基因指导蛋白质的合成PPT优质课件

1、从恐龙化石中提取出恐龙从恐龙化石中提取出恐龙 DNA ，真的可以使恐龙，真的可以使恐龙复活吗？复活吗？美国密苏里大学培育出四只含有荧光水母基因的美国密苏里大学培育出四只含有荧光水母基因的小猪，左为荧光小猪，右为正常小猪。小猪，左为荧光小猪，右为正常小猪。肤色肤色眼皮单双眼皮单双血型血型有遗传效应的有遗传效应的DNADNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排列线性排列遗传物质的结构单位和功能单位遗传物质的结构单位和功能单位控制生物体的控制生物体的指导指导合成合成直接体现者直接体现者基因的表达基因的表达基因是怎样指导蛋白质合成的呢？基因是怎样指导蛋白质合成的呢？主要存在于

2、主要存在于细胞核中细胞核中蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质中的在细胞质中的核糖体上进行核糖体上进行指导指导通过通过RNARNA作为信使作为信使问题：为什么问题：为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？为什么为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？ RNA RNA一般为单链，比一般为单链，比DNADNA短，能通过核孔，短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。从细胞核转移到细胞质中。 RNARNA也是由核苷酸连接而成，也能储存遗也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。传信息。 RNARNA与与DNADNA的关系中，也遵循碱基互补配的关系中，也遵循碱基互补配对原则

3、。对原则。核糖与脱氧核糖核糖与脱氧核糖RNARNA和和DNADNA的区别的区别项目项目RNARNADNADNA名称名称组成组成基本单位基本单位结构结构存在部位存在部位功能功能核糖核酸核糖核酸脱氧脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核糖核苷酸核苷酸脱氧脱氧（核糖）（核糖）核苷酸核苷酸一般为单链一般为单链一般为双链一般为双链主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中 主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中 C C、H H、O O、N N、P P 核糖、磷酸、含氮核糖、磷酸、含氮碱基：碱基：A A、G G、C C、U U C C、H H、O O、N N、P P 脱氧脱氧核糖、磷酸、含氮核糖、磷酸、含氮碱基：碱基：A A

4、、G G、C C、T T传递传递遗传信息遗传信息携带携带遗传信息遗传信息RNARNA的种类和功能的种类和功能信使信使RNA（mRNA） 作为作为DNA的信使，的信使，将将DNA的遗传的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。体上，控制蛋白质的合成。转运转运RNA（tRNA） 氨基酸的运载工具。（一种转运氨基酸的运载工具。（一种转运RNA只能识别和转运一种氨基酸）只能识别和转运一种氨基酸）核糖体核糖体RNA（rRNA）核糖体的组成部分核糖体的组成部分问题：问题：DNADNA的的遗传信息是怎样传给遗传信息是怎样传给mRNAmRNA的的呢？呢？

5、 mRNA又是怎样将获得的信又是怎样将获得的信息体现的蛋白质上？息体现的蛋白质上？一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录 在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成模板，按照碱基互补配对的原则合成RNARNA的过程，称为的过程，称为转录转录。AG T AC A A A T TCATG A TT AAG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNADNA模板信息链模板信息链游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU U

6、AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA场所场所: :模板模板: :原料原料: :

7、条件条件: :产物产物: :特点特点: :原则原则: :主要在细胞核主要在细胞核DNADNA上基因的上基因的一条一条链链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸(A(A、G G、C C、U U）需要解旋酶和需要解旋酶和RNARNA聚合酶聚合酶单链的单链的mRNAmRNA边解旋边转录边解旋边转录碱基互补配对原则碱基互补配对原则（A=U,T=A; G=C,C=GA=U,T=A; G=C,C=G）转录小结转录小结DNADNA复制复制转录转录主要场所主要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

8、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聚合酶等聚合酶等RNARNA聚合酶等聚合酶等ATPATPATPATP子代子代DNADNAmRNAmRNACG、C CG G、T TA A 转录和转录和DNADNA复制都是以复制都是以DNADNA为模板并按碱基为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传的稳定性。保证了遗传的稳定性。 1 1、转录与、转录与DNADNA复制

9、有什么共同之处？这对保证遗传信息复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？的准确转录有什么意义？ 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单链的单链的碱基序列有那些异同？与该碱基序列有那些异同？与该DNADNA的另一条链的碱基序列有那的另一条链的碱基序列有那些异同？些异同？ 转录的转录的RNARNA碱基序列和模板碱基序列和模板DNADNA单链的碱基单链的碱基序列互补配对，与序列互补配对，与DNADNA的另一条链的碱基序列的另一条链的碱基序列相同（相同（只是只是DNA链上链上T的位置，的位置，RNA链上是链上是U。 ）。）

10、。 转录得到的转录得到的mRNAmRNA仍是碱基序列，而不仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，是蛋白质。那么，mRNAmRNA上的碱基序列如何上的碱基序列如何决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序的呢？或者说顺序的呢？或者说mRNAmRNA如何将其从如何将其从DNADNA模模板链上获得的信息体现到直接表现出生物板链上获得的信息体现到直接表现出生物体性状的蛋白质上的呢？体性状的蛋白质上的呢？思考思考 1 1、定义：在细胞质中的核糖体、定义：在细胞质中的核糖体上上, ,以游离在细胞质中的各种氨基酸以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以为原料，以mRNAmRNA为

11、模板为模板合成具有合成具有一一定氨基定氨基顺序顺序的蛋白质的过程，称为的蛋白质的过程，称为翻翻译译。思考思考:mRNA上的碱基序列如何翻译成氨基酸序列？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 DNA DNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4种碱基，而组成生物体蛋种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有白质的氨基酸有2020种。这种。这4 4种碱基是怎样决定蛋白种碱基是怎样决定蛋白质的质的2020种氨基酸的？种氨基酸的？ 如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，4 4种碱基能决定种碱基能决定多少种氨基酸？多少种氨基酸？ 如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能

12、编码多个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？少种氨基酸？ 一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才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足以组合出构成蛋白质的2020种氨基酸？种氨基酸？4 41 14 4，不行，不行4 42 21616，不行，不行4 43 36464，足足有余，足足有余 实验证明：实验证明：19611961年英国的克里克和同年英国的克里克和同事用实验证明了一个氨基酸是由事用实验证明了一个氨基酸是由mRNAmRNA上的上的3 3个碱基决定的，即个碱基决定的，即mRNAmRNA上的上的3 3个相邻的碱个相邻的碱基决定一个氨基酸，把基决定一个氨基酸，把m

13、RNAmRNA上决定一个氨上决定一个氨基酸的基酸的3 3个相邻碱基叫做个相邻碱基叫做三联体密码子三联体密码子到底是如何决定的呢？到底是如何决定的呢？ 密码子密码子UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子2 2、遗传密码：、遗传密码： 遗传学上把遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做碱基排列顺序，叫做“遗传密码遗传密码”。把其中。把其中决定一个氨基酸的决定一个氨基酸的相邻的三个碱基相邻的三个碱基叫做叫做密码密码子子。a a、一种氨基酸可以和多个密码子相对应、一种氨基酸可以和多个密码子相对应b b、一个密码子只和一种氨基酸相对应、一个密码子只和一

14、种氨基酸相对应c c、二个密码子（、二个密码子（AUGAUG、GUGGUG）可以作为起始密码，同）可以作为起始密码，同时可以决定氨基酸。三个终止密码（时可以决定氨基酸。三个终止密码（UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA）不决定任何氨基酸。不决定任何氨基酸。d d、氨基酸的种类；、氨基酸的种类；2020种种 密码子的种类：密码子的种类：6464种（种（6161种有义密码）种有义密码）从遗传密码表中可看出：从遗传密码表中可看出： c c、简并性：一种氨基酸有两种以上的密、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况码子的情况 。遗传密码的特性：遗传密码的特性： a a、有、有3 3个终止密码，没

15、有对应的氨基酸，个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在所以，在6464个遗传密码中，能决定氨基酸的遗个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有传密码子只有6161个。个。 b b、通用性：地球上几乎所有的生物共用、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子一套密码子表表。对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸1 1、mRNAmRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG, AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG, 你能写出对应的氨基酸序列吗？你能

16、写出对应的氨基酸序列吗？2 2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？表。根据这一事实说明什么？ 说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。本质上是统一的。思考和讨论思考和讨论(P65)3 3、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密 码子决定，这一现象称做密码的简并性。你认为码子决定，这一现象称做密码的简并性。你认为 密码的简并性对生物体

17、的生存发展有什么意义？密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？ 从密码子的简并性我们能够认识到：从密码子的简并性我们能够认识到： 如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如种类不发生变化（例如GAUGAU、GACGAC都决定天冬氨酸）都决定天冬氨酸） 这就保证了生物遗传的这就保证了生物遗传的相对稳定性相对稳定性。又使生物。又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。出现变异，从而促进生物的发展变化。 问题：问题：氨基酸是怎样运氨基酸是怎样运送到核糖体

18、上的呢？送到核糖体上的呢？ 通过通过tRNAtRNA（转运（转运RNARNA或运输或运输RNARNA）把氨基酸从细胞质中运送到核糖体把氨基酸从细胞质中运送到核糖体上上三叶草形三叶草形有臂有臂一端可携带氨基酸一端可携带氨基酸有环有环另一端有三个碱基另一端有三个碱基tRNAtRNA的分子结构的分子结构3 3、转运、转运RNA(tRNARNA(tRNA) )AC U天冬天冬氨酸氨酸反密码子反密码子AUG异亮异亮氨酸氨酸反密码子反密码子转运转运RNA(tRNARNA(tRNA) )：分子结构呈三叶草形，其分子结构呈三叶草形，其“叶柄叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片叶

19、片”端有三个特殊的碱基称为端有三个特殊的碱基称为“反密码子反密码子”，能与，能与mRNAmRNA上的上的“密码子密码子”相识别。反密码子的种类：相识别。反密码子的种类：6161种。种。4 4、翻译过程、翻译过程A U G G AUA U C？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体核糖体密码子密码子A A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬氨酸天门冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸转运转运RNARNA氨基酸氨基酸A A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬氨酸天门冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸 反密码子反密码子UCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质UCAUG A UUAAA U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸核糖体

20、核糖体UCAUG A UUAA AA AU U亮氨酸亮氨酸A AC CU U天门冬天门冬氨酸氨酸U UC CA AU UG GA AU UU UA AA AA AU U亮氨酸亮氨酸A AC CU U天门冬天门冬氨酸氨酸A AU UG G异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC

21、U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUAA A UAC UAUG亮氨酸亮氨酸天门冬天门冬氨酸氨酸异亮氨酸异亮氨酸肽链肽链 肽链合成完毕后，一条或肽链合成完毕后，一条或几条肽链通过一定的空间构建几条肽链通过一定的空间构建方式组成一种或多种具有特定方式组成一种或多种具有特定空间结构的空间结构的蛋白质蛋白质，从而表现，从而表现出生物体特定的出生物体特定的性状性状。翻译小结翻译小结场所场所: :模板模板: :原料原料: :条件条件: :产物产物: :原则原则: :细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上信使信使RNARNA二十种氨基酸二十种氨基酸需要酶和需要酶和ATPATP多个多肽或

22、蛋白质多个多肽或蛋白质密码子与反密码子配对密码子与反密码子配对, ,即碱即碱基互补配对原则（基互补配对原则（A=UA=U，G=CG=C）基因指导蛋白质合成的全过程基因指导蛋白质合成的全过程 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传生物生长、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。但是，信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过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调控过程才能实现，极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用因此，在

23、可预见的将来，利用DNA分子来使分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。灭绝的生物复活仍是难以做到的。 遗传信息的遗传信息的转录转录与与翻译翻译的比较的比较转录转录翻译翻译场所场所原料原料配对配对解旋解旋产物产物细胞核细胞核细胞质细胞质4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸氨基酸氨基酸DNADNAmRNAmRNAAUAU、TATA、CGCGmRNAmRNAtRNAtRNAAUAU、CGCG有有无无RNARNA多肽（还需加工）多肽（还需加工）DNADNA（基因）的遗传信息（基因）的遗传信息mRNAmRNA的遗传信息的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序蛋白质的氨基酸排列顺序氨基酸的个数氨基酸的个数n n碱基的个

24、数碱基的个数3n3n碱基的个数碱基的个数6n6nDNADNA( (基因基因) )蛋白质蛋白质mRNAmRNA转录转录翻译翻译（遗传的中心法则）（遗传的中心法则）课后练习课后练习（P67）基础题基础题1.TGCCTAGAA；UGCCUAGAA；3；3；半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。 2.C。拓展题拓展题1.可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。这个实例说明密码的简并性在一定程度上能防止这个实例说明密码的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致

25、的遗传信息的改变。由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。2.因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。息的传递就是在这一过程中损失的。 蛋白质是生物性状的体现者，基因通过蛋白质是生物性状的体现者，基因通过控制蛋白质的合成从而控制了生物的性状。控制蛋白质的合成从而控制了生物的性状

26、。1 1、基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？、基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？2 2、生物表现出多样性的根本原因和直接原因、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？是什么？ 直接原因：蛋白质的种类及其多样，体直接原因：蛋白质的种类及其多样，体现了不同的性状。现了不同的性状。 根本原因：根本原因：DNADNA分子上的脱氧核苷酸的排分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。列顺序不同。思考、讨论、练习思考、讨论、练习3 3、真核细胞中复制、转录、翻译的比较、真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNADNA复制复制转录转录翻译翻译时间时间场所场所模板模板原料原料酶酶能量能量原则原则特点特点产物产物遗传

27、信息遗传信息遗传密码遗传密码生物性状生物性状细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核细胞核DNADNA的两条链均为模板的两条链均为模板四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNADNA聚合酶等聚合酶等ATPATPA-TA-T、G-CG-C半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制2 2个子代个子代DNADNA分子分子生长发育过程生长发育过程细胞核细胞核基因的一条链为模板基因的一条链为模板四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸RNARNA聚合酶等聚合酶等ATPATPA-UA-U、T-AT-AG-C G-C ，C-GC-G边解旋边转录边解旋边转录1 1个信使个信使RNARNA生长发育过程生长发育过程细胞质细胞质mRNAmRN

28、A为模板为模板二十种氨基酸二十种氨基酸特定的酶等特定的酶等ATPATPmRNAmRNA与与tRNAtRNA配对配对 A-U, G-CA-U, G-C多个特定氨基酸多个特定氨基酸顺序的蛋白质顺序的蛋白质DNADNA的碱基数：的碱基数：mRNAmRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数的碱基数：蛋白质中氨基酸数6n:3n:n6n:3n:n 4 4、DNADNA的碱基数、的碱基数、mRNAmRNA的碱基数、蛋白质中氨基的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之家有何数量关系？酸数三者之家有何数量关系？ 说明：因为基因中存在终止密码子等片段，实说明：因为基因中存在终止密码子等片段，实际上基因（际上基因（DNADNA）上

29、所含有的碱基数要大于）上所含有的碱基数要大于6n,6n,或氨或氨基酸数目小于基酸数目小于n n。因此一般题目中带有。因此一般题目中带有“至少至少”或或“最多最多”字样。字样。n nDNADNA3n3n3n3n3n3n转录转录翻译翻译5 5、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ） A A、5 5、5 B5 B、5 5、8 8 C C、8 8、5 D5 D、4 4、4 46 6、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ） A A、5 5、5 B5 B、5 5、8 8 C C、8 8、5 D5 D、4 4、4 4 7 7、已

30、知一段信使、已知一段信使RNARNA上有上有1212个个A A和和G G，该信，该信使使RNARNA上共有上共有3030个碱基，那么转录成信使个碱基，那么转录成信使RNARNA的的这一段这一段DNADNA分子中应有分子中应有C C和和T T（ ）个）个 A A、12 B12 B、18 C18 C、24 D24 D、3030 8 8、一个双链、一个双链DNADNA分子中碱基分子中碱基A A占占30%30%，其转，其转录成的信使录成的信使RNARNA上的上的U U为为35%35%，则信使，则信使RNARNA上的碱上的碱基基A A为（为（ ） A A、30% B30% B、35% C35% C、40

31、% D40% D、25%25% 9 9、某一多肽链共有、某一多肽链共有100100个氨基酸，则控制个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有（合成该肽链的基因中的碱基数至少有（ ）个？）个？ A A、600 B600 B、300 C300 C、297 D297 D、594594 10 10、已知某转运、已知某转运RNARNA的一端的三个碱基顺序的一端的三个碱基顺序是是GAUGAU，它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定，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下列哪个转录来的（此氨基酸的密码是由下列哪个转录来的（ ）A A、GAT BGAT B、GAA CGAA C、GUA DGUA D、CTACTA答案：答案：A A 11 11、信使、信使RNARNA中核苷酸的顺序是由下列哪中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的（项决定的（ ）A