《基因指导蛋白质的合成》课件

4.1基因指导蛋白质的合成第四章基因的表达

一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，即构建生物体的蓝图。从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现。电影《侏罗纪公园》细胞外↑细胞膜（分泌）↑囊泡(运输)高尔基体（加工、修饰、包装）

↑囊泡(运输)内质网(加工成有空间结构的蛋白质)↑核糖体(合成多肽链)蛋白质的合成过程：基因蛋白质的合成指导______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。基因遗传效应DNA细胞核细胞质（核糖体）以_____为信使RNA一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构主要存在部位2、DNA,RNA的主要区别脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖ATCGAUCG多为双螺旋结构多为单链结构1、RNA的基本单位及组成磷酸核糖A、U、G、C核糖核苷酸①

；②

；③碱基：

；④

。细胞核细胞质3、RNA的种类种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA分布功能结构示意图共同点主要在细胞质中主要在细胞质中与蛋白质结合成核糖体翻译的直接模板识别并转运氨基酸组成核糖体单链单链单链①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录UAAGUCCCTTGGAAA游离的核糖核苷酸RNA聚合酶mRNADNA1.解旋RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。4.释放3.连接2.配对合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。一、遗传信息的转录4、转录（1）过程：模板：原料：能量（ATP）酶：一、遗传信息的转录（2）概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，通过RNA聚合酶合成RNA的过程。（3）场所：细胞核（主要场所）叶绿体、线粒体、拟核DNA分子的一条链四种游离的核糖核苷酸（4）条件：RNA聚合酶mRNA、rRNA、tRNA（DNA上的遗传信息传递给了mRNA）。A-UG-CT-AC-G（6）转录时碱基互补配对：（5）产物：提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段，该片段携带的遗传信息能准确地传递给mRNA分子。

mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合，开始它新的历程——翻译。

DNA(基因)蛋白质RNA转录翻译碱基的排列顺序氨基酸的排列顺序对应关系？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译1.

密码子（1）概念：mRNA上三个相邻的碱基决定一个特定的的氨基酸，遗传学上将这三个碱基称为密码子。1个密码子称为mRNA5'3'GUGGAACCU密码子密码子密码子密码子认读是从mRNA的5'→3'相邻的密码子无间隔、不重叠mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸第一个碱基第二个碱基第三个碱基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、硒代半胱氨酸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、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

第1个碱基第2个碱基 第3个碱基密码子苯丙氨酸UUUUUU

精氨酸

AGGAGG第一个碱基第二个碱基第三个碱基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、硒代半胱氨酸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、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

终止密码子：

、

__

、____

种类

起始密码子：

（甲硫氨酸）、（

种）_____（缬氨酸、甲硫氨酸）

64UAAGUGAUGUGA（硒代半胱氨酸）UAG一种密码子决定____种氨基酸，一种氨基酸由_________密码子决定。

1种或几种1绝大多数氨基酸都有几个密码子。1.密码子的简并性地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。2.密码子的通用性思考.讨论你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？？根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？？二、遗传信息的翻译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。提高翻译速度当今生物可能有着共同的起源。二、遗传信息的翻译2.tRNA(1)形态：三叶草形(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。3'5'结合氨基酸的部位碱基配对（3）反密码子mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子位于tRNA上能与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。3.翻译过程二、遗传信息的翻译3.翻译过程二、遗传信息的翻译起始运输延伸终止脱离mRNA与核糖体结合tRNA携带氨基酸置于特定位置核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，对应tRNA运输相应氨基酸加到延伸中的肽链上当核糖体到达mRNA上的终止密码子时，合成停止肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物中脱离，通过系列加工形成具有特定空间结构和功能的蛋白质二、遗传信息的翻译

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序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。4.翻译概念：5.翻译场所：6.翻译的条件：模板：mRNA原料：21种游离的氨基酸能量：ATP酶

7.原则：碱基互补配对8.产物：多肽核糖体G－C、C－G、U－A、A－U①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。③方向：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译A—C—U—G—G—A—U—C—U苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸mRNA转录翻译肽链DNAA—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A肽键肽键基因中的碱基数（双链）︰mRNA中的碱基数︰合成蛋白质的氨基酸个数=_______6︰3︰1探究：基因中碱基数目、mRNA与蛋白质中氨基酸数目的关系模板链二、遗传信息的翻译针对训练：一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链模板的mRNA分子和转录mRNA的DNA分子至少要有碱基多少个？A.300；600B.900；1800C.900；900D.600；900三、复制、转录与翻译的比较项目复制转录翻译场所条件模板原料能量酶产物原则遗传信息传递方向细胞核（主要场所）细胞核（主要场所）核糖体DNA的两条链DNA的一条链mRNA4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种游离的氨基酸ATPATPATPDNA解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶与蛋白质合成有关的酶DNARNA多肽碱基互补配对A－TT－AG－CC－G碱基互补配对A－UT－AG－CC－G碱基互补配对A－UU－AG－CC－GDNA→DNADNA→mRNAmRNA→Pro真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行；原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。四、中心法则及补充1、提出者：克里克2、中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。复制转录翻译蛋白质DNARNA逆转录RNA的复制(1)DNA、RNA是信息的载体。(2)蛋白质是信息的表达产物。(3)ATP为信息的流动提供能量生命是物质、能量和信息的统一载体。以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递:真核生物、原核生物、DNA病毒DNARNA蛋白质复制转录翻译复制RNA蛋白质翻译以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递：RNA病毒复制DNARNA蛋白质转录翻译RNA逆转录四、中心法则及补充五、课堂小结RNA蛋白质转录原料模板酶场所反密码子原料模板场所工具氨基酸核糖体RNA聚合酶核糖核苷酸主要在细胞核一条链组成决定rRNAmRNAtRNA种类密码子三个碱基翻译DNAA级必备知识基础练1234567891011121.下列关于RNA的结构和功能的叙述,错误的是(

)A.所有RNA中都不含氢键B.RNA含有的五碳糖是核糖C.RNA能在细胞内传递遗传信息,也能携带氨基酸D.某些RNA能在细胞内催化化学反应A解析

tRNA中含有氢键,A项错误。

1234567891011122.下列关于RNA的叙述,错误的是(

)A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成C.有些RNA参与构成核糖体D.RNA参与构成细胞膜D解析

有些酶的化学本质为RNA;RNA的基本单位是核糖核苷酸,由磷酸、核糖和含氮碱基组成;rRNA参与构成核糖体。1234567891011123.下图为真核细胞内的转录过程示意图,①②表示两条多聚核苷酸链,下列叙述错误的是(

)A.①为DNA上的模板链,②链的左侧为5'-端B.RNA聚合酶可以催化①②之间氢键的断裂C.图中甲、乙两处圆圈内均代表腺嘌呤核糖核苷酸D.RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录C123456789101112解析

①为DNA上的模板链,RNA聚合酶只能在3'-端进行RNA链的延伸,故②链的右侧为3'-端,左侧为5'-端,A项正确;RNA聚合酶可以催化碱基对之间氢键的断裂,B项正确;图中甲处圆圈内为腺嘌呤脱氧核苷酸,乙处为腺嘌呤核糖核苷酸,C项错误;RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录,D项正确。1234567891011124.如图为三种RNA示意图,下列关于它们的叙述,错误的是(

)A.合成三种RNA都遵循碱基互补配对原则B.三种RNA都可通过转录形成C.甲中没有碱基对,但乙和丙中含有D.甲可以传递遗传信息,但乙和丙不能C123456789101112解析

RNA一般都是单链,甲和乙中都不含碱基对,丙中部分区段会发生碱基互补配对,含有碱基对,C项错误。1234567891011125.如图为真核生物RNA的合成示意图,下列有关叙述正确的是(

)A.⑤为解旋酶,它在图中的移动方向是自左向右B.③可以直接转移到细胞质中用于蛋白质的合成C.区域④和⑥中存在不同的碱基配对方式D.②链是编码链,由它编码形成RNAC123456789101112解析

分析题图可知,⑤为RNA聚合酶,A项错误;③为RNA,需要经过加工后才能转移到细胞质中用于蛋白质的合成,B项错误;区域④中有A—U碱基配对方式,⑥中不存在,C项正确;②链是模板链,D项错误。1234567891011126.(2023河北保定高一期末)RNA分子与DNA分子均由核苷酸连接而成。DNA通过RNA指导细胞质中蛋白质的合成。下列不属于RNA作为信使条件的是(

)A.RNA和DNA一样,都能够携带遗传信息B.RNA一般是单链,能通过核孔C.RNA能从细胞核中转移到细胞质中与核糖体结合D.RNA作为运输工具能识别密码子并携带特定氨基酸D123456789101112解析

RNA分子一般为单链结构,DNA分子一般为双链结构,但都能够携带遗传信息,A项正确;RNA分子一般是单链,能够通过核孔转移到细胞质中,B项正确;mRNA能从细胞核中转移到细胞质中与核糖体结合,翻译蛋白质,C项正确;tRNA作为运输工具能识别密码子并携带特定氨基酸,但这不属于RNA作为信使的条件,D项错误。1234567891011127.当某些基因转录形成的mRNA分子难以与模板链分离时,会形成RNA—DNA杂交体,这时非模板链、RNA—DNA杂交体共同构成R环结构。如图是细胞内相关过程的示意图,请据图回答下列问题。123456789101112(1)R环结构中最多存在

种核苷酸,其中含T的核苷酸名称是

。

(2)图中的酶是

,该酶起作用时可以与DNA形成DNA—蛋白质复合物,除该酶外,细胞中能与DNA形成该类复合物的蛋白质还有

(至少两种)。

(3)图中新形成的mRNA自左至右的顺序是

(填“5'-端到3'-端”或“3'-端到5'-端”)。

8胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸RNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶5'-端到3'-端123456789101112B级关键能力提升练8.(2023天津一中高一期中)下列关于真核细胞中RNA的叙述,错误的是(

)A.tRNA、rRNA和mRNA都是以DNA为模板合成的,需要RNA聚合酶参与B.细胞核中的RNA合成后会穿过核膜到细胞质中发挥作用C.同一个体的不同细胞中可以合成同种mRNAD.RNA能作为信使将遗传信息从DNA传递给蛋白质B123456789101112解析

真核细胞中的RNA(包括tRNA、rRNA和mRNA)都是以DNA的一条链为模板经转录而来的,需要RNA聚合酶参与,A项正确;细胞核中的RNA合成后会通过核孔进入细胞质中发挥作用,B项错误;同一个体的不同细胞中可以合成相同的mRNA,以指导合成相同的蛋白质,如呼吸酶等,C项正确;RNA分子具有分子量相对较小、与DNA组成类似等特点,能作为信使将遗传信息从DNA传递给蛋白质,D项正确。1234567891011129.(2023江苏常州高一期末)如图表示真核细胞核内某种遗传信息的流动过程,下列相关叙述正确的是(

)A.图示中核酸彻底水解的产物最多有8种B.在组成成分上,图中的1和2仅仅是碱基不同C.图中的4可断开氢键,也可形成氢键D.哺乳动物成熟的红细胞中可发生该过程A123456789101112解析

图示过程为转录,即由DNA指导合成RNA的过程,因此图中核酸彻底水解的产物最多有8种,分别为脱氧核糖、核糖、磷酸和5种碱基,A项正确;图中的1表示DNA,2表示RNA,在组成成分上,二者除了碱基不完全相同外,五碳糖的种类也不同,B项错误;图中的4为RNA聚合酶,不仅可断开氢键,还能催化磷酸二酯键的形成,但不能催化氢键的形成,C项错误;哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和细胞器,因而不能发生图示的过程,D项错误。12345678910111210.图甲和图乙是在人体某细胞的细胞核中发生的两个过程,下列相关判断不正确的是(

)A.该细胞可能是造血干细胞,不可能是胰岛B细胞B.与图甲过程相比,图乙过程可频繁发生C.图甲过程形成产物的长度与图乙形成的大致相同D.基因1与基因2转录的模板链可能不同C123456789101112解析

胰岛B细胞为高度分化的细胞,不能增殖,DNA也不进行复制,A项正确;对于一个细胞来说,核DNA最多只能复制一次,但多个基因可表达,即可频繁转录,B项正确;图甲过程形成的产物为DNA,图乙过程形成的产物为RNA,只有具有遗传效应的DNA片段能够转录,故图甲过程形成产物的长度大于图乙形成的,C项错误;一个DNA分子上