为模板以边解链边复制方式，同时合成两为模板以边解链边复制方式，同时合成两条新的互补链。但是，所有已知条新的互补链。但是，所有已知DNADNA聚合聚合酶的合成方向都是酶的合成方向都是5-35-3，所以在复制，所以在复制时，一条链的合成方向和复制叉前进方向时，一条链的合成方向和复制叉前进方向相同，可以连续复制，称为领头链；另一相同，可以连续复制，称为领头链；另一条链的合成方向与复制叉前

4、进方向相反，条链的合成方向与复制叉前进方向相反，不能顺着解链方向连续复制，必须待模板不能顺着解链方向连续复制，必须待模板链解开至足够长度，然后从链解开至足够长度，然后从5-35-3生成生成引物并复制子链。延长过程中，又要等待引物并复制子链。延长过程中，又要等待下一段有足够长度的模板，再次生成引物下一段有足够长度的模板，再次生成引物而延长，然后连接起来，这条链称随从链。而延长，然后连接起来，这条链称随从链。因此就把领头链连续复制，随从链不连续因此就把领头链连续复制，随从链不连续复制的复制方式称为半不连续复制。复制的复制方式称为半不连续复制。 DNA的半不连续复制的半不连续复制复制条件：复制条件：

5、n模板模板:DNA:DNAn酶：解旋酶、酶：解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等n原料：原料：4 4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸n能量：能量：ATPATP复制时间：有丝分裂间期复制时间：有丝分裂间期/ /减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期复制场所：多数位于细胞核复制场所：多数位于细胞核复制特点：边解旋边复制复制特点：边解旋边复制复制方式：半保留复制复制方式：半保留复制复制精确性的保证：独特的双螺旋结构和碱基互补配对原则复制精确性的保证：独特的双螺旋结构和碱基互补配对原则4 4种脱氧核苷酸、种脱氧核苷酸、MgMg2+2+DNADNA聚合聚合酶酶DNADNA分子分子片段片段ATPATP1

6、9561956年，康贝尔年，康贝尔DNADNA人工合成系统人工合成系统DNA的复制的复制DNADNA自我复制的意义自我复制的意义DNADNA分子能够进行自我复制，是保持生物遗传特性相对稳定的基分子能够进行自我复制，是保持生物遗传特性相对稳定的基础。子代和亲代的形似，归根结底是因为亲代自我复制了一份完础。子代和亲代的形似，归根结底是因为亲代自我复制了一份完全相同的全相同的DNADNA分子传递给子代的缘故。分子传递给子代的缘故。DNADNA的复制体现了遗传信息传递的精确性和稳定性。的复制体现了遗传信息传递的精确性和稳定性。2、基因控制蛋白质的合成、基因控制蛋白质的合成 遗传信息的转录和翻译遗传信息

7、的转录和翻译 基因所携带的遗传信息与生物表现出来的遗传性状有什么关系呢？基因所携带的遗传信息与生物表现出来的遗传性状有什么关系呢？ （1 1）“使者使者” RNA温故：组成温故：组成RNARNA的化学元素？的化学元素？ 基本组成物质？基本组成物质？ 基本组成单位？基本组成单位？C H O N PC H O N P磷酸、核糖、含氮碱基（磷酸、核糖、含氮碱基（A U C GA U C G）核糖核苷酸核糖核苷酸RNARNA与与DNADNA的比较的比较DNARNA结构结构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RNARNA的类型的类型mRNAmRNA（信使（信使RNA RNA ）tRN

8、AtRNA（转运（转运RNARNA ) )rRNA rRNA （核糖体（核糖体RNA)RNA)双螺旋双螺旋 单链单链脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸A A 、G G 、C C 、T TA A 、G G 、C C 、 U U脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸核内核内核外核外2、基因控制蛋白质合成、基因控制蛋白质合成 遗传信息的转录和翻译遗传信息的转录和翻译（1）“使者使者” RNA（2）基因控制蛋白质合成过程基因控制蛋白质合成过程转录转录和翻译和翻译 基因基因(DNA(DNA区段区段) )解旋解旋模板链模板链非模板链非模板链游离的核糖核苷酸和模板链上的碱基游离的核糖核苷酸和模板链上

9、的碱基配对（配对（A-UA-U、C-GC-G）并聚合成）并聚合成mRNAmRNAmRNAmRNA通过核孔通过核孔进入细胞质进入细胞质mRNAmRNA与与核糖体结合核糖体结合带有特定氨基酸的带有特定氨基酸的tRNAtRNA上的反上的反密码子与密码子与mRNAmRNA上的密码子依次上的密码子依次配对配对 氨基酸按特氨基酸按特定顺序连接定顺序连接 肽链肽链遗传信息遗传信息转录（细胞核内）转录（细胞核内）遗传密码遗传密码翻译（细胞质内）翻译（细胞质内）特定的氨基特定的氨基酸排列顺序酸排列顺序场所场所模板模板酶酶原料原料产物产物碱基互补配碱基互补配对对DNADNA复制复制转录转录细胞核细胞核细胞核细胞核

10、DNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶DNA的两条链的两条链DNA的一条链的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1 DNA2 DNA，均为双链，均为双链三种单链三种单链RNA，mRNA tRNA rRNAA-T,T-A,C-G,G-C(DNADNA)A-U,T-A,C-G,G-C(DNARNA)核内核内核外核外2、基因控制蛋白质合成、基因控制蛋白质合成 遗传信息的转录和翻译遗传信息的转录和翻译（1）“使者使者” RNA（2）基因控制蛋白质合成过程基因控制蛋白质合成过程转录转录和翻译和翻译 基因基因(DNA(DNA区段区段) )解旋解旋模板链模板链非模板链非模板链游离的核

11、糖核苷酸和模板链上的碱基游离的核糖核苷酸和模板链上的碱基配对（配对（A-UA-U、C-GC-G）并聚合成）并聚合成mRNAmRNAmRNAmRNA通过核孔通过核孔进入细胞质进入细胞质mRNAmRNA与与核糖体结合核糖体结合带有特定氨基酸的带有特定氨基酸的tRNAtRNA上的反上的反密码子与密码子与mRNAmRNA上的密码子依次上的密码子依次配对配对 氨基酸按特氨基酸按特定顺序连接定顺序连接 肽链肽链遗传信息遗传信息转录（细胞核内）转录（细胞核内）遗传密码遗传密码翻译（细胞质内）翻译（细胞质内）特定的氨基特定的氨基酸排列顺序酸排列顺序复制复制转录转录翻译翻译场所场所模板模板原料原料条件条件产物和

12、产物和结果结果3、DNA“复制复制”、“转录转录”和和“翻译翻译”的比较的比较主要在细胞核中主要在细胞核中主要在细胞核中主要在细胞核中核糖体核糖体解旋后的解旋后的2 2条条DNADNA单链单链解旋后的解旋后的1 1条条DNADNA模板链模板链mRNAmRNA4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸2020种氨基酸种氨基酸分别从分别从“模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶”比较比较产生相同的产生相同的2 2个个DNADNA分子分子（遗传信息在（遗传信息在DNADNA分子间的传分子间的传递）递）形成带有形成带有遗传密码的遗传密码的mRNAmRNA（将遗传信息由（将遗传信息由

13、DNAmRNADNAmRNA）形成有一定氨基酸顺序的蛋形成有一定氨基酸顺序的蛋白质白质（实现遗传信息的表达）（实现遗传信息的表达） （2）“中心法则中心法则”的表达的表达DNADNA（基因）（基因）RNARNA蛋白质（性状）蛋白质（性状）转录转录逆转录逆转录翻译翻译DNADNADNADNA：以：以DNADNA作为遗传物质的生物，作为遗传物质的生物，DNADNA的的 过程。过程。DNARNADNARNA： 中的中的 过程。过程。RNARNA蛋白质：蛋白质： 中中 上的上的 过程。过程。RNADNARNADNA：RNARNA病毒的病毒的 过程。过程。 RNARNARNARNA：RNARNA病毒的病

14、毒的RNARNA自我复制过程。自我复制过程。细胞核细胞核转录转录细胞质细胞质核糖体核糖体翻译翻译逆转录逆转录4、中心法则及其发展、中心法则及其发展（1）“中心法则中心法则”的含义的含义自我复制自我复制 （3）“中心法则中心法则”的意义的意义表明了在细胞的生命活动中核酸和蛋白质的联系和分工表明了在细胞的生命活动中核酸和蛋白质的联系和分工补充：碱基计算补充：碱基计算 解旋解旋DNADNA解旋酶解旋酶正在复制的部位正在复制的部位 解旋成单链解旋成单链母链母链母链母链DNADNA聚合酶聚合酶4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸碱基互补配对碱基互补配对特点：每条子链与特点：每条子链与 对应母链对应母链 相结合

15、相结合结果：结果：1 1个个DNA2DNA2个个DNADNADNADNA复制的过程复制的过程酶：酶：结果：结果：模板：模板：酶：酶：原料：原料：原则：原则：合成合成子链子链形成新的形成新的DNADNA分子分子亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA例例1 1：镰刀型细胞贫血症：镰刀型细胞贫血症 CTTCTT正常血红蛋白正常血红蛋白正常红细胞正常红细胞 CATCAT异常血红蛋白异常血红蛋白异常红细胞异常红细胞 例例2 2：豌豆花色：豌豆花色 基因基因AA控制合成酶控制合成酶XX促使花青素形成促使花青素形成红花红花 基因基因aa不能合成酶不能合成酶XX不能形成花青素不能形成花青素白花白花遗传信息与

16、遗传性状的关系遗传信息与遗传性状的关系基因基因蛋白质蛋白质性状性状控制控制体现体现TCATGTTT AAG T AC AA A T DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC AA A T AGCUGACGGUUUDNADNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNAAG T AC AA A T AGCUGACGGUUURNA RNA 聚合酶聚合酶AG T AC AA A T AGCGACGGUUUU DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：A AU U；T TA A；C CG G；G G CCAG T AC A

17、A A T AGCGACGGUUUUAG T AC AA A T GCGACGGUUUUAAG T AC AA A T GCGACGUUGUUA 组成组成RNARNA的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来AG T AC AA A T GCGACGUGUUAUAG T AC AA A T GCGACGGUUAUUAG T AC AA A T GCGACGGUUAUUAAG T AC AA A T GCGCGGUUAUUAUAG T AC AA A T GGCGGUUAUUAUCAG T AC AA A T GGCGGUUAUUAUC形成形成mRNAmRNA链，链，DNADNA上的遗

18、传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上mRNAmRNADNADNAAG T AC AA A T UCAUGUUUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC AA A T UCAUGUUUAmRNA 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以以DNADNA区段中一条多核苷酸链为模板合成区段中一条多核苷酸链为模板合成RNARNA的过程。的过程。分析左图分析左图细胞核细胞核模板：模板：酶：酶：原料：原料：能量：能量：基因的一条链（模板链）基因的一条链（模板链）DNADNA解旋酶

19、、解旋酶、RNARNA聚合酶聚合酶4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸ATPATPDNADNA蕴含的遗传信息蕴含的遗传信息传递到传递到mRNAmRNA中中遗传信息的转录遗传信息的转录mRNAmRNA定义定义场所场所过程过程条件条件产物产物结果结果RNARNA聚合酶聚合酶转录的模板链转录的模板链游离核糖核苷酸游离核糖核苷酸RNARNA链链遗传信息的转录遗传信息的转录图中表示的是图中表示的是DNADNA的转的转 录还是复制？为什么？录还是复制？为什么？RNARNA聚合酶的结合区共聚合酶的结合区共 有几种碱基？碱基配对有几种碱基？碱基配对 方式有哪几种？方式有哪几种？产物产物RNARNA的延伸方向如的延伸

20、方向如 何？它的碱基序列与非何？它的碱基序列与非 模板链是怎样的关系？模板链是怎样的关系？为什么转录形成的为什么转录形成的RNA RNA 比比DNADNA分子短？分子短？mRNAmRNA分子内的碱基序列分子内的碱基序列遗传密码遗传密码遗传信息的翻译遗传信息的翻译相关概念相关概念遗传密码、密码子遗传密码、密码子UCAUGAUUA读码方向读码方向密码子密码子mRNAmRNA上决定氨基酸种类的上决定氨基酸种类的 每三个相邻碱基每三个相邻碱基逻辑分析和猜测：逻辑分析和猜测： mRNA mRNA上有几种碱基？组成蛋白质的氨基酸又有多少种？上有几种碱基？组成蛋白质的氨基酸又有多少种？ 每每1 1个碱基决定

21、个碱基决定1 1种氨基酸，碱基够用吗？每种氨基酸，碱基够用吗？每2 2个呢？个呢？ 3 3个碱基的排列方式有多少种？个碱基的排列方式有多少种？UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA密码子表解读：密码子表解读： 64 64个密码子中，个密码子中，6161个密码个密码 子各自对应一种氨基酸。子各自对应一种氨基酸。 有有3 3个密码子不决定氨基个密码子不决定氨基 酸，称为终止密码子。酸，称为终止密码子。 2 2个起始密码子个起始密码子 （有对应的氨基酸）（有对应的氨基酸）AUGAUG GUGGUG 1 1个密码子只和个密码子只和1 1种氨基酸对应，那种氨基酸对应，那1 1种氨基酸也只对应种氨基酸也

22、只对应1 1个密码子吗？个密码子吗？遗传信息的翻译遗传信息的翻译遗传信息的翻译遗传信息的翻译运载工具运载工具tRNAtRNA（转移（转移RNARNA） 反密码子反密码子 密码子密码子碱基互补配对碱基互补配对？ ？ACGUGAUUAmRNA 细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNAmRNAACGUGAUUAUAC 甲硫氨酸甲硫氨酸ACU 天门冬酰天门冬酰氨氨 核糖体核糖体mRNAmRNA与核糖体结合与核糖体结合. .ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸甲硫氨酸ACU 天门冬酰天门冬酰氨氨 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 . .ACGU

23、GAUUAUAC甲硫氨酸甲硫氨酸ACU 天门冬酰天门冬酰氨氨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上的相应位置上的相应位置 . .ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸甲硫氨酸ACU 天门冬酰天门冬酰氨氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子脱水缩合两个氨基酸分子脱水缩合脱水缩合脱水缩合ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸甲硫氨酸ACU 天门冬酰天门冬酰氨氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸核糖体随着核糖体随着mRNAmRNA滑动滑动. .另一个另一个tRNAtRNA上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的密码子配对上的密码子配对. . ACGUGAUUAUAC甲

24、硫氨酸甲硫氨酸ACU 天门冬酰天门冬酰氨氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸甲硫氨酸ACU 天门冬酰天门冬酰氨氨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CGUGAUUAUACACUAUG 甲硫氨酸甲硫氨酸 天门冬酰天门冬酰氨氨 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 核糖体核糖体氨基酸氨基酸mRNAmRNAtRNAtRNA具有特定氨基酸序列的蛋白质具有特定氨基酸序列的蛋白质遗传信息的翻译遗传

25、信息的翻译定义定义场所场所过程过程条件条件产物产物结果结果以以mRNAmRNA为模板，以为模板，以tRNAtRNA为运载工具，使氨基为运载工具，使氨基酸在核糖体内按照一定的顺序排列起来，合酸在核糖体内按照一定的顺序排列起来，合成蛋白质的过程。成蛋白质的过程。分析图示分析图示模板：模板：工具：工具：原料：原料：能量：能量：ATPATPmRNAmRNA上的遗传密码传递到上的遗传密码传递到蛋白质中蛋白质中DNADNA复制的计算复制的计算p计算产生子代计算产生子代DNADNA的数量的数量2 2、4 4、8 8、162162n n (n(n为为DNADNA复制的次数复制的次数) )p子代子代DNADNA

26、分子中含有原来母链的分子中含有原来母链的DNADNA分子数，以及它占总分子数，以及它占总DNADNA分子数的比例分子数的比例? ?2 2，1/21/2n-1n-1p最初亲代的链占全部子代最初亲代的链占全部子代DNADNA总链数的比例总链数的比例1/21/2n n基因（基因（DNA）的碱基数：信使）的碱基数：信使RNA的碱基数：蛋白质中的氨基酸数的碱基数：蛋白质中的氨基酸数=6：3：1某基因有碱基某基因有碱基12001200个，则由它控制合成的蛋白质所具有的氨基酸数目最多有个，则由它控制合成的蛋白质所具有的氨基酸数目最多有（ ）A 100A 100个个 B 200B 200个个 C 300C 3

27、00个个 D 400D 400个个B B一条多肽链中有一条多肽链中有10001000个氨基酸，则作为合成该多肽链的个氨基酸，则作为合成该多肽链的mRNAmRNA分子和用来转录该分子和用来转录该mRNAmRNA分子的基因中，分别至少要有碱基多少个？（分子的基因中，分别至少要有碱基多少个？（ ）A 1000A 1000和和2000 B 20002000 B 2000和和40004000C 3000C 3000和和3000 D 30033000 D 3003和和60066006D D基因的脱氧核苷酸排列顺序代表着（基因的脱氧核苷酸排列顺序代表着（ ）A A 遗传性状遗传性状 B B 遗传信息遗传信息 C C 遗传规律遗传规律 D D 遗传密码遗传密码 B B下列肯定不是遗传密码的碱基排列顺序的是（下列肯定不是遗传密码的碱基排列顺序的是（ ） A.AAA B.UUU A.AAA B.UUU C.GTA D.GUC C.GTA D.GUCC C与构成蛋白质的与构成蛋白质的2020种氨基酸相对应的密码子有（种氨基酸相对应的密码子有（ ） A 4 A 4个个 B 20B 20个个 C 61 C 61个个 D 64D 64个个 C C 1 1、将大肠杆菌、将大肠杆菌DNADNA用用1515N N标记，将其转移到