基因指导蛋白质的合成我

1、第四章第四章 基因的表达基因的表达第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成生物呈现多样性生物呈现多样性白化病患者白化病患者白化病形成原因白化病形成原因苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸羟化酶羟化酶酪氨酸酪氨酸黑色素黑色素酪氨酸酶酪氨酸酶苯丙酮酸苯丙酮酸苯丙酮尿症苯丙酮尿症基因（基因（pp）基因（基因（aa）证明证明RNA与蛋白质合成相关的两个实验与蛋白质合成相关的两个实验资料资料1 1：19551955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行如下实验：年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行如下实验：如果加入如果加入RNARNA酶分解细胞中的酶分解细胞中的RNARNA，蛋白质的合成就停止；，蛋白质的

2、合成就停止；如果再加进了从酵母菌中提取出来的如果再加进了从酵母菌中提取出来的RNARNA，则又可重新合，则又可重新合成一定数量的蛋白质成一定数量的蛋白质资料资料2 2：19551955年拉斯特等人做的变形虫换核实验年拉斯特等人做的变形虫换核实验A A组：变形虫用同位素标记的组：变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷培养液来培养，培养液来培养， 发现标记物首先出现在发现标记物首先出现在细胞核细胞核中中B B组：变形虫培养在未标记的尿嘧啶核苷培养液中，变形组：变形虫培养在未标记的尿嘧啶核苷培养液中，变形 虫的细胞核和细胞质中均未有放射性虫的细胞核和细胞质中均未有放射性 将将A A组变形虫的细胞核

3、移植到组变形虫的细胞核移植到B B组变形虫去掉细胞核组变形虫去掉细胞核 的细胞质中，进行培养观察，发现大部分被标记的的细胞质中，进行培养观察，发现大部分被标记的 物质相继从细胞核中移入细胞质中物质相继从细胞核中移入细胞质中资料资料3 3：MarmurMarmur和和DutyDuty利用利用DNADNA和和RNARNA杂合技术，用侵染枯草杆菌杂合技术，用侵染枯草杆菌的噬菌体的噬菌体SP8SP8为材料进行实验，噬菌体为材料进行实验，噬菌体SP8SP8的遗传物质是的遗传物质是DNADNA，组成其，组成其DNADNA分子的两条链碱基组成很不平均，其中分子的两条链碱基组成很不平均，其中一条链富含嘌呤，另

4、一条链富含嘧啶。一条链富含嘌呤，另一条链富含嘧啶。1 1、噬菌体、噬菌体SP8SP8侵染枯草杆菌后，从枯草杆菌中分离出侵染枯草杆菌后，从枯草杆菌中分离出 RNARNA2 2、将噬菌体、将噬菌体DNADNA分子加热、离心，使分子加热、离心，使DNADNA双链分开双链分开3 3、将、将1 1步骤中分离出来的步骤中分离出来的RNARNA分别与双链打开的分别与双链打开的DNADNA分子分子 混合并缓慢冷却，实验结果，混合并缓慢冷却，实验结果，噬菌体噬菌体SP8SP8侵染细菌后侵染细菌后 形成的形成的RNARNA只与富含嘌呤的碱基互补配对形成的杂合只与富含嘌呤的碱基互补配对形成的杂合 分子分子( (一一

5、) )转录：转录：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。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RNARNA总结转录过程：总结转录过程：1、场所、场所：细胞核中（线粒体、叶绿体、原核生物拟核：细胞核中（线粒体、叶绿体、原核生物拟核 中）中）2、模板、模板：以：以DNA的一条单链为模板。与的一条单链为模板。与DNA的复制进行的复制进行 对比。并指出在转录时，以基因为单位，不是转录整个对比。并指出在转录时，以基因为单位，不是转录整个DNA分子，所以分子，所以mRNA片段比片段比DNA小。小。并且不同的基并且不同的基因可以因可以

6、DNA的不同链为模板进行转录，一条的不同链为模板进行转录，一条DNA上可上可在不同位置进行转录。在不同位置进行转录。3、原料、原料：4种核糖核苷酸。与种核糖核苷酸。与DNA复制对比复制对比4、酶、酶：RNA聚合酶（不能答转录酶）。转录不需要解旋聚合酶（不能答转录酶）。转录不需要解旋 酶酶5、碱基配对原则、碱基配对原则：特别指出：特别指出DNA上上A配配RNA的的U.6、能量、能量：ATP提供提供思考：转录产物只有思考：转录产物只有mRNAmRNA吗？吗？19611961年年, ,克里克以克里克以T T4 4噬菌体作实验材料噬菌体作实验材料, ,研究其中某个基因的碱基研究其中某个基因的碱基的增加

7、或减少对所控制的蛋白质的影响的增加或减少对所控制的蛋白质的影响, ,发现在相关碱基序列中发现在相关碱基序列中增加或删减增加或删减1 1或或2 2个碱基个碱基, ,不能产生正常功能的蛋白质不能产生正常功能的蛋白质; ;当增加或删当增加或删减减3 3个碱基时个碱基时, ,却合成具有正常功能的蛋白质却合成具有正常功能的蛋白质. .克里克的实验说明什么问题？克里克的实验说明什么问题？3个碱基编码一个氨基酸个碱基编码一个氨基酸( (二二) )翻译：翻译：UCAUG 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上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的三个三个 相

8、邻的碱基相邻的碱基密码子密码子Marshall W. Nirenberg马太（马太（Matthaei）苯丙氨酸苯丙氨酸翻译翻译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

9、氨氨 酸酸组组 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸C C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

10、甘 氨氨 酸酸U U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 G运载工具运载工具：转运转运 RNARNA（tRNA)tRNA)ACU天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮异亮氨酸氨酸 反密码子反密码子注意：一种注意：一种tRNA只能携带一种氨基酸只能携带一种氨基酸翻译过程：翻译过程：UA C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U 天冬酰天冬酰氨氨 mRNA mRNA 与与 核糖体核糖体 结结合合UACGUG A UUAU A位点位点1位

11、点位点2UA C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U 天冬酰天冬酰氨氨ACGUG A UUAU AU位点位点1位点位点2U A C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U 天冬酰天冬酰氨氨ACGUG A UUAU AU位点位点1位点位点2ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天冬酰天冬酰氨氨 两个氨基酸分子脱水缩合两个氨基酸分子脱水缩合ACGUG A UUAU AU位点位点1位点位点2ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天冬酰天冬酰氨氨AUG异亮异亮氨酸氨酸 核糖体随着核糖体随着mRNAmRNA滑动，原位点滑动，原位点1 1的的tRNAtRNA离开，原位点离开，原位点2 2的的t

12、RNAtRNA进入位点进入位点1 1，一个新的，一个新的tRNAtRNA进入位点进入位点2 2 ACGUG A UUAU AU位点位点2位点位点1ACGUG A UUA甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天冬酰天冬酰氨氨AUG异亮氨异亮氨酸酸 氨基酸分子脱水缩合氨基酸分子脱水缩合ACGUG A UUAU AU位点位点1位点位点2甲硫氨甲硫氨酸酸 天冬酰天冬酰氨氨AUG 异亮氨异亮氨酸酸ACGUG A UUAU AUAC U位点位点1位点位点2AAU 亮氨酸亮氨酸核糖体随核糖体随mRNAmRNA滑动，重复上述步骤，滑动，重复上述步骤，直到读取到直到读取到mRNA的终止密码子的终止密码子. 甲硫氨甲硫氨酸酸

13、 天冬酰天冬酰氨氨以以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 ACGUG A UUAU AUAAU 亮氨酸亮氨酸AUG 异亮氨异亮氨酸酸位点位点1位点位点2一个一个mRNA分子同时结合多个核糖体分子同时结合多个核糖体意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质分子就可以迅速合成出大量的蛋白质电镜下的多聚核糖体GAGUC A UGCmRNA转转 录录AGAGTCTG CT C CC AG A G T DNA翻翻 译译蛋白质蛋白质缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成课堂巩固课堂巩固蛋白质种氨基酸数目与蛋白质种氨基酸数目与mRNAmRNA、DNADNA中碱基数目的关系中碱基数目的关系1 1、如果某蛋白质中有、如果某蛋白质中有n n个氨基酸，则指导该个氨基酸，则指导该蛋白质合成的蛋白质合成的mRNAmRNA的碱基数目为的碱基数目为 ，控制该蛋白质合成的控制该蛋白质合成的DNADNA（基因）中的碱基（基因）中的碱基数目为数目为 。3n3