第二节遗传信息的表达

1、第二节 遗传信息的表达一、基因控制蛋白质的合成遗传信息的转录一 概念：遗传学上把由DNA合成RNA的过程称为遗传信息的转录。二 场所：真核细胞的细胞核细胞核，原核细胞的拟拟核核。三 原料：四种游离核糖核苷酸四种游离核糖核苷酸四 模板：一条一条DNA链为模板链为模板五 过程： 第一步：RNA聚合酶聚合酶与基因的启动子启动子结合,随着RNA聚合酶聚合酶的移动,DNA双螺旋解 开为单链。 第二步：以DNA一条链为模板,按照碱碱基互补配对基互补配对原则,利用游离的核糖核苷酸,在RNA聚合酶的作用下合成一条mRNA(单链) 第三步：新合成的RNA链被甩出。 第四步：解旋的DNA双链结合在一起,恢复为原来

2、的双螺旋结构。RNA链的合成链的合成合成方向合成方向RNA聚合酶聚合酶RNA链链DNA六、特点及配对原则 特点：边解旋边转录边解旋边转录，DNA双链全保留双链全保留 配对原则：AU , TA , GC ,CG七、外显子和内含子 1、外显子: DNA分子中编码氨基酸的序列 2、内含子: DNA分子中不能编码氨基酸的序列八、RNA的剪切：前体信使RNA的内含子在RNA自身的催化作用下被切除掉,外显子连接在一起,形成信使RNA九、转录的功能：通过转录，基因的遗传信息传递到mRNA上。前体前体mRNA外显子外显子 外显子外显子 外显子外显子内含子内含子mRNA前体前体mRNA切除内含子的过程切除内含子

3、的过程遗传信息的翻译一、概念：以mRNA链上的核糖核苷酸序列为模板，从一个特定的起始位点开始，按每三个核糖核苷酸代表一个氨基酸的原则,依次合成一条多肽链的过程。二、场所：细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上三、模板：mRNA四、原料：20种氨基酸种氨基酸五、密码子1、概念：遗传学上把mRNA上三个三个相邻相邻的碱的碱基基，叫做一个密码子(64种，其中61种翻译种翻译出氨基酸出氨基酸，另外3种为终止密码子，不能翻种为终止密码子，不能翻译氨基酸译氨基酸)CUA G A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的上决定氨基酸的三个三个相邻的碱

4、基相邻的碱基2、特点：（1）连续性 （2）简并性 （3）专一性 （4）通用性（5）起始（AUG、GUG）和终止密码子 （UAG、UAA、UGA）六、tRNA1、结构：一端是携带氨基酸氨基酸的部位,另一端的三三个碱基个碱基决定其携带氨基酸的种类氨基酸的种类,称为反密码子反密码子 。 （ tRNA 中与中与mRNA密码子互补配对的三个碱密码子互补配对的三个碱基基）2、特点：每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸七、翻译的过程 mRNA进入细胞质与核糖体结合,形成多聚核糖体。携带氨基酸的tRNA进入核糖体以后，mRNA为模板,按照碱基互补配对原则，放置氨基酸,氨基酸通过肽键连成肽链，肽链再经过一定的

5、折叠盘曲及修饰,最终形成一个具有一定氨基酸顺序的、有一定功能的蛋白质分子。 多肽链合成之后，从核糖体中脱离，多肽链合成之后，从核糖体中脱离，再经过盘曲折叠形成一定空间结构，最再经过盘曲折叠形成一定空间结构，最终形成具有一定功能的蛋白质分子。终形成具有一定功能的蛋白质分子。mRNA核糖体核糖体甲硫甲硫氨酸氨酸反密码子反密码子脯氨酸脯氨酸含两个氨基含两个氨基酸的肽链酸的肽链肽链在逐渐肽链在逐渐增长增长酪氨酸酪氨酸丙氨酸丙氨酸这一过程重复进行，直这一过程重复进行，直到出现终止密码子到出现终止密码子蛋白质的生物合成示意图蛋白质的生物合成示意图转录、翻译和转录、翻译和DNADNA复制的区别复制的区别转录

6、转录翻译翻译DNADNA复制复制场所场所模板模板原料原料碱基配对碱基配对原则原则信息传递信息传递时间时间产物产物细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体细胞核细胞核DNADNA的一条链的一条链mRNAmRNADNADNA的两条链的两条链核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸tRNAtRNA与与mRNAmRNADNADNA与与RNARNADNADNA与与DNADNADNA mRNADNA mRNARNA RNA 蛋白质蛋白质 DNA DNADNA DNA生长发育过程中生长发育过程中细胞分裂间期细胞分裂间期mRNAmRNA有一定氨基酸有一定氨基酸顺序的蛋白质顺序的蛋白质2 2

7、个相同个相同DNADNA原核生物基因表达的调控一、概念：对基因表达过程的调节作用调节作用就称为基因表达的调控。二、原核生物基因表达的调控1、调控时期：主要发生在转录过程中转录过程中2、调节机制：（1）调节乳糖分解代谢的根本原因是大肠杆菌DNA上有乳糖操纵子乳糖操纵子，它是由一个操一个操作基因（作基因（O）、三个结构基因、启动子（）、三个结构基因、启动子（P）和调）和调节基因（节基因（I），三个结构基因分别是LacZ（编码半乳糖苷酶）、LacY（编码半乳糖苷透过酶）和LacZ（编码半乳糖苷转乙酰酶）(2)当培养基中没有乳糖没有乳糖时，调节基因的产物调节蛋白与操作基因结合调节蛋白与操作基因结合，从

8、而阻止RNA聚合酶与启动子结合聚合酶与启动子结合，使三个结构基因无法转录,不能合成分解乳糖的半乳糖苷酶半乳糖苷酶。(3)当培养基中只有乳糖时，乳糖与调节基因乳糖与调节基因的产物调节蛋白结合的产物调节蛋白结合，使调节蛋白不能与操纵基因结合，从而使RNA聚合酶顺利与启动子结合，促进三个结构基因的转录,也促进了半乳糖苷酶的合成。DNA调节基因调节基因 启动子启动子RNA聚合酶聚合酶操纵基因操纵基因调节蛋白调节蛋白乳糖乳糖乳糖与调节乳糖与调节蛋白结合蛋白结合mRNA乳糖分解代谢基因表达调控模式图乳糖分解代谢基因表达调控模式图真核生物基因表达的调控 在调节因素的作用下，随着生物体的生长发育,遗传信息选择

9、性表达和有序表达选择性表达和有序表达。 真核生物的受精卵含有发育成一个成熟个体的全部遗传信息。一般在胚胎时期,基因表达的数量最多。 基因表达的调控是生物体生存必不可少的，尤其是周围的营养、温度、湿度以及PH等。中心法则中心法则可以表示为：病毒（复制）病毒（复制）复制复制转录转录DNA RNA 蛋白质蛋白质翻译翻译逆转录逆转录 包括遗传信息从DNA流向流向DNA(DNA的自我复制); 从DNA流向流向DNA进而流向蛋白质进而流向蛋白质(转录和翻译) ; 从RNA流向流向RNA(RNA的复制)和从RNA流向流向DNA(逆转录)DNADNA复制复制DNARNA蛋白质核被膜RNA转录转录mRNA细胞核

10、细胞核细胞质蛋白质的合成核糖体蛋白质遗传信息的主要流动方向遗传信息的主要流动方向基因表达中相关数量计算基因表达中相关数量计算1 1、转录时，组成、转录时，组成DNADNA基因的两条链只有一条链能转录基因的两条链只有一条链能转录, ,另一条链则不能转录。因此，转录形成的另一条链则不能转录。因此，转录形成的RNARNA分子中碱分子中碱基数目是基数目是DNADNA（基因）中碱基数目的（基因）中碱基数目的1/21/2。2 2、翻译过程中，信使、翻译过程中，信使RNARNA中每中每3 3个碱基决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使所以经翻译合成的蛋白质分子中

11、的氨基酸数目是信使RNARNA碱基数目的碱基数目的1/31/3。综上可知，综上可知，蛋白质中氨基酸数目蛋白质中氨基酸数目=tRNA=tRNA数目数目=1/3mRNA=1/3mRNA碱碱基数目基数目=1/6DNA=1/6DNA碱基数目。碱基数目。蛋白质中氨基酸数目蛋白质中氨基酸数目tRNA数目数目mRNA碱基数目碱基数目DNA(基因基因)碱基数目碱基数目=11363 3、计算中、计算中“最多最多”和和“最少最少”的分析的分析（1 1）翻译时，）翻译时，mRNAmRNA上的终止密码子不决定氨基酸，上的终止密码子不决定氨基酸， 因此准确地说，因此准确地说，mRNAmRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基上

12、的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的酸数目的3 3倍还要多一些。倍还要多一些。（2 2）基因或）基因或DNADNA上的碱基数目比对应的蛋白质中上的碱基数目比对应的蛋白质中氨氨基酸数目的基酸数目的6 6倍还要多一些倍还要多一些。（3 3）在回答有关问题时，应加上）在回答有关问题时，应加上“最多最多”或或“最少最少”等字。等字。如：如：mRNAmRNA上有上有n n个碱基，转录产生它的基因中个碱基，转录产生它的基因中至少有至少有2n2n个个碱基碱基，该，该mRNAmRNA指导合成的蛋白质中指导合成的蛋白质中最多有最多有1/3n1/3n个氨基酸个氨基酸。练习题练习题1 1、由、由n n个碱基组成的基因，控制合成由个碱基组成的基因，控制合成由1 1条多肽链组成的条多肽链组成的 蛋白质。氨基酸的平均相对分子质量为蛋白质。氨基酸的平均相对分子质量为a ,a ,则该蛋白质则该蛋白质 的相对分子质量最大为（的相对分子质量最大为（ ） A.na/6 B.na/3-18(n/3-1) A.na/6 B.na/3-18(n/3-1) C.na-18(n-1) D.na/6-18