4.1基因指导蛋白质合成-课件-内含转录、翻译动画

1、第四章第四章 基因的表达基因的表达第第1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成基基因因如如何何进进行行表表达？达？性状性状基因基因蛋白质蛋白质控制控制体现体现指导指导基因通过指导蛋白质的基因通过指导蛋白质的合成来合成来控制生物的性状，控制生物的性状，这一过程称为这一过程称为“基因的基因的表达表达”。基因基因蛋白质的合成蛋白质的合成指导指导_指导蛋白质的合成指导蛋白质的合成基因是有基因是有_的的_片段；片段； DNA DNA 主要存在于主要存在于_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。细胞核细胞核中的中的DNADNA如何指导如何指导细胞质细胞质中的蛋白质的合成

2、中的蛋白质的合成基因基因遗传效应遗传效应DNADNA细胞核细胞核细胞质细胞质以以_为信使为信使RNARNA信使：遗传信息的传递者信使：遗传信息的传递者比较项目比较项目DNADNARNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基结构结构主要存在部位主要存在部位DNA,RNA DNA,RNA 的主要区别的主要区别脱氧核苷酸脱氧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多为双链结构多为双链结构多为单链结构多为单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质为什么为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使呢？的信使呢？RNARNA一般是一般

3、是_链，而且比链，而且比 DNA DNA ，因此能够通过，因此能够通过_，从，从_转移到转移到_中。中。单单核孔核孔细胞核细胞核细胞质细胞质短短一、一、RNARNA的种类的种类信使信使RNA (mRNA)RNA (mRNA)：传递遗传信息，指导蛋白质合成。传递遗传信息，指导蛋白质合成。核糖体核糖体RNA (rRNA)RNA (rRNA)：与蛋白质一起构成核糖体。与蛋白质一起构成核糖体。转运转运RNA (tRNARNA (tRNA) )：三叶草结构，运输氨基酸的三叶草结构，运输氨基酸的工具。工具。问题问题1：nDNA的遗传信息是怎样的遗传信息是怎样传给传给mRNA的呢？的呢？DNA mRNA二、

4、遗传信息的二、遗传信息的转录转录转录转录细胞核细胞核n第第1 1步：步：DNADNA双链解开双链解开，双链的碱基得以暴露，双链的碱基得以暴露 解旋酶解旋酶ATPATPGCTGCG C C AGCATCGATGCTATACGGCGCTACGTAGAATGTC原料：游离的原料：游离的4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸GGAUCRNA聚合酶聚合酶n第第2 2步：核糖核苷酸与步：核糖核苷酸与DNADNA碱基互补配对碱基互补配对， 两者以氢键结合。两者以氢键结合。n在在RNARNA聚合酶聚合酶的作用下，核糖核苷酸依次连接。的作用下，核糖核苷酸依次连接。AUGCGCTGCG C C AGCATCGATGCTA

5、TACGGCGCTACGTAGAATGTCRNA聚合酶聚合酶n第第3 3步：在步：在RNARNA聚合酶聚合酶的作用下，新结合的的作用下，新结合的 核核糖核苷酸连接到正在合成的糖核苷酸连接到正在合成的mRNAmRNA分子上分子上AUGCGCTGCG C C AGCATCGATGCTATACGGCGCTACGTAGAATGTCACGGGGGCCCCUUUUUUn第第4 4步：合成的步：合成的mRNAmRNA从从DNADNA链上链上释放释放， 而而后后DNADNA双链恢复双链恢复双螺旋结构双螺旋结构GCTGCG C C AGCATCGATGCTATACGGCGCTACGTAGAATGTCAUGCAC

6、GGGGGCCCCUUUUUU2.转录的过程解旋解旋第第1步步第第2步步第第3步步第第4步步互补互补配对配对连接连接释放释放四部曲四部曲:模板链模板链 解旋解旋 配对配对 释放释放连接连接在在_内，以内，以DNADNA的的_为为_， 按照按照_的原则合成的原则合成_的过程。的过程。转录细胞核细胞核四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸DNA的一条链的一条链RNAATP、解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶等聚合酶等G 、C 、T 、A DNA mRNA细胞核细胞核一条链一条链模板模板碱基互补配对碱基互补配对mRNAmRNACGAU边解旋边转录边解旋边转录 DNADNA双链恢复，保留双链恢复，保留课堂

7、练习课堂练习选择题选择题n1.1.下列关于下列关于DNADNA和和RNARNA的描述错误的是的描述错误的是( )( )A.A.构成构成RNARNA和和DNADNA的的五碳糖不同的的五碳糖不同B.B.尿嘧啶是尿嘧啶是RNARNA特有的碱基，胸腺嘧啶是特有的碱基，胸腺嘧啶是DNADNA特有特有的碱基的碱基C.RNAC.RNA只分布在细胞质中，只分布在细胞质中，DNADNA只分布在细胞核内只分布在细胞核内D.RNAD.RNA与与DNADNA分子均由四种核苷酸组成分子均由四种核苷酸组成C Cn2.2.下列关于基因表达中转录过程的说法，下列关于基因表达中转录过程的说法，正确的是正确的是( )( )nA.

8、A.只能发生在细胞核中只能发生在细胞核中nB.B.需要需要DNADNA的两条链作为模板的两条链作为模板nC.C.以脱氧核糖核苷酸为原料以脱氧核糖核苷酸为原料nD.D.该过程需要酶的参与该过程需要酶的参与D问题问题2： 当当mRNA携带着遗传信息携带着遗传信息 到达到达细胞质细胞质后，细胞又是后，细胞又是 怎样解读的呢？怎样解读的呢？mRNA 蛋白质蛋白质如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种，即种，即 三、遗传信息的三、遗传信息的翻译翻译翻译翻译细胞质细胞质思考：思考： 组成蛋白质的氨基酸：组成蛋白质的氨基酸： mRNAmRNA的碱基：的碱基：mRNA

9、mRNA的的4 4种碱基种碱基如何决定蛋白质的如何决定蛋白质的2020种氨基酸种氨基酸呢？呢？2020种种4 4种种如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就可决定个氨基酸就可决定_种，即种，即 如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种，即种，即4 416166464UCAUG A UUAmRNAmRNA氨基酸序列氨基酸序列 推测推测UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子：密码子：mRNA上决定上决定一个氨基酸一个氨基酸的的3个相邻个相邻的碱基。的碱基。 密码子密码子密码子密码子密码子密码子决定氨基酸的密码子共有多少种？决定氨基酸的

10、密码子共有多少种？密码子表U U A G AUA U C 翻译起点翻译起点 翻译终点翻译终点密码子总数密码子总数是是 种，种，但编码氨基但编码氨基酸的密码子酸的密码子是是 种。种。64646161一种密码子一种密码子决定决定 氨氨基酸，但一种基酸，但一种氨基酸可以由氨基酸可以由 密密码子决定。码子决定。 一种或多种一种或多种 一种一种密码子的特点：密码子的特点： 1、简并性简并性：一种氨基酸可由一种或几种密码子决定：一种氨基酸可由一种或几种密码子决定 。当某当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？在一定程度上能防止由于在一定程度上能

11、防止由于DNA中碱基的改变而中碱基的改变而导致的蛋白质的改变。导致的蛋白质的改变。2、通用性通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。 说明生物之间存在或近或远的亲缘关系。说明生物之间存在或近或远的亲缘关系。密码子密码子密码子密码子密码子密码子三、遗传信息的三、遗传信息的翻译翻译A U G G AUA U C 甲硫氨酸甲硫氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 异亮氨酸异亮氨酸细胞质中游离的氨基酸如何运送到核糖体上？细胞质中游离的氨基酸如何运送到核糖体上？tRNA 氨氨基酸的基酸的“搬运工搬运工”tRNAtRNA每种每种tRNAtRNA只能识别并转运只能识别并转运1

12、 1种氨基酸；没有与终止密种氨基酸；没有与终止密码子对应的码子对应的tRNAtRNA。与与mRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对三叶草形三叶草形一端可携带氨基酸一端可携带氨基酸另一端有三个碱基另一端有三个碱基（反密码子反密码子）tRNA是否只有三个碱基？是否只有三个碱基？n翻译的过程密码子与反密码子密码子与反密码子U AC甲硫氨酸甲硫氨酸ACU天冬氨酸天冬氨酸一种一种tRNAtRNA只能识别并转运一种氨基酸只能识别并转运一种氨基酸? ?一种氨基酸只能由一种一种氨基酸只能由一种tRNAtRNA携带携带? ?天冬氨酸天冬氨酸A U G G AUG A CGCU位点位点1位点位点2是是一种氨基

13、酸可以由一种或几种一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运！来转运！反密码子、反密码子、tRNA均为均为61种种一个转运一个转运RNA一端的三个碱基是一端的三个碱基是CGA，这个这个tRNA转运的氨基酸是转运的氨基酸是 （ ） A酪氨酸（酪氨酸（UAC） B谷氨酸（谷氨酸（GAG） C精氨酸（精氨酸（CGA） D丙氨酸（丙氨酸（GCU）D翻译细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA具有一定氨基酸顺序的蛋白质具有一定氨基酸顺序的蛋白质20种氨基酸种氨基酸ATP、酶、酶 、tRNAtRNAGC、CG、mRNA蛋白质蛋白质游离在游离在 中的各种中的各种 ，以，以 为模板合成具为模板合成具有一定有一定

14、 的的 的过程。的过程。细胞质细胞质氨基酸氨基酸mRNA氨基酸顺序氨基酸顺序蛋白质蛋白质（起始（起始运输运输延伸延伸终止终止脱离）脱离）翻翻译译的的特特点：点：n一个一个mRNAmRNA可以相继结合多个核糖体，同时可以相继结合多个核糖体，同时 进行多条肽链的合成。进行多条肽链的合成。同一个体中的胰岛同一个体中的胰岛B细胞和神经细胞所含基因基本相同，细胞和神经细胞所含基因基本相同，但两者结构、功能相差甚远，主要原因是什么？但两者结构、功能相差甚远，主要原因是什么？基因的选择性表达，即两者合成了基因的选择性表达，即两者合成了不同的不同的mRNA转录、翻译与转录、翻译与DNADNA复制的比较复制的比

15、较项项目目场所场所模板模板时间时间原料原料产物产物特点特点复复制制转转录录翻翻译译4 4种脱种脱氧核苷酸氧核苷酸4 4种核种核糖核苷酸糖核苷酸2020种氨基种氨基酸酸2 2个相同个相同的的DNADNARNARNA蛋白质蛋白质边解旋边边解旋边复制，半复制，半保留复制保留复制边解旋边边解旋边转录，转录，DNADNA仍保留仍保留DNADNA的两的两条链条链DNADNA的的一条链一条链mRNAmRNA小结小结mRNAmRNADNADNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译细胞核细胞核细胞质细胞质细胞核细胞核( (主要主要) )细胞质细胞质1 1个个mRNAmRNA可结合多可结合多个核糖体，提高个核糖体，提高合

16、成蛋白质的速合成蛋白质的速率率细胞分细胞分裂间期裂间期细胞细胞生长生长发育发育的过的过程中程中细胞核细胞核( (主要主要) )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如果某蛋白质（一条肽链）中有如果某蛋白质（一条肽链）中有n n个氨基酸，个氨基酸，则指导该蛋白质合成的则指导该蛋白质合成的mRNAmRNA的碱基数目的碱基数目至少至少为为 ，控制该蛋白质合成的，控制该蛋白质合成的DNADNA（基因）中（基因）中的碱基数目的碱基数目至少为至少为 。3n3n6n6n即即基因中碱基数：基因中碱基数：mRNAmRNA上的碱基数：蛋白质中氨基酸个

17、数上的碱基数：蛋白质中氨基酸个数= =6316311 1、根据转录和翻译过程填充、根据转录和翻译过程填充 DNA DNA双链双链 G G 信使信使RNARNA 转运转运RNARNA 氨基酸氨基酸 丙氨酸（密码子丙氨酸（密码子 GCA GCA ） C C A A C C G G T TG GC CA A C C G G U U练习练习2、mRNA在细胞核中合成后，到达细胞质的过程中，在细胞核中合成后，到达细胞质的过程中， 共经过几层生物膜共经过几层生物膜 （ ） A1 B2 C3 D03、复制、转录、翻译的模板分别是、复制、转录、翻译的模板分别是 （ ） ADNA的一条链、的一条链、tRNA、D

18、NA的一条链的一条链 BDNA的一条链、的一条链、rRNA、mRNA CDNA的两条链、的两条链、DNA的一条链、的一条链、mRNA DDNA的两条链、的两条链、DNA的一条链、的一条链、tRNADC4、(04高考江苏高考江苏)下列对转运下列对转运RNA的描述，正确的是（的描述，正确的是（ ） A每种转运每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸能识别并转运多种氨基酸 B每种氨基酸只有一种转运每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它能转运它C转运转运RNA能识别信使能识别信使RNA上的密码子上的密码子 D转运转运RNA转运氨基酸到细胞核内转运氨基酸到细胞核内5、信使、信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项

19、决定的（中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的（ ）A转运转运RNA中的核苷酸的排列序列中的核苷酸的排列序列 B蛋白质分子中的氨基酸的排列序列蛋白质分子中的氨基酸的排列序列 C核糖体核糖体RNA中核苷酸的排列序列中核苷酸的排列序列 DDNA分子中的脱氧核苷酸的排列序列分子中的脱氧核苷酸的排列序列CD 6、已知某转运、已知某转运RNA的一端的三个碱基的一端的三个碱基顺序是顺序是GAU，它所转运的氨基酸是亮，它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码是由氨酸，那么决定此氨基酸的密码是由下列哪个转录来的（下列哪个转录来的（ ）A、GATB、GAAC、GUAD、CTAA7 7、某基因中含有、某基因中含有12001200个碱基，则由它控制个碱基，则由它控制合成的一条肽链最多含有肽键的个数是合成的一条肽