正式基因的表达

第4章第1节基因指导蛋白质的合成第1页/共75页第一页，共76页。看书P62－65

完成试卷的课前热身第2页/共75页第二页，共76页。回忆几个问题：

①基因主要存在于细胞的哪个部分？②蛋白质合成的场所是什么？细胞核中的染色体上细胞质中的核糖体

？DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？第3页/共75页第三页，共76页。反馈：DNA复制、转录和蛋白质的合成分别发生在（）A、细胞核、细胞质、核糖体B、细胞核、细胞核、核糖体C、细胞质、核糖体、细胞核D、细胞质、细胞核、核糖体B第4页/共75页第四页，共76页。科学研究：1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。该实验我们能得到什么样的结论？第5页/共75页第五页，共76页。结论RNA与蛋白质合成有关

基因蛋白质的合成指导以_____为媒介RNA（DNA）细胞核核糖体（细胞质）第6页/共75页第六页，共76页。一、DNA与RNA的比较DNARNA全称结构基本组成单位碱基五碳糖无机酸P脱氧核糖TP核糖U脱氧核糖核酸核糖核酸双螺旋一般单链脱氧核苷酸核糖核苷酸A、G、C、TA、G、C、U脱氧核糖核糖磷酸磷酸第7页/共75页第七页，共76页。①信使RNA（mRNA)功能：将DNA的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。②转运RNA（tRNA)种类：多种功能：专一性（专一识别一种氨基酸的密码子、专一转运一种氨基酸）③核糖体rRNA；核糖体的组成成分。RNA的种类第8页/共75页第八页，共76页。为什么RNA适于作为DNA的信使？①RNA也是由基本单位－－核苷酸组成，由核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能储存遗传信息。②在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”A=U，G=C。③RNA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。第9页/共75页第九页，共76页。4、DNA中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？阅读课本P63图4-4，回答问题：第10页/共75页第十页，共76页。遗传信息的转录转录的定义转录的原料转录的条件转录时碱基是如何配对的在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。4种核糖核苷酸ATP、酶（解旋酶、RNA聚合酶）模板（DNA的一条链）A-U

T-AC-GG-C第11页/共75页第十一页，共76页。DNA的平面结构图AGTACAAATTCATGATTA转录的过程：第12页/共75页第十二页，共76页。以DNA的一条链为模板合成RNADNA游离的核糖核苷酸AG

T

AC

AA

A

T

UUGGACUGCUGA第13页/共75页第十三页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——C；C——G；T—ARNA聚合酶第14页/共75页第十四页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU

组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来第15页/共75页第十五页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUA第16页/共75页第十六页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUA第17页/共75页第十七页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAU第18页/共75页第十八页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUU第19页/共75页第十九页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUA第20页/共75页第二十页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAU第21页/共75页第二十一页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUC第22页/共75页第二十二页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUC形成的

mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上RNADNA第23页/共75页第二十三页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核

核孔DNAmRNA在细胞核中合成第24页/共75页第二十四页，共76页。AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质第25页/共75页第二十五页，共76页。DNA复制转录时间场所解旋模板原料酶能量原则特点产物细胞分裂间期个体发育过程中细胞核、拟核等细胞核、拟核等完全解旋只解有遗传效应片段DNA的两条链均为模板DNA的一条链为模板四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸DNA聚合酶等RNA聚合酶等ATPATPA-T、T-A、G-C、C-GA-U、T-A、G-C、C-G半保留复制边解旋边复制边解旋边转录2个子代DNA分子1个信使RNA第26页/共75页第二十六页，共76页。例题：由DNA分子支配合成的RNA在完全水解后，得到的化学物质是（）A、氨基酸、葡萄糖、碱基B、氨基酸、核苷酸、葡萄糖C、核糖、碱基、磷酸D、脱氧核糖、碱基、磷酸C第27页/共75页第二十七页，共76页。例题：下图所示的生理过程的名称、碱基数、核苷酸数依次为DNAATCGRNAUAGCA、RNA复制、4种、4种B、DNA转录、4种、4种C、DNA复制、5种、5种D、DNA转录、5种、8种D第28页/共75页第二十八页，共76页。例题：在DNA中，已知其中链的（A＋G）/（T＋C）＝0.4，那么他的互补链为模板，转录成的mRNA中（A＋G）/（C＋U）应是（）A、2.5B、1C、0.4D、1.25C第29页/共75页第二十九页，共76页。例题：某DNA片断转录得到的mRNA中脲嘧啶占28％，腺嘌呤占18％，则这个DNA片断中胸腺嘧啶和鸟嘌呤分别是（）A、46％、54％B、23％、27％C、27％、23％D、46％、27％B第30页/共75页第三十页，共76页。

完成试卷第2题、16题第31页/共75页第三十一页，共76页。

转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA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？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？第32页/共75页第三十二页，共76页。二、遗传信息的翻译

1、定义：在细胞质的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。第33页/共75页第三十三页，共76页。碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？第34页/共75页第三十四页，共76页。

密码子UCAUGAUUAmRNA

密码子

密码子1、遗传密码：

遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基成为密码子。第35页/共75页第三十五页，共76页。

a、一种氨基酸可以和

密码子相对应,这叫密码子的

。b、一个密码子只和

氨基酸相对应。c、三个终止密码：。d、氨基酸的种类；20种

密码子的种类：。

反密码的种类：

。阅读课本“密码子”表，思考：多个简并性一种UAA、UAG、UGA64种61种思考：密码子与反密码的种类是否一样多？第36页/共75页第三十六页，共76页。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：第37页/共75页第三十七页，共76页。例题：下列关于遗传密码子的叙述中，正确的是（）A、DNA分子中的碱基序列称为遗传密码子B、信使RNA分子中的三个相邻碱基称为遗传密码子C、所有的遗传密码子都决定一种氨基酸D、所有的生物共用一套遗传密码子D第38页/共75页第三十八页，共76页。例题：遗传密码子的组成是（）A、由A、T、G、C四种碱基中的任何三个做排列组合B、由A、U、G、C四种碱基中的任何三个做排列组合C、由A、T、C、G、U五种碱基中任何三个做排列组合D、由A、U、G、T四种碱基中的任何三个做排列组合B第39页/共75页第三十九页，共76页。ACU

天冬

氨酸反密码子

2、转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”相识别。反密码子的种类：61种。一种tRNA只能搬运一种氨基酸。第40页/共75页第四十页，共76页。核糖体AUGGAUAUCmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子翻译的过程：ACU天冬氨酸第41页/共75页第四十一页，共76页。翻译过程中的问题：场所：产物：模板：原料：条件：细胞质（核糖体）mRNA蛋白质氨基酸ATP、酶、转运RNA（tRNA）碱基互补配对：G－C、C－G、U－A、A－U遗传信息流动：mRNA蛋白质第42页/共75页第四十二页，共76页。10、下列关于氨基酸、tRNA、遗传密码子的关系的说法中，错误的是（）A、一种氨基酸由一种至多种遗传密码子决定，由一种至多种tRNA转运B、一种遗传密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸C、同一种氨基酸的遗传密码子与tRNA的种类一一对应D、遗传密码子与氨基酸在种类和数量上一一对应D第43页/共75页第四十三页，共76页。问题：基因控制蛋白质合成的过程中信息传递？数目变化？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n3n6n说明：因为基因中存在又终止密码子等片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。第44页/共75页第四十四页，共76页。例题：某基因由3000个脱氧核苷酸组成，该基因控制合成的蛋白质所含有的氨基酸数目最多有多少个（）

A500B100C300D600A第45页/共75页第四十五页，共76页。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。1、基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？2、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？直接原因：蛋白质的种类及其多样，体现了不同的性状。根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。思考和讨论第46页/共75页第四十六页，共76页。转录翻译场所模板原料能量酶原则信息传递产物细胞核、拟核等细胞质的核糖体DNA的一条链以信使RNA为模板四种游离核糖核苷酸20种氨基酸RNA聚合酶，解旋酶等单链的信使RNA特定氨基酸顺序的蛋白质A-UT-AG-CC-GA-UU-AG-CC-GATPATP蛋白质合成酶等DNA→mRNAmRNA→蛋白质第47页/共75页第四十七页，共76页。b链DNA双链G丙氨酸合成氨基酸GAG转运RNAd链A信使RNAc链ACa链？cGGUCGcTATUcGccGc半胱氨酸第48页/共75页第四十八页，共76页。例题：若DNA分子中，作为模板链的部分碱基序列是：GCAGTACCGCGTCAT。请根据遗传密码子表回答：（1）通过复制所形成的DNA分子的子链碱基排列顺序_______。（2）通过转录所形成的RNA分子的碱基排列顺序是____。（3）通过转录和翻译所形成的多肽链中，氨基酸顺序是_________。（4）在翻译过程中，转运精氨酸的RNA一端的三个碱基是_____。（精氨基酸：CGU、亮氨酸：CUA、组氨酸：CAU、甘氨酸：GGC、丝氨酸：AGU、丙氨酸：GCA、色氨酸：UGG、缬氨酸：GUA）CGUCAUGGCGCAGUACGTCATGGCGCAGTA精氨酸、组氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸GCA第49页/共75页第四十九页，共76页。基因指导蛋白质合成小结：第50页/共75页第五十页，共76页。基因指导蛋白质合成小结：基因转录mRNA翻译蛋白质(性状)

由此可见：DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序，信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序，氨基酸的排列顺序最终决定了蛋白质的结构和功能的特异性，从而使生物体表现出各种遗传性状。碱基互补配对原则保证了遗传信息传递的准确无误。第51页/共75页第五十一页，共76页。1.在生物体内性状的表达一般遵循DNA→RNA→蛋白质的表达原则，下面是几种与此有关的说法，不正确的是

A在细胞的一生中，DNA一般是不变的，RNA和蛋白质分子是变化的BDNA→RNA是在细胞核中完成的，RNA→蛋白质是在细胞质中完成的C在同一个体的不同体细胞中，DNA相同，RNA和蛋白质不同D在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质种类和数量是不变的答案：D第52页/共75页第五十二页，共76页。2.如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程，下列叙述正确的是A能给该过程提供模板的只能是DNAB该过程合成的产物一定是酶或激素C有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应D该过程有水产生答案：D第53页/共75页第五十三页，共76页。3.若细胞质中tRNA1(UUU)可转运氨基酸a，tRNA2(ACG)可转运氨基酸b，tRNA3(UAC)可转运氨基酸c，今以DNA中一条链……A－C－G－T－A－C－T－T－T

……为模板合成蛋白质，该蛋白质基本组成单位的排列顺序可能是

Aa－b－c

Bc－b－aCb－c－aDb－a－c答案：C第54页/共75页第五十四页，共76页。例：关于下图DNA分子片段的说法正确的是

A．②处的化学键为磷酸二酯键，解旋酶作用于③部位B．①处的碱基缺失导致染色体结构的变异C．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占3/4D．该DNA的特异性表现在碱基种类和（A+T）/（G+C）的比例上答案：A①②

15N③

14NGAATTCCTTAAG第55页/共75页第五十五页，共76页。§4.2基因对性状的控制第56页/共75页第五十六页，共76页。基因控制蛋白质的生物合成包括几个过程第57页/共75页第五十七页，共76页。请据图画出一张流程图，简要的表示出其中遗传信息的流动方向。RNADNA

蛋白质转录翻译第58页/共75页第五十八页，共76页。中心法则内容中心法则图解表示遗传信息的传递规律（流动方向）转录DNARNA翻译蛋白质克里克的预见一、中心法则的提出及其发展第59页/共75页第五十九页，共76页。P69资料分析中心法则的发展转录DNARNA翻译蛋白质逆转录中心法则实质蕴涵着______和________这两类生物大分子之间的相互联系和相互作用。核酸蛋白质第60页/共75页第六十页，共76页。基因、蛋白质与性状的关系例一：阅读课本P69，回答问题：

如何从基因控制蛋白质合成的角度来解释豌豆的圆粒与皱粒这一对相对性状形成的原因？第61页/共75页第六十一页，共76页。圆粒豌豆DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因r

蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩编码淀粉分支酶的基因正常R

正常合成蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保持水分，豌豆显得圆鼓鼓

不能正常合成淀粉分支酶皱粒豌豆淀粉分支酶性状第62页/共75页第六十二页，共76页。从以上实例可以看出：

基因通过控制______的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的_____。酶性状第63页/共75页第六十三页，共76页。控制

的基因异常

不能正常合成黑色素缺乏黑色素表现为白化病间接控制的实例：人类白化病

酪氨酸酶酪氨酸

不能正常转化为

。酪氨酸酶第64页/共75页第六十四页，共76页。

基因还能通过控制蛋白质的______而_____

控制生物体的_______编码血红蛋白的基因中一个碱基变化血红蛋白的

发生变化红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血性状结构直接直接控制阅读课本P７０第一段，叙述囊性纤维病的病因结构第65页/共75页第六十五页，共76页。小结：基因对性状的控制1、通过控制酶的合成来控制代谢过程从而控制生物性状。如：白化病2、通过控制蛋白质的结构来直接影响生物性状。如：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症第66页/共75页第六十六页，共76页。基因①基因②基因③基因④酶①酶②酶③酶④N-乙酰鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸精氨酸琥珀酸精氨酸例题：下图为链孢酶体内精氨酸的合成途径示意图，从图中不能得出的结论是A精氨酸的合成是由多对基因共同控制的B基因可通过控制酶的合成来控制代谢C若基因②不能表达，则基因③和基因④也不表达D若产生鸟氨酸依赖突变型链孢酶，则可能是基因①发生突变答案：C第67页/共75页第六十七页，共76页。例题：家兔体内是否产生黄脂或白脂，受遗传因素的影响。生物兴趣小组选择健康的黄脂家兔和白脂家兔从事研究。将两种兔子分成两组，分别喂饲不同饲料：一组饲料中含黄色素的食物；另一组的饲料中则不含黄色素的食物，同学们所做实验的家兔体内产生脂质的颜色如下图所示：试问实验结果可获得下列何种结论？A．家兔的脂质颜色是一种不完全显性遗传B．黄脂基因会因食物而产生突变C．白脂基因使家兔脂质颜色不受食物影响D．白脂基因会因食物而产生突变答案：C第68页/共75页第六十八页，共76页。1.生物的性状可由单个基因决定，但某些性状也可能是由多个基因决定的；2.生物的某些性状也不完全是由基因决定的，即生物的表现型是由基因型与环境相互作用的结果。

所以，基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综的网络，精细地调控着生物体的性状。小结：基因、蛋白质、性状的关系第69页/共75页第六十九页，共76页。单基因控制某性状多人的身高、血压、智力、长相、记忆力、性格、自尊、对社会的态度等表现型=基因型+外界环境基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状第70页/共75页第七十页，共76页。DNA的分布主要在染色体上细胞质内细胞核遗传细胞质遗传生物的遗传（所以说，染色体是DNA的主要载体）例：紫茉莉叶色的遗传第71页/共75页第