2013高一 基因的表达.ppt

1、第四章 基因的表达,第一节 基因指导蛋白质的合成,学习目标： 1、概述遗传信息的转录和翻译 2、运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系,学习重点： 遗传信息转录和翻译的过程 学习难点： 遗传信息的翻译过程,每个DNA分子上分布着多个基因； 基因是_的DNA片断； 每个基因中含有成百上千个_； 基因中碱基对的排列顺序代表了_, 不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，因此，不同基因就含有不同的_。,脱氧核苷酸,遗传信息,有遗传效应,遗传信息,复习思考：,5,基因是决定生物性状的基本单位，但生物的性状却是由蛋白质来体现的。 基因控制生物的性状，就是通过控制蛋白质的合成来实现的。,6,基因指导蛋白质的

2、合成,这一过程也叫做基因的表达,DNA(基因),转录,翻译,基因指导蛋白质合成的过程,8,通过前面的学习我们知道，DNA主要存在于_中。而蛋白质的合成是在_中的_上进行的。 那么，细胞核中的DNA是如何指导细胞质中蛋白质的合成呢？DNA所携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？,细胞核,细胞质,核糖体,科学家推测，在细胞核与细胞质之间应当有一种物质充当信使，能够把DNA的遗传信息从细胞核传递到细胞质中的核糖体上。 后来通过一系列经典实验证实这种物质就是_。,RNA是什么？结构如何？ DNA和RNA有什么区别？ （阅读课本62页）,RNA,10,DNA的基本单位,脱氧 核糖,碱基,磷酸,A,G

3、,C,T,-脱氧核苷酸,RNA的基本单位,-核糖核苷酸,核糖,碱基,磷酸,A,G,C,U,DNA和RNA的区别是什么？,DNA和RNA的区别是什么？,五碳糖不同： 组成RNA的是核糖， 组成DNA的是脱氧核糖。 嘧啶碱基有一个不同： RNA含有的是尿嘧啶（U）， DNA则为胸腺嘧啶（T）,核糖核苷酸和脱氧核苷酸的区别,脱氧核苷酸,核糖核苷酸,脱氧核糖(C5H10O4),核糖(C5H10O5),A T C G,A U C G,通常呈双链结构,通常呈单链结构,细胞核,细胞质,DNA和RNA的区别是什么？,功 能,传递遗传信息,携带遗传信息,核酸,核苷酸,腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核

4、苷酸尿嘧啶核糖核苷酸,14,核酸共有几种？ 构成核酸的核苷酸共有多少种？ 构成DNA的核苷酸共有几种？ 构成RNA的核苷酸共有几种？ 构成DNA和RNA的碱基分别有几种？ 构成核酸的碱基共有多少种？,人、烟草、烟草花叶病毒、大肠杆菌、T2噬菌体等生物，分别含有几种核酸、几种核苷酸、几种碱基？,RNA的种类,信使RNA 转运RNA 核糖体RNA, rRNA, mRNA, tRNA,16,mRNA为什么叫做信使RNA？它是谁的信使？,因为它是能把细胞核中DNA上的遗传信息传递到细胞质，所以叫做信使RNA。它是DNA的信使。,为什么mRNA适于作DNA的信使？,RNA的种类？,17,RNA适于作DN

5、A的信使的原因:,RNA也是由四种核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。 RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。,DNA和RNA之间的碱基互补配对关系是怎样的？,思考？,18,DNA,RNA,DNA和RNA之间的碱基互补配对关系,19,mRNA是如何把DNA的遗传信息从细胞核传递到细胞质中的呢？ 首先要搞清的一个问题是：DNA的遗传信息究竟是怎样传递给RNA的？ 研究发现，mRNA是在细胞核中，以DNA分子的一条链为模板合成的。这一过程称为“转录”。,mRNA是怎样传递遗传信息的呢？,20,遗传信息的转录,DNA的平面结

6、构图,要以DNA分子的一条链作为模板合成RNA，其过程会是怎样的呢？请大家类比DNA的复制过程，进行推理：,DNA分子两条链中，具有转录功能的这条链叫做模板链. 无转录功能的链叫做非模版链。,DNA,游离的核糖核苷酸,以DNA的一条链为模板合成mRNA,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,形成 mRNA 链，DNA的遗传信息就传递到mRNA上,mRNA,DNA,RNA聚合酶结合在DNA的模板链上，该部位的双螺旋解开成为单链。 接着以DNA一条单链为模板，按碱基互补配对原则，利用细胞核内游离的核糖核苷酸，在RNA聚合酶的作用下合成一条RNA链。 最后，合成的RNA链与模板

7、链脱离，局部解旋的两条DNA单链复旋，恢复为原来的双螺旋结构，DNA上的遗传信息就被复制到了mRNA上。,请你用自己的语言描述转录的过程：,总结“转录”的知识点,概念： 场所： 条件：,模板：,酶：,原料：,能量：,DNA的一条链,四种游离的核糖核苷酸,RNA聚合酶,ATP,细胞核,以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程,DNA 局部解旋； 以DNA一条链为模板合成RNA； mRNA从DNA模板链上释放，DNA复原,遗传信息由DNA传递到了mRNA上,实质：,mRNA,过程：,总结“转录”的知识点,产物：,37,RNA合成后，应该到哪儿去？,思考？,38,mRNA 与核糖体结合,39,遗传

8、信息的翻译,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,遗传学上把以信使RNA为模板，在核糖体上合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，叫做“翻译”。 “翻译”实质上是将mRNA的碱基序列转换成蛋白质的氨基酸序列的过程。 那么，mRNA中的碱基序列是怎样决定蛋白质中的氨基酸序列的呢? 碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的呢？,41,组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，而RNA只有4种核苷酸，4种碱基 A U G C 如何决定20种氨基酸呢？,逻辑推理： 一个碱基决定一个氨基酸，能决定 种 两个碱基决定一个氨基酸，能决定 种 三个碱基决定一个氨基酸，能决定 种,4,16,64,42,

9、密码子,mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸,查一查密码子表，上述三个密码子依次决定哪几个氨基酸？,43,44,1、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，你能想到什么？,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统一的。,密码子,2、所有的密码子都能对应某种氨基酸吗？,有三个密码子不决定任何氨基酸，叫做终止密码。,密码子,同一种氨基酸可能对应_种密码子； 相同的氨基酸对应的密码子_ 不同的氨基酸对应的密码子_ 不同的密码子对应的氨基酸_； 一种密码子只能对应_种氨基酸。,一种或多,一,可能相同,一定不同,3、分析密码子表，一种

10、氨基酸可能有几个密码子？,这一现象称做密码子的简并性,可以不同,如果密码子中的一个碱基发生变化，由于密码子的简并性，可能不会改变其对应的氨基酸；增强了密码子的容错性； 当某种氨基酸的使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸，可以保证翻译的效率。,4、你认为密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？,密码子,48,当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？,1、该碱基位于DNA无效片段上； 2、该碱基改变后形成的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸 3、隐形突变；,不一定。,mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。 有了“生

11、产线”，还要有“工人”，才能生产产品。那么，游离在细胞质的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？也就是说这个工人是谁呢？,tRNA,请你用自己的语言概括一下：mRNA和核糖体在氨基酸合成蛋白质的过程中分别起什么作用？,作为搬运氨基酸的工人，tRNA需要具备什么样的能力，才能把氨基酸准确的转运到生产线上？,第一能识别和携带氨基酸,第二能识别密码子,50,“搬运工”：转运 RNA（tRNA),一种转运RNA只能转运一种特定的氨基酸。 转运RNA的另一端有三个碱基，能与mRNA上的密码子相配对，因而叫做“反密码子”。,tRNA至少有多少种？,一种tRNA只能携带一种氨基酸,反密码子和密码子

12、是什么关系?决定上述三种氨基酸的密码子分别是什么？,52,核糖体,mRNA 与核糖体结合,53,脱水缩合,甲硫氨酸,一个个氨基酸分子有序的缩合成肽链,甲硫氨酸,天冬氨酸,55,tRNA离开，再去转运下一个氨基酸,甲硫氨酸,天冬氨酸,56,以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质,甲硫氨酸,天冬氨酸,异亮氨酸,57,59,为了提高翻译的效率，通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。 肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。,mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图 数量关系：一

13、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。,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。,即时突破 1.（2008江苏生物，24）下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（多选） ( ) A.图中表示4条多肽链正在合成 B.转录尚未结束，翻译即已开始 C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译 D.一个基因在短时间内可表达出多条多肽链,BD,2. 翻译,概念：,把信使RNA（mRNA）上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫

14、做一个密码子,密码子：,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叫做“翻译”,模板：,细胞质(核糖体),场所：,原料：,20种氨基酸,转移RNA ( tRNA ),过程：,运载工具：,2. 翻译,产物：,mRNA与核糖体结合，决定氨基酸顺序； tRNA搬运对应的氨基酸到核糖体的对应位置； 核糖体负责氨基酸的脱水缩合，形成肽链。,肽链（蛋白质）,64,DNA mRNA 肽链,转录 翻译,DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序,信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序,氨基酸的排列顺序,生物表现出各种遗传性状,蛋白质结构的特异性,结论:,基因的碱基 ,信使RNA的碱基 ,氨基酸 =,6 ,3 ,

15、1,复制 转录 翻译,时间 场所 模板数量 催化酶 原料 指导原则 产物 产物去向,间期,生长发育的连续过程中,细胞核 细胞核 细胞质(核糖体),两条母链分别作模板 DNA的一条链作模板 mRNA作模板,解旋酶、DNA聚合酶 解旋酶、RNA聚合酶 合成蛋白质的酶,四种脱氧核苷酸,四种核糖核苷酸,20种氨基酸,碱基互补配对原则 A-T、C-G,碱基互补配对原则 A-U、C-G,碱基互补配对原则 mRNA-tRNA,两个新的DNA分子 mRNA 蛋白质,平均分配，传递给 子细胞,经核孔离开，进入细胞质与核糖体结合,在细胞内或细胞外发挥作用,比较复制，转录和翻译三个过程的差异：,遗传信息功能,一个m

16、RNA分子可以与多个核糖体结合,边解旋边转录,半保留复制，边解旋边复制,特点,mRNA 蛋白质,DNA mRNA,DNA DNA,信息传递方向,多 肽 链,1个信使RNA,2个子代DNA分子,产物,翻译,转录,DNA复制,遗传信息,遗传密码,生物性状,遗传信息的传递,遗传信息的表达,在遗传信息的传递过程中，一般不可能发生的是 () ADNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则 B核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程 CDNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板 DDNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸,.,答案：C,D

17、NA复制、转录和翻译过程中所需要的原料物质分别是() A脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸 B核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸 C脱氧核苷酸、氨基酸、核糖核苷酸 D核糖核苷酸、氨基酸、核糖核苷酸,【解析】DNA复制、转录和翻译过程中所合成的物质分别是DNA、RNA、蛋白质，所需要的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸。 【答案】A,70,根据蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格中填入相应的字母：,C,C,G,A,T,A,G C,C G,U,与蛋白质合成有关的计算,DNA,RNA,蛋白质,1,3,6,6n,3n,n,遗传信息一段,遗传密码一个,碱基数,碱基数,氨基酸数,肽键数,（n-m）

18、,0,例：请分析由51个氨基酸组成的牛胰岛素(蛋白质)的基因中和信使RNA中的碱基数目。,51,153,306,73,解题指导： 根据：DNA中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中的氨基酸数=6：3：1；因此，合成的蛋白质中的氨基酸数为1200*2/6=400个；又此蛋白质有两条肽链，所以其中含有的肽键数为400-2=398个。, 例1 某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最多含有肽健的个数是多少？该蛋白质的相对分子质量是多少？, 例2 已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，那么转录该段mRNA的DNA分子中共有C和T的个数是（ ） A.12 B

19、. 24 C. 18 D. 30, 例3 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（ ）,46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%,B,= (Am+Um)% = (Gm+Cm)%,(A1 T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)% (G1C1)%= (G2+C2)%= (G总+C总)%,76,A,2、“遗传信息”是指：（ ） A、 基因的脱氧核苷酸排列顺序 B、DNA的碱基对排列顺序 C、信使RNA的核苷酸排列顺序 D、蛋白质的氨基酸排列顺序,巩固练习,1若基因中脱氧核苷酸的排列顺序发生变化，那一定会导致(

20、 ) A遗传性状的改变 B遗传密码的改变 C氨基酸结构的改变 D遗传规律的改变,B,77,3、“密码子”是指：（ ） A、核酸上特定排列顺序的碱基 B、 DNA特定排列顺序的碱基 C、mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 D、tRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,C,D,4、一个运转RNA的一端碱基为CGA，此运转RNA运载的氨基酸是：( ) A、精氨酸(CGA) B、 丝氨酸(AGU) C、谷氨酸(GAG) D、 丙氨酸(GCU),巩固练习,5、下面表示转录过程，此段中含有核苷酸( )种,DNA.C-T-C-A-,RNA.G-A-G-U-,A、4 B、 5 C、 6 D、 8,C,6

21、. 在遗传信息的转录和翻译过程中，起翻译者作用的是（ ） A.核糖体RNA B. 转运RNA C.信使RNA D. 氨基酸,B,巩固练习,79,结束！,计算,1、某多肽链有99个肽键，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有（ ） A.600个 B.300个 C.297个 D.594个,A,2、已知一个氨基酸的平均相对分子质量为128，现有一个DNA共有碱基600个，则由此DNA控制合成的一条肽链的相对分子质量为（ ） A.25600 B.51200 C.11018 D.44018,C,3、设某一多肽链中有1000个肽键，那么，作为合成该多肽链的模板mRNA 和用来转录该mRNA的DNA分子，至

22、少分别含有碱基多少个？( ) A.1000个和2000个 B3000个和 6000个 C.3003个和6006个 D2997个和5994个,C,4、假设一段mRNA上有60个碱基，其中A15个，G25个，那么转录成mRNA的DNA分子片段中，C和T共有（ ）个。,60,5、DNA分子的某个基因包含600个碱基，其中G占碱基总数的15%，问对应的mRNA中的U的最大值和由它控制合成的蛋白质分子含有的氨基酸个数依次是（ ）。,210、100,6、已知牛的初级精母细胞中有15个四分体，牛的体细胞中有6109个脱氧核苷酸，假设平均每个基因含1000个碱基对，牛的体细胞中的染色体条数和每条染色体上含有的

23、平均基因数分别为 （ ） A.30 、2105 B.60 、2105 C.30 、1105 D.15 、4105,C,7、某细菌有720个核苷酸的DNA，由此DNA控制合成的蛋白质是由多少个氨基酸组成的（ ） A.约360个 B.约240个 C.恰好120个 D.少于120个,D,8、控制合成胰岛素（含51个氨基酸）的基因中含有嘧啶碱基至少有（ ） A.306个 B.153个 C.102个 D.51个,B,9、已知某物种的细胞中含有26个DNA分子，其中有2个DNA分子中含24000个碱基，由这两个DNA分子所控制合成的多肽链中，最多含有氨基酸的种数为（ ） A.8000 B.4000 C.1

24、6000 D.20,D,10、胰岛素基因和得以表达的胰岛素基因分别位于（ ） A.胰腺细胞、胰岛细胞 B.胰岛细胞、所有体细胞 C.胰岛细胞、胰岛细胞 D.所有体细胞、胰岛细胞,D,11、构成蛋白质的氨基酸种类约有20种，则决定氨基酸的密码子和转运氨基酸的转移RNA种类分别约有（ ） A.20种、20种 B.64种、20种 C.64种、64种 D.61种、61种,D,12、有3个核酸分子，经分析含有5种碱基，8种核苷酸，4条多核苷酸链，它的组成是（ ） A.1个DNA分子，两个RNA分子 B.2个DNA分子，1个RNA分子 C.3个DNA分子 D.3个RNA分子,A,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 11 B. 36 12 C. 12 36 D. 11 36,B,2、D