第4章第1节基因指导蛋白质的合成

1、1第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成第四章第四章 基因的表达基因的表达第 1 课时2自然界中生物的千姿百态自然界中生物的千姿百态345蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的_者和者和_者者性状的形成离不开性状的形成离不开_(_(特别是酶特别是酶) )的作用的作用_控制生物体的性状控制生物体的性状基因基因_蛋白质蛋白质_来来_性状！性状！体现体现承担承担蛋白质蛋白质基因基因通过指导通过指导的合成的合成控制控制(基因是有遗传效应的DNA片段,是决定生物性状的基本单位)61.1.说明基因和遗传信息的关系；说明基因和遗传信息的关系； 2.2.概述遗传信息的转录和翻译过程。概述遗传信

2、息的转录和翻译过程。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7基因主要存在于基因主要存在于细胞核，细胞核，蛋白质合成的场蛋白质合成的场所在所在细胞质细胞质的核糖体，那么是由谁将遗传的核糖体，那么是由谁将遗传信息从核传递给细胞质的呢？信息从核传递给细胞质的呢？基因基因蛋白质蛋白质（细胞核）（细胞核）（细胞质）（细胞质）?RNA转录翻译DNAmRNA蛋白质蛋白质遗传信息遗传信息(细胞核）细胞核）(细胞质）细胞质）8基因的表达基因的表达遗传信息转录遗传信息转录遗传信息翻译遗传信息翻译一、基因的表达一、基因的表达转录翻译DNAmRNA蛋白质蛋白质遗传信息遗传信息(细胞核）细胞核）(细胞质）

3、细胞质）9比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构主要存在部位1、DNA与RNA 的主要区别脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖A T C GA U C G多为双链结构多为单链结构细胞核细胞质RNA一般是_链，且比DNA 短，因此能够通过_，从_转移到_中。单核孔细胞核细胞质(一)遗传信息的转录 (DNA mRNA)转录功能传递遗传信息携带遗传信息10信使信使RNA(mRNARNA(mRNA) )：传递遗传信息的媒介。传递遗传信息的媒介。核糖体核糖体RNA(rRNARNA(rRNA) )： 与蛋白质构成核糖体。与蛋白质构成核糖体。转运转运RNA(tRNARNA(tRNA) )：转运氨基酸的工

4、具。转运氨基酸的工具。2、RNA 的种类和功能11思思考考 DNA DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNAmRNA的呢？的呢？ 在细胞核中以在细胞核中以DNADNA的一条链为模板的一条链为模板, ,按碱基按碱基互补配对原则，合成互补配对原则，合成RNARNA的过程（的过程（以基因为以基因为单位转录单位转录）。）。3 3、转录的过程、转录的过程转录的定义：转录的定义：12DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T TCATG A TT A3、转录动态过程13RNA聚合酶聚合酶DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T TCATG A

5、 TT A14AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU以其中的一条链作为模板.游离的核糖核苷酸15RNA聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUURNA聚合酶将核糖核苷酸连接起来，16RNA聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUURNA聚合酶将核糖核苷酸连接起来，以碱基互补配对为原则。17RNA聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU URNA聚合酶将核糖核苷酸连接起来，以碱基互补配对为原则。18RNA聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU URNA聚合酶沿着DNA移动。19RNA聚合酶AG T AC

6、 A A A T GCGACGGUUU UARNA聚合酶沿着DNA移动20RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGACGUUGU UA核糖核苷酸一个一个连接起来。21RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGACGUGU UAU核糖核苷酸一个一个连接起来。22RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGACGGU UAU U核糖核苷酸一个一个连接起来。23RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGACGGU UAU UA核糖核苷酸一个一个连接起来。24RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA U核糖核苷酸一个一个连接起来。25RN

7、A聚合酶AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C核糖核苷酸一个一个连接起来。26AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C核糖核苷酸一个一个连接起来。RNA聚合酶27AG T AC A A A T UCAUG U UUAmRNA信使RNA（mRNA） 通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。细胞质细胞核28TCATG T TT AAG T AC A A A T AG T AC A A A T GU UAU UA U CmRNA模板链模板链非模板链非模板链模板链模板链29转录：是在细胞核内进行的，是以DNA双链中的一条为模板，合成mRNA的过程。1、

8、时间：2、场所:4、原则:5、产物:个体生长发育的整个过程主要在细胞核中碱基互补配对原则mRNA(rRNA tRNAmRNA(rRNA tRNA) )3 3、条件：、条件：模板：模板：酶：酶：原料：原料：能量：能量：DNADNA的一条链的一条链RNARNA聚合酶等聚合酶等四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸ATPATPRNA: U C G ADNA: A G C T 3031按照碱基配对原则，1、写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，2、写出b链对应的a链的碱基序列。DNA双链双链片段片段a链链b链链C G A A C C T C A C G C信使信使RNA比较比较mRNA和和b链，以及链，以

9、及mRNA和和a链的碱基序列的差异。链的碱基序列的差异。G C T T G G A G T G C GG C U U G G A G U G C G32复制复制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配对碱基配对产物产物细胞核细胞核细胞核细胞核完全解旋完全解旋只解有遗传效应的片段只解有遗传效应的片段DNADNA的两条链的两条链只有只有DNADNA的一条链的一条链4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶聚合酶ATPATP子代子代DNADNAmRNA( rRNA tRNA )A-T T-A G

10、-C C-GA-U T-A G-C C-G（三）复制与转录的比较（三）复制与转录的比较33巩固练习：1、DNA分子结构中没有 （ ） A鸟嘌呤（G） B胞嘧啶（C） C胸腺嘧啶（T） D尿嘧啶（U） 2、在遗传信息的传递过程中，以DNA的一条链为模板合成信使RNA的过程称为 （ ） A逆转录 B转录 C复制 D翻译DB3、下列过程中，不出现碱基互补配对的是 ( ) A . DNA 分子的复制 B 目的基因与运载体结合 C 以 mRNA 为模板合成蛋白质 D . RNA 通过核孔转移到细胞质中 D34 4、与DNA相比，RNA所特有的成分是（ ） A. 脱氧核糖和鸟嘌呤 B. 核糖和尿嘧啶 C.

11、 脱氧核糖和胸腺嘧啶 D. 核糖和胸腺嘧啶B5、信使RNA的来源是（ ）A. 由DNA复制而来 B. 由DNA转录而来C. 由DNA翻译而来 D. 由DNA解旋而来B6、下列各项中符合转录过程中的碱基配对关系的是( )A、 A与C B、U与GC、 T与U D、A与U D357、如果、如果DNA的一条模板链的碱基排列的一条模板链的碱基排列顺序是顺序是ACGCTAGCA，那么与它互补的，那么与它互补的另一条链上的碱基排列顺序是另一条链上的碱基排列顺序是 ，转录成的信使转录成的信使RNA上的碱基排列顺序是上的碱基排列顺序是 。 8、如下是转录过程：、如下是转录过程：DNA RNA 该图中有该图中有

12、种核苷酸，有种核苷酸，有 核酸核酸 ,有有 种种碱基，该过程是在碱基，该过程是在 中进行的。中进行的。TGCGATCGT625细胞核细胞核UGCGAUCGU368 8、 mRNAmRNA上有上有2525的腺嘌呤，的腺嘌呤，3535的尿嘧啶，的尿嘧啶，则转录该则转录该mRNAmRNA的的DNADNA分子上腺嘌呤占碱基总数的分子上腺嘌呤占碱基总数的（ ）A 50A 50 B 25B 25 C 30C 30 D 35D 35C C37第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成第四章第四章 基因的表达基因的表达第 2 课时38 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核核 孔孔mRNAmRNA在细胞

13、核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T GU UAU UA U CDNADNAmRNAmRNA39AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 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UCAUG A UUAmRNA4041问题情境 转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数目和排列顺序呢？ mRNA如何将遗传信息翻译成蛋白质。UCAUG A UUAmRNA421 1、问题：、问题：4 4种种碱基是如何决定碱基是如何决定 2020种种氨基酸的氨基酸的? ?1

14、.1.如果如果1 1个个碱基决定一个氨基酸，那么，碱基决定一个氨基酸，那么， 四种碱基只能决定多少种氨基酸？四种碱基只能决定多少种氨基酸？ 4 4种种2.2.如果如果2 2个个碱基决定一个氨基酸，那么，碱基决定一个氨基酸，那么， 四种碱基又能决定多少种氨基酸？四种碱基又能决定多少种氨基酸？1616种种3.3.那么那么2020种氨基酸种氨基酸，至少需要多少个，至少需要多少个 碱基来决定呢？碱基来决定呢？3 3个个分析分析: :(二)遗传信息的翻译 (RNA 蛋白质)翻译43A AC CG GU UG GA AU UU UA AmRNA 氨基酸 氨基酸 氨基酸密码子：密码子：mRNAmRNA上决定

15、氨基酸的三个上决定氨基酸的三个相邻相邻的碱的碱基基密码子密码子44第一个第一个字母字母第二个字母第二个字母第三个第三个字母字母U UC CA AG GU U苯苯 丙丙 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸酪酪 氨氨 酸酸半半 胱胱 氨氨 酸酸U U苯苯 丙丙 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸酪酪 氨氨 酸酸半半 胱胱 氨氨 酸酸C C亮亮 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸终终 止止终终 止止A A亮亮 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸终终 止止色色 氨氨 酸酸G GC C亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸组组 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸U U亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸组组 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸C C亮亮 氨氨

16、酸酸脯脯 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酰酰 胺胺精精 氨氨 酸酸A A亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酰酰 胺胺精精 氨氨 酸酸G GA A异异 亮亮 氨氨 酸酸苏苏 氨氨 酸酸天天 冬冬 酰酰 胺胺丝丝 氨氨 酸酸U U异异 亮亮 氨氨 酸酸苏苏 氨氨 酸酸天天 冬冬 酰酰 胺胺丝丝 氨氨 酸酸C C异异 亮亮 氨酸氨酸苏苏 氨氨 酸酸赖赖 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸A A甲甲 硫硫 氨氨 酸酸（起（起 始）始）苏苏 氨氨 酸酸赖赖 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸G GG G缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸天天 冬冬 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸U U缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸天天 冬

17、冬 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸C C缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸缬缬 氨氨 酸酸（起（起 始）始）丙丙 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸G G45终止密码子终止密码子缬氨酸缬氨酸 起始密码子起始密码子编码氨基酸的密码子共有多少种？编码氨基酸的密码子共有多少种？AUG AUG UAA UAA UAG UAG UGAUGA61种GUGGUG甲硫氨酸甲硫氨酸 46n2 2、通用性、通用性：地球：地球上几乎所有的生物上几乎所有的生物共用一套密码子表。共用一套密码子表。1 1、简并性：、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况一种氨基酸有两种以上的密码子的

18、情况 。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。遗传密码的特性：3.非重叠性4.非间断性472、问题： mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ACGUG A UUA异亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸48tRNA“搬运工”反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对问题： tRNA除了反密码子的三个碱基外还有其他碱基吗？49tRNA“搬运工”tRNA 共有 种，1种tRNA能转运 种氨基酸（ tRNA专一性） 611但每种氨基酸可由 种tRNA转

19、运。一或几50游离在细胞质中的各种氨基酸，就游离在细胞质中的各种氨基酸，就以以mRNAmRNA为模板合成具有一定氨基酸为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程称为顺序的蛋白质，这一过程称为翻译翻译( (二二) )、遗传信息翻译遗传信息翻译2.2.实质：实质：将将mRNAmRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的中的碱基序列翻译为蛋白质的 氨基酸序列。氨基酸序列。1.1.概念：概念：513.翻译的过程： 分为起始、延伸和终止等阶段。52UA C甲硫氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体第1步：mRNA与核糖体结合.UACGUG A UUAA A3.翻译的过程53U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC

20、U 天门冬天门冬酰氨酰氨第1步：携带甲硫氨酸的tRNA上的反密码子(UAC)与 mRNA上的密码子(AUG)互补配对，进入位点1 .ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程位点1位点254U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨第2步：携带其他氨基酸的tRNA上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对 ，进入位点2.ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程位点1位点255U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程位点1位点256ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天门

21、冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 第3步：两个氨基酸分子发生脱水缩合反应形成肽键肽键肽键ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程位点1位点257ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 第3步：二肽转移到占据位点2的tRNA上ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程位点1位点258ACGUG A UUAU A CAC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 第4步：核糖体随着 mRNA滑动，读取下一个密码子，继续肽链的合成。ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程甲硫氨甲硫氨酸酸位点1位点2tRNA离开

22、，再去转运新的氨基酸59ACGUG A UUAAC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 重复步骤2、3、4，一个个氨基酸分子缩合成链状结构ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程甲硫氨甲硫氨酸酸位点1位点260CU A 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程 第4步：直到核糖体读取到mRNA上的终止密码，翻译终止位点1位点2甲硫氨甲硫氨酸酸61 甲硫氨甲硫氨酸酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸结果:以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质ACGUG A UUAA AU3.翻译的过程位点1位点262思考与讨论思考与

23、讨论1、你知道每个蛋白质的第一个氨基酸是什么吗?甲硫氨酸或缬氨酸2、蛋白质的合成什么时候停止？当核糖体读取到mRNA上的终止密码时合成停止。3、翻译终止的原因是什么？因为没有与终止密码子配对tRNA。63翻译: 以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程1. 翻译的时间：个体生长发育的整个过程2. 翻译的场所:核糖体3. 翻译的条件mRNA大约20种游离的氨基酸催化氨基酸缩合反应的酶tRNAATP多肽 蛋白质5. 模版去向：翻译后，mRNA分解成单个核糖核苷酸4. 翻译的产物:翻译的工具“搬运工”：模板：原料：酶：能量：64DNA(DNA(基因基因) )蛋白质蛋白质RNARNA转录转

24、录翻译翻译基基因因指指导导蛋蛋白白质质合合成成的的过过程程65DNA复制转录翻译时间主要场所模板原料条件产物信息传递有丝分裂和减数第一次分裂间期生长发育过程中，几乎所有细胞都会发生(主要)在细胞核核糖体DNA的两条链DNA的一条链mRNA4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20多种氨基酸解旋酶、DNA聚合酶、ATPRNA聚合酶、ATPATP、tRNA、酶两个DNAmRNA多肽链亲代DNA子代DNADNA-mRNARNA蛋白质66思考与讨论思考与讨论3、一个mRNA分子上只能结合一个核糖体吗？ 每次只能合成一条多肽链吗？一个mRNA分子上可以结合多个核糖体，同时合成多条肽链。67一个mRNA分子上结合多

25、个核糖体，同时合成多条肽链6869结论:CG TGCACA TG CA CTG G TADNA谷氨酸组氨酸精氨酸氨基酸CG UGGACA UmRNAG CA CU G G U AtRNA遗传信息遗传密码反密码子氨基酸序列基因的碱基 信使RNA的碱基 氨基酸 =6 3 1（不考虑终止密码子）70巩固训练若某基因有100个碱基对，可编码的氨基酸最多有_个。 基因中碱基数：基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数中碱基数：蛋白质中氨基酸数6 ： 3 ： 12.一条多肽链中有氨基酸1000个，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录成mRNA的DNA分子分别至少需要碱基（ ）A.3000个

26、和3000个 B.1000个和2000个 C.2000个和4000个 D.3000个和6000个D33（不考虑终止密码子）71A密码子精氨酸氨基酸转运RNAG信使RNAGGDNA双链CCCAAT C GU C G72 (2010年高考天津卷年高考天津卷)根据表中的已知根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是条件，判断苏氨酸的密码子是()DNA双链双链TGmRNAtRNA反密码子反密码子A氨基酸氨基酸苏氨酸苏氨酸A. TGU BUGACACU DUCU【尝试解答】【尝试解答】_C_巩固训练73 哪些生理过程遵循碱基互补配对原则？ DNA复制；RNA复制； 转录；逆转录； 翻译741.研究转录和翻

27、译过程最好的时期是在细胞的（ ）A.有丝分裂间期 B.有丝分裂后期 C.四分体时期 D.减数第二次分裂间期解析：转录和翻译过程是蛋白质的合成过程，在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期都有蛋白质的合成。A752、DNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是( ) ADNA，RNA和蛋白质 BDNA，RNA和氨基酸 CRNA，DNA和核糖 DRNA，DNA和蛋白质A763.下列说法错误的是（ ）A.一种转运RNA只能转运一种氨基酸B.一种氨基酸可以含有多种密码子 C.一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运 D.一种氨基酸只能由一种转运RNA来转运解析:密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，反密码子是转运RNA上可以与密码子进行碱基互补配对的三个碱基。一个