生物基因指导蛋白质的合成

生物基因指导蛋白质的合成第1页/共61页

电影《侏罗纪公园》中恐龙复活的场景第2页/共61页问题探讨：2.利用已灭绝的恐龙DNA真的能让恐龙复活吗？3.如果确实获得恐龙的DNA要使恐龙复活，你认为首先要解决什么问题？1.你知道导演如何让恐龙复活的吗？第3页/共61页科学家实验：1955年，有人分别用洋葱根尖和变形虫进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入RNA酶分解细胞质中的RNA,细胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵母菌中提取的RNA，则又能够合成一定数量的蛋白质。

实验结果表明：蛋白质合成显然跟RNA有关材料分析第4页/共61页问题回顾：

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？

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5页/共61页基因指导蛋白质的合成主要在细胞核在细胞质进行通过RNARNA充当了两者之间信使。问题：为什么RNA适于作DNA的信使？第6页/共61页12345OA12345OG12345OT12345OC12345OC12345OG12345OA12345OU

|H

|H

|H

|H

|OH

|OH

|OH

|OH第7页/共61页三种RNA示意图信使RNA：遗传信息传递的媒介核糖体RNA：

与蛋白质构成核糖体转运RNA：

转运氨基酸的工具第8页/共61页DNA和RNA的比较DNARNA基本单位五碳糖含N碱基空间结构脱氧核苷酸脱氧核糖A、T、G、C双链核糖核苷酸核糖A、U、G、C单链原因：1、它的基本结构与DNA很相似，也是由基本单位核苷酸组成。122、RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔进入细胞质第9页/共61页

一、遗传信息的转录

DNA

mRNADNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？第10页/共61页TCATGTTTAAG

T

AC

AA

A

T

DNA（基因）的平面结构图转录的过程解旋第11页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU转录的模板与原料第12页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUURNA聚合酶转录的条件第13页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU转录遵循的原则配对第14页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU第15页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUA依次连接第16页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUA第17页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAU第18页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUU第19页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUA第20页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAU第21页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUC第22页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCmRNA释放第23页/共61页

细胞质

细胞核

核孔mRNA在细胞核中合成AG

T

AC

AA

A

T

GUUAUUAUCDNAmRNA第24页/共61页AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质UCAUGAUUAmRNA第25页/共61页模板链TCATGTTTAAG

T

AC

AA

A

T

CU

AUUGAUU非模板链mRNADNA

mRNA第26页/共61页（1）转录的定义：？（2）转录的场所：？（3）转录的模板：？（4）转录的原料：？（5）转录的条件：？（6）转录时的碱基配对：？（7）转录的产物：？在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。细胞核。DNA分子的一条链。四种核糖核苷酸。模板、原料、ATP（能量）、酶。ATCGDNA─┴─┴─┴─┴──┴─┴─┴─┴─RNA

UAGCmRNA。遗传信息流动：DNA

mRNA第27页/共61页按照碱基配对原则，1、写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，2、写出b链对应的a链的碱基序列。DNA双链片段a链b链CGAACCTCACGC信使RNA比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG第28页/共61页

1、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？

2、转录与DNA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？思考与讨论第29页/共61页——DNA复制和转录的对比——对比项目复制转录场所模板原料产物遵循原则细胞核两条母链脱氧核苷酸DNA分子(2个，相同)碱基互补配对细胞核一条母链核糖核苷酸mRNA(1个)碱基互补配对第30页/共61页mRNA通过核孔进入细胞质中，开始了它的新的里程------翻译第31页/共61页问题情境

转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数目和排列顺序呢？mRNA如何将遗传信息翻译成蛋白质。UCAUGAUUAmRNA二、遗传信息的翻译第32页/共61页RNA→蛋白质RNA四种碱基蛋白质20种氨基酸AA1AA2AA3AA4AA5AA6AA7AA8AA9AA10AA11AA12AA13AA14AA15AA16AA17AA18AA19AA20思考：

mRNA的四种碱基如何决定20种氨基酸?

碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的?AUCG第33页/共61页ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸1个碱基决定一个氨基酸，2个碱基决定一个氨基酸，3个碱基决定一个氨基酸，4(A.U.C.G)4(A.U.C.G)4(A.U.C.G)AAAUACAGCACUCCCGUAUUUCUGGAGUGCGG只能决定4种只能决定42＝16种只能决定43＝64种A

U

CG第34页/共61页第一个字母第二个字母第三个字母UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G第35页/共61页ACGUGAUUAmRNA

氨基酸

氨基酸

氨基酸密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基密码子第36页/共61页遗传密码的特性：2、共64个遗传密码，其中有3个终止密码，没有对应的氨基酸。能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。3、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。1、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。第37页/共61页mRNACACGUGAUUA……UAAUACUAAUG

GUG

UAA

UAG

UGA甲硫氨酸终止密码子缬氨酸

起始密码子编码氨基酸的密码子有61种氨基酸氨基酸氨基酸……氨基酸第38页/共61页问题：

mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ACGUGAUUA异亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸第39页/共61页tRNA“搬运工”1、细胞中的tRNA有多少种？61种2、tRNA和氨基酸转运有何对应关系？每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对专一性：第40页/共61页UAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨

核糖体mRNA与核糖体结合.UACGUGAUUAUA第41页/共61页UAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨

tRNA上的反密码子与

mRNA上的密码子互补配对.ACGUGAUUAUAU第42页/共61页UAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

tRNA

将氨基酸转运到

mRNA上的相应位置.ACGUGAUUAUAU第43页/共61页ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

两个氨基酸分子脱水缩合缩合ACGUGAUUAUAU第44页/共61页ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

核糖体随着

mRNA滑动.

另一个

tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对.

ACGUGAUUAUAU第45页/共61页ACGUGAUUA甲硫氨酸ACU

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

一个个氨基酸分子缩合成链状结构ACGUGAUUAUAU第46页/共61页甲硫氨酸CUA

天门冬酰氨AUG

异亮氨酸

tRNA离开，再去转运新的氨基酸ACGUGAUUAUAU第47页/共61页

甲硫氨酸

天门冬酰氨

异亮氨酸以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质.ACGUGAUUAUAU第48页/共61页一个mRNA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第49页/共61页2.翻译的场所：3.翻译时的模板：4.翻译的原料：5.肽链由各相邻的氨基酸通过

连接形成。6.翻译的条件:7.翻译时的碱基配对：8.产物:

肽键

AUCGmRNA─┴─┴─┴─┴─

tRNA─┴─┴─┴─UAG

细胞质的核糖体mRNA游离的氨基酸模板、原料、能量、酶、工具遗传信息流动：mRNA蛋白质蛋白质(肽链)1.翻译的概念：课本P64第50页/共61页阶段项目转录（有解旋）翻译（无解旋）定义场所模板遗传信息传递的方向原料产物实质在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程细胞核细胞质的核糖体DNA的一条链信使RNADNA→mRNAmRNA→蛋白质4种核糖核苷酸氨基酸信使RNA一定氨基酸排列顺序的多肽是遗传信息的转录是遗传信息的表达第51页/共61页GAGUCAUGCmRNA转录AGAGTCTG

CT

C

CC

AG

AG

TDNA翻译蛋白质缬氨酸组氨酸精氨酸总结：基因指导蛋白质的合成第52页/共61页复制转录翻译时间分裂间期生长发育的整个过程场所细胞核细胞核核糖体模板DNA两条母链DNA的一条链mRNA原料游离脱氧核苷酸4种游离核糖核苷酸4种氨基酸约20种条件模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶配对A-T、T-AA-U、T-AA-U、U-A产物两个相同的DNA一个mRNA多肽→蛋白质信息传递DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白质DNARNA蛋白质转录翻译复制第53页/共61