遗传信息的表达

1、电影电影 侏罗纪公园侏罗纪公园思考：电影中的科学家是怎么使已灭绝思考：电影中的科学家是怎么使已灭绝的恐龙复活的？的恐龙复活的？利用恐龙的利用恐龙的DNA使恐龙的基因表达出来使恐龙的基因表达出来,表现恐龙的特性表现恐龙的特性,才是恐龙的复活。才是恐龙的复活。 在基因表达的时候在基因表达的时候,基因基因(DNA)就像一张蓝图，就像一张蓝图，生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的，因为生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的，因为蛋白质是生命活动的主要承担者（或体现者），基因蛋白质是生命活动的主要承担者（或体现者），基因对性状的控制，是通过控制蛋白质的合成来实现的。对性状的控制，是通过控制蛋白质的

2、合成来实现的。 第第二二节节 遗遗传传信信息息的的表表达达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也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。息。 RNARNA

3、与与DNADNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。的关系中，也遵循碱基互补配对原则。 RNARNA一般为单链，比一般为单链，比DNADNA短，能通过核孔，从细短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。胞核转移到细胞质中。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

4、 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、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R RNNA A的的种种类类信使信使 RNA(mRNA)RNA(mRNA)核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(tRNA)RNA(tRNA)将将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。白质合成的模板。氨基

5、酸的运载工具。氨基酸的运载工具。（一种转运（一种转运RNA只能只能识别和转运一种氨基识别和转运一种氨基酸。酸。核糖体的组成部分核糖体的组成部分问题：问题：DNADNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNAmRNA的的呢？呢？遗传信息的转录遗传信息的转录 在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，按照的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成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。通过转录合成的通过转录合成的RNARNA称为称为信使信使RNA(mRNA)RNA(mRNA)。（1 1）转录的场所和条件？）转录的场所和条件？ （2 2）DNADNA

6、链完全解开吗？链完全解开吗？（3 3） DNADNA的两条链都能转录吗？的两条链都能转录吗？ （4 4）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？情况？ 阅读P36-37内容完成下列问题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 UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG

7、 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 CmRNA1.1.场所：场所： 主要在细胞核主要在细胞核2.2.过程：过程：4 4步步: :解旋、碱基互补配对、连

8、接、释放解旋、碱基互补配对、连接、释放3.3.条件条件模板：模板：酶：酶：原料：原料：能量：能量：5.5.结果：结果：DNADNA的一条链的一条链游离的四种核糖核苷酸游离的四种核糖核苷酸ATPATPDNADNA解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶等聚合酶等形成一条形成一条mRNAmRNA一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录4 4、在转录过程中碱基互补配对原则：、在转录过程中碱基互补配对原则：A AU U、T TA A、 G GC C、 C CG G转录与转录与DNA分子复制的区别分子复制的区别 复制复制 转录转录时间时间场所场所原料原料模板模板条件条件配对原则配对原则特点特点产物产物意义意义有丝

9、分裂间期和减数有丝分裂间期和减数第一次分裂间期第一次分裂间期生长发育过程生长发育过程主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体TATA、 GCGCAUAU、 CGCG边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制边解旋边转录边解旋边转录两个双链两个双链DNA分子分子一条单链一条单链mRNA复制遗传信息，使遗传信复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代息从亲代传给子代传递遗传信息，为传递遗传信息，为翻译做准备翻译做准备四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA的两条链的两条链DNA中的一条链中的一条链模板、原料、模板、原料、ATP、酶、酶AG T

10、 AC A A A T UCAUG U 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核孔核孔 转录得到的转录得到的RNARNA仍是碱基序列，而不是蛋仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，白质。那么，RNARNA上的碱基序列如何能变成蛋白上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNAmRNA如何将信息翻译成蛋白质？如何将信息翻译成蛋白质？ mRNA通过核孔进入细胞质中， 开始它新的历程翻译。 二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 遗传学上把以遗传学上把以信使信使RNARNA为模板，从一个特为

11、模板，从一个特定的起点开始，按每三个核糖核苷酸代表一个定的起点开始，按每三个核糖核苷酸代表一个氨基酸的原则，合成一条多肽链的过程。氨基酸的原则，合成一条多肽链的过程。 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DNADNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4种碱基，而组成生物种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有体蛋白质的氨基酸有2020种。这种。这4 4种碱基是怎种碱基是怎样决定蛋白质的样决定蛋白质的2020种氨基酸的？种氨基酸的？翻译翻译: :4种碱基只能决定种碱基只能决定4种氨基酸，种氨基酸，4 41 1=4=4。二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码二个碱基编码一个氨基酸最多只能

12、编码16种，种，42=16。三个碱基决定一个氨基酸只能决定三个碱基决定一个氨基酸只能决定6464种，种，4 43 3=64=64，足够有余。，足够有余。如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合如果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出构成蛋白质的2020种氨基酸？种氨基酸？如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？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种碱基能决定多少种氨基酸种碱基能决定多少种氨基酸 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子UCAUG A UUAmRNA

13、 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个相邻上决定氨基酸的三个相邻 的碱基。的碱基。密码子密码子 思考与讨论思考与讨论：已知一段：已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你，你能结合密码子表写出对应的氨基酸序列吗？能结合密码子表写出对应的氨基酸序列吗？ 甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨半胱氨酸酸脯氨酸脯氨酸丝氨酸丝氨酸赖氨酸赖氨酸脯氨酸脯氨酸分析密码子的特点：分析密码子的特点：(1)专一性：一个密码子决定一个特定的氨基酸；专一性：一个密码子决定一个特定的氨基酸；(2)简并性：有的氨基酸可能有一个以上的密码子简并性：有的

14、氨基酸可能有一个以上的密码子（密码的简并，有何意义？）；（密码的简并，有何意义？）；(3)起始密码子、终止密码子。起始密码子、终止密码子。64种密码中：种密码中：61个编码控制个编码控制20种氨基酸合成，另外种氨基酸合成，另外3个（个（UAG、UAA、UGA）不编码任何氨基酸，而是合成蛋白）不编码任何氨基酸，而是合成蛋白质的终止信号又称终止密码。质的终止信号又称终止密码。(4)通用性：几乎所有生物都共用一套密码子。通用性：几乎所有生物都共用一套密码子。（除线粒体（除线粒体DNA外）外）2.2.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实 说明地球

15、上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一。统一。3.从密码的简并性我们能认识到；如果密码子中的一个从密码的简并性我们能认识到；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，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（GAUGAC都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进

16、化性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化 。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？tRNA“搬运工搬运工” 游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的到合成蛋白质的“生产线生产线-核糖体核糖体”上？上？AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨一共有多少种tRNA?反密码子反密码子与密码子相互配对与密码子相互配对,转运的氨转运的氨基酸由配对的密码子决定基酸由配对的密码子决定每种每种tRNA只能识别并转运只能识别并转运一种特定的氨基酸一种特定的氨基酸!决定氨基酸的密码子有决定氨基酸的密码子有61种种,所以所以tRNA 有有6

17、1种种密码子与反密码子密码子与反密码子A A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸一种一种tRNAtRNA只能携带一种氨基酸只能携带一种氨基酸? ?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? ?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核糖体核糖体UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸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UCA

18、UG 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 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一个一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链翻译小结：翻译小结： 概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序

19、为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。 场所：细胞质的核糖体。场所：细胞质的核糖体。 模板：以模板：以mRNA为模板。为模板。 原料：原料：20种氨基酸（由种氨基酸（由tRNA搬运）。搬运）。 条件：酶、条件：酶、ATP 产物：有一定氨基酸顺序的肽链。产物：有一定氨基酸顺序的肽链。 信息传递方向：信息传递方向：mRNA 蛋白质蛋白质归纳遗传信息流动方向：归纳遗传信息流动方向： 思考：思考：DNA的碱基数、的碱基数、mRNA的碱基数与氨基酸的碱基数与氨基酸个数的关系如何？个数的关系如何？ 例：一条多肽链中有氨基酸例：一条多肽链中有氨基

20、酸1 000个，则作为合成该个，则作为合成该多肽链模板的信使多肽链模板的信使RNA和用来转录该信使和用来转录该信使RNA的基因的基因分子分别至少有碱基多少个？分子分别至少有碱基多少个？ A.3 000个和个和3 000个个 B.1 000个和个和3 000个个 C.1 000个和个和4 000个个 D.3 000个和个和6 000个个小结：小结：DNA的碱基数的碱基数:mRNA的碱基数的碱基数:蛋白质的氨基酸蛋白质的氨基酸数数= 6n:3n:n 6(n+1):3(n+1):nDACUGGAUC UACUGGAUC UmRNAmRNAtRNAtRNAU UG GA CA CC CU AU AG

21、GA A苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸 转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质密码子密码子ACU GGA UCUACU GGA UCUDNADNAACTGGATC TACTGGATC TTGACCTAGATGACCTAGA肽键肽键 肽键肽键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（密码丙氨酸（密码 GCA GCA ） C C A A C CG G T TG GC CA A C C G G U U比较复制，转录和翻译三个过程的差异：比较复制，转录和翻译三个过程的差异：核糖体核糖体细胞核细胞核细胞核细

22、胞核场所场所一个一个mRNA分分子可以与多个子可以与多个核糖体结合核糖体结合边解旋边转录边解旋边转录半保留复制，半保留复制，边解旋边复制边解旋边复制特点特点mRNA 蛋白质蛋白质DNA mRNADNA DNA信息传信息传递方向递方向肽肽 链链RNADNA产物产物20种氨基酸种氨基酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸原料原料mRNADNA一条链一条链DNA双链双链模板模板生物生长发育过程中生物生长发育过程中细胞分裂间期细胞分裂间期时间时间翻译翻译 转录转录DNA复制复制 1、遗传密码的组成是（、遗传密码的组成是（ ）A、由、由A、T、G、C四种碱基中任何三个做四种碱基中任何三个

23、做排列组合。排列组合。B、由、由A、U、G、C四种碱基中任何三个四种碱基中任何三个做排列组合。做排列组合。C、由、由A、T、G、C、U五种碱基中任何三五种碱基中任何三个做排列组合。个做排列组合。D、由、由A、U、G、T四种碱基中任何三个做四种碱基中任何三个做排列组合。排列组合。2、DNA决定决定RNA的性质是通过（的性质是通过（ ）A、信使、信使RNA的密码的密码B、DNA特有的自我复制特有的自我复制C、碱基互补配对原则、碱基互补配对原则D、转运、转运RNA的媒介的媒介3、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