基因指导蛋白质合成

1、关于基因指导蛋白质的合成 第1页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系：染色体复制后，1条染色体含有2个DNA分子。1条染色体 1个DNA分子 多个基因 许多脱氧核苷酸含有通常含有含有第2页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四基因 的表达第3页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四第一节基因指导蛋白质的合成第4页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四 从恐龙化石中提取出恐龙 DNA ，真的可以使恐龙复活吗？电影侏罗纪公园中恐龙复活的场景第5页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星

2、期四基因如何指导蛋白质的合成基因是有_的_片段； DNA 主要存在于_中，而蛋白质的合成是在_中进行的。DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的？当遗传信息到达细胞质后细胞又是怎样解读的呢遗传效应DNA细胞核细胞质第6页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四1.DNA主要存在哪里？2.蛋白质在哪里合成？DNA主要在细胞核蛋白质的合成在细胞质的核糖体上进行指导通过RNA问题：为什么RNA可以作DNA的信使？ 遗传信息是如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成的？ 第7页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四核酸DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构主要存在部

3、位DNA和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一般是单链，而且比 DNA 短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。RNA是由核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。第8页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四RNA的种类信使 RNA(mRNA)核糖体 RNA(rRNA)转运 RNA(tRNA)将DNA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，成为蛋白质合成的模板。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。核糖体的组成部分第9页，共68页，2022年

4、，5月20日，5点58分，星期四三种RNA的比较mRNAtRNArRNA分布部位常与核糖体结合细胞质中与蛋白质结合形成核糖体功能翻译时作模板翻译时作搬运氨基酸的工具翻译时核糖体为场所结构单链单链，常有部分碱基配对形成三叶草结构单链共同点都是转录产物基本单位相同都与翻译过程有关第10页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四1.在细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数，这是为什么？一般哪些生物嘌呤碱基等于嘧啶碱基数？【答案】细胞生物中DNA和RNA共同存在，RNA是单链结构，因此细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数；DNA病毒。第11页，共68页，2022年，5月20日，5点

5、58分，星期四DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？第12页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四1.遗传信息的转录： 1、转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。第13页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四TCATGATT AAG T AC TA A T DNA的平面结构图细胞核中第14页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T DNA的一条链AGCUGACGGUUU游离的核糖核苷酸 (原料）DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA细胞核中第15页，共68页，2022年，5月

6、20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T AGCUGACGGUUU DNA与RNA的碱基互补配对：AU； TA； CG； GCRNA 聚合酶细胞核中第16页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T AGCGACGGUUUU 组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来细胞核中第17页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T GCGACGGUUUUA细胞核中第18页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T GCGACGUUGUUA细胞核中第19页，共68页，20

7、22年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T GCGACGUGUUAA细胞核中第20页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T GCGACGGUUAAU细胞核中第21页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T GCGACGGUUAAUA细胞核中第22页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T GCGCGGUUAAUAU细胞核中第23页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T GGCGGUUAAUAUC细胞核

8、中第24页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四AG T AC TA A T GGCGGUUAAUAUCDNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNA细胞核中第25页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四转录与DNA分子复制的区别复制转录时间场所原料模板条件配对原则特点产物意义有丝分裂间期和减数第一次分裂间期生长发育过程主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体TA、 GC，AT、 CGTA、 GC，AU、 CG边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录两个双链DNA分子一条单链mRNA复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代传递遗传信息，为翻译做准备四种脱氧核苷酸四种核

9、糖核苷酸DNA的两条链DNA中的一条链模板、原料、ATP、酶第26页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四问题：转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同【答案】两者的碱基互补配对；两者的碱基序列基本相同，只是在RNA中碱基U替换了T。第27页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四 2、翻 译游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。mRNA一定碱基序列蛋白质（一定氨基酸序列）基因中的碱基与氨基酸之间的对应关系？基因一定碱基序列第28页，共68页，202

10、2年，5月20日，5点58分，星期四mRNA：碱基的数量排列顺序种类蛋白质：氨基酸的数量排列顺序种类决定决定决定4种碱基20种氨基酸讨论：一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够决定20种不同的氨基酸？UUAGAUAUCmRNA密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，43=64密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。第29页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四 1、一个密码子，决定一个特定的氨基酸。 2、一种氨基酸可能有几个密码子（简并性）。 3、在64个遗传密码子中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个，另外3个为终止密码。 4、通用性：地球上几乎所有的生物共用一

11、套密码子表。 遗传密码子的特性：第30页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四种类起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸普通密码子：59种，只编码氨基酸 终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG，不编码氨基酸，只是终止信号第31页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四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1、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？2、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？ 说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或

12、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。思考和讨论：p65第32页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四3、密码子的简并性对生物体的生存发展有何重要意义？P65提示：可从变异和进化角度考虑。增加密码子的容错性，当密码子中的一个碱基对改变时，由于密码子的简并性，可能不会改变相应的氨基酸，（氨基酸不改变即性状不改变）。当氨基酸使用频率高时，可启动不同的密码子编码同一种氨基酸以保证其翻译的速度。第33页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四 游离在细胞质中的各种氨基酸就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。叫做翻译。 2.遗传信息的翻译:

13、问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上呢？第34页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四运载工具：转运RNA(tRNA)一种tRNA只能携带一种氨基酸种类多，分子比mRNA小，三叶草形状第35页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四反密码子概念：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA 上的3个碱基特点：反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U种类：61种，反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应第36页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四翻 译第37页，共68页，2022年，5月20日，5点5

14、8分，星期四第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。起始码(甲硫氨酸)蛋白质合成示意图第38页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。第39页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四第3步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。形成肽键第40页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四第4步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2

15、，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。终止密码第41页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四 mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。方向：从左向右（见上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动第42页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。提醒图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板

16、mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。第43页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四翻译场所：产物：模板：原料：条件：细胞质（核糖体）mRNA多个多肽或蛋白质氨基酸ATP、酶、转运RNA（tRNA）碱基互补配对：GC、CG、UA、AU信息流动：mRNA蛋白质第44页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四归纳：基因控制蛋白质合成的过程DNA的遗传信息mRNA的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序转录翻译第45页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四第46页，共68页，2022年，5月2

17、0日，5点58分，星期四拓展：蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构（以分泌蛋白的合成为例）DNA mRNA转录翻译多肽初加工较成熟的蛋白质再加工成熟的蛋白质细胞核核糖体内质网高尔基体细胞质线粒体供能供能供能供能第47页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四时间场所模板原料条件产物模板去向特点碱基配对遗传信息传递意义复制转录翻译个体生长发育的整个过程细胞质的核糖体DNA的一条链 mRNA4种脱氧核苷酸20种氨基酸多肽链细胞分裂（有丝分裂和减数第一次分裂）的间期主要在细胞核主要在细胞核DNA的两条链4种核糖核苷酸酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP酶（RNA聚合酶等）、ATP酶、

18、ATP、tRNA2 个双链DNA一个单链RNA（3种）分别进入2个子代DNA分子恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构分解成单个核苷酸半保留，边解旋边复制边解旋边转录一个 mRNA 上结合多个核糖体，顺次合成 多条肽链A-T、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-CDNA mRNADNADNA mRNA蛋白质使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状DNA分子的复制、转录、翻译的比较第48页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四 1.DNA（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解 四、基因表达中相关数量计算第4

19、9页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四2.析图得规律 (1)基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。基因为双链结构而RNA为单链结构，因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。 （2）mRNA中碱基数与氨基酸的关系翻译过程中，信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的1/3，是DNA（基因）中碱基数目的1/6 第50页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四（3）计算中“最多”和“最少”的分析翻译时，mRNA上的终止密码子不

20、决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。 第51页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四（4）蛋白质的有关计算蛋白质中氨基酸的数目=肽键数+肽链数。（肽键数=水分子数）蛋白质平均相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量氨基酸-(肽键数18)。若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质

21、的相对分子质量= a-18（ -m），若改为n个碱基对，则公式为 a-18（ -m）。第52页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四（5）mRNA上碱基比例：mRNA上A+U的数值和比例=模板链上A+T的数值和比例。 解题时应看清是DNA上（或基因中）的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。 提醒第53页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四对位训练1.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为 （ ）A.33 1

22、1B.36 12C.12 36D.11 36解析 一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少有一种转运RNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，12个转运RNA。 B第54页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四2.一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 （ ）A.m、 B.m、C.2(m-n)、 D.2(m-n)、解析 由mRNA上G+C=n个，可推知整个DNA分子上G+C=2n个，则DNA上含有A+T=2m-2

23、n=2（m-n）；又知合成了2条肽链，则脱去的水分子数= 。 D第55页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四(1)位置不同。遗传信息位于DNA分子的基因上，密码子位于 mRNA 上，反密码子位于 tRNA 上。这里要注意的是，DNA 分子上并不是所有片段都代表着遗传信息，非基因上的脱氧核苷酸的排列不含遗传信息。(2)作用不同。遗传信息决定着mRNA上密码子的排序，密码子决定着氨基酸的种类，tRNA 上的反密码子则保证了 tRNA 准确地运载相应的氨基酸。(3)不同的生物个体具有不同的基因遗传信息，从而转录成不同的 mRNA，但由于生物个体共用一套密码子与反密码子，因此不同生物

24、的密码子、反密码子和tRNA 的种类是相同的。 遗传信息、密码子和反密码子的区别第56页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四第57页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四(2)联系遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用第58页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四A密码子精氨酸氨基酸转运RNAG信使RNAGGDNA双链1、根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母： CCC

25、AAT C GU C G练习第59页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四2. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( ) A198个 B199个 C200个 D201个B基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数6 ：3 ： 1第60页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四3、已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（ ）A、12 B、18 C、24 D、304、一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录成的信使RNA上的U为35%，则信使

26、RNA上的碱基A为（ ）A、30% B、35% C、40% D、25%第61页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四5、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题DNA双链CAG信使RNAA转运RNAGAG氨基酸丙氨酸A链B链C链D链1、丙氨酸的密码子是 ，决定合成该氨基酸的DNA上的碱基是 。2、第二个氨基酸是 ，（查密码表）3、 链为转录的模板链，遗传密码子存在于 链上。TUGCACGTUGC半胱氨酸AC第62页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四6、某DNA片段所转录的mRNA中U%28%，A%18%，则个DNA片段中T%和G%分别占（ ）。A. 46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212(A1 T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)%(G1C1)%= (G2+C2)%= (G总+C总)%AmUmGmCmmRNA= (Am+Um)%= (Gm+Cm)%第63页，共68页，2022年，5月20日，5点58分，星期四7（2009年上海卷）某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是（ )A7