基因指导蛋白质的合成PPT

课前寄语第四章基因的表达从恐龙化石中提取出恐龙DNA，真的可以使恐龙复活吗？一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，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，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。基因肤色眼皮单双血型基因有遗传效应的DNA片段控制生物性状在染色体上呈线性排列遗传物质的结构单位和功能单位基因控制生物体的性状指导合成蛋白质直接体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因是怎样指导蛋白质合成的呢？1、DNA（基因）主要存在于哪里？2、蛋白质在何处合成？DNA主要存在于细胞核中蛋白质的合成在细胞质中的核糖体上进行指导通过RNA作为信使问题：为什么RNA适于作DNA的信使？为什么RNA适于作DNA的信使？RNA也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。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和DNA的区别项目RNADNA名称组成基本单位结构存在部位功能核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核苷酸脱氧（核糖）核苷酸一般为单链一般为双链主要存在于细胞质中主要存在于细胞核中C、H、O、N、P核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、UC、H、O、N、P脱氧核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、T传递遗传信息携带遗传信息核糖与脱氧核糖RNA的种类和功能信使RNA（mRNA）作为DNA的信使，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。转运RNA（tRNA）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RNA（rRNA）核糖体的组成部分问题：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？mRNA又是怎样将获得的信息体现的蛋白质上？基因指导蛋白质合成的全过程一、遗传信息的转录在细胞核中，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，称为转录。DNA的转录过程DNA的平面结构图AGTACAAATTCATGATTAAGTACAAATGDNA模板信息链游离的核糖核苷酸AGTACAAATGRNA聚合酶AGTACAAATGUUAGTACAAATGUUAGTACAAATGUUAAGTACAAATGGUUAAGTACAAATGGUUAUAGTACAAATGGUUAUUAGTACAAATGGUUAUUAAGTACAAATGGUUAUUAUAGTACAAATGGUUAUUAUCAGTACAAATGGUUAUUAUCmRNA•场所:•模板:•原料:•条件:•产物:•特点:•原则:主要在细胞核DNA上基因的一条链四种核糖核苷酸(A、G、C、U）需要酶和ATP单链的mRNA边解旋边转录碱基互补配对原则（A=U,T=A;G=C,C=G）转录小结复制与转录的比较DNA复制转录主要场所解旋模板原料酶能量碱基配对产物细胞核细胞核完全解旋只解有遗传效应的片段DNA的两条链只有DNA的一条链4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等ATPATP子代DNAmRNAC－G、A－UC－G、T－A转录和DNA复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传的稳定性。1、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？2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有那些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有那些异同？转录的RNA碱基序列和模板DNA单链的碱基序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。）。思考和讨论转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的碱基序列如何决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序的呢？或者说mRNA如何将其从DNA模板链上获得的信息体现到能直接表现出生物体的性状的蛋白质上的呢？思考二、遗传信息的翻译1、定义：在细胞质中的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基顺序的蛋白质的过程，称为翻译。碱基与氨基酸之间的对应关系DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的？如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？41＝4，不行42＝16，不行43＝64，足足有余实验证明：1961年英国的克里克和同事用实验证明了一个氨基酸是由mRNA上的3个碱基决定的，即mRNA上的3个相邻的碱基决定一个氨基酸，把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基叫做三联体密码子到底是如何决定的呢？密码子UCAUGAUUAmRNA密码子密码子2、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叫做密码子。遗传密码表a、一种氨基酸可以和多个密码子相对应b、一个密码子只和一种氨基酸相对应c、二个密码子（AUG、GUG）可以作为起始密码，同时可以决定氨基酸。三个终止密码（UAA、UAG、UGA）不决定任何氨基酸。d、氨基酸的种类；20种密码子的种类：64种（61种有义密码）从遗传密码表中可看出：c、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况。遗传密码的特性：a、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。b、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。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、mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列吗？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)3、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密码子决定，这一现象称做密码的简并性。你认为密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？从密码子的简并性我们能够认识到：如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如GAU、GAC都决定天冬氨酸）这就保证了生物遗传的相对稳定性。又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？通过tRNA（转运RNA或运输RNA）从细胞质中运送到核糖体上三叶草形有臂一端可携带氨基酸有环另一端有三个碱基tRNA的分子结构3、转运RNA(tRNA)ACU天冬氨酸反密码子AUG异亮氨酸反密码子转运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。基因指导蛋白质合成的全过程4、翻译过程AUGGAUAUCmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体密码子AAU亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸转运RNA氨基酸AAU亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸反密码子UCAUGAUUAmRNA细胞质UCAUGAUUA核糖体UCAUGAUUAAAU亮氨酸UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬氨酸UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬氨酸肽键UCAUGAUUA亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸UCAUGAUUA亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸肽键UCAUGAUUA亮氨酸天门冬氨酸AUG异亮氨酸UCAUGAUUA肽链肽链合成完毕后，一条或几条肽链通过一定的空间构建方式组成一种或多种具有特定空间结构的蛋白质，从面表现出生物体特定的性状。翻译小结•场所:•模板:•原料:•条件:•产物:•原则:细胞质的核糖体上信使RNA二十种氨基酸需要酶和ATP多个多肽或蛋白质密码子与反密码子配对,即碱基互补配对原则（A=U，G=C）遗传信息的转录与翻译的比较转录翻译场所原料配对解旋产物细胞核细胞质4种核糖核苷酸氨基酸DNA－mRNAA—U、T—A、C—GmRNA－tRNAA—U、C—G有无RNA多肽（还需加工）DNA（基因）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氨基酸的个数n碱基的个数3n碱基的个数6n三、基因控制合成蛋白质的全过程DNA(基因)蛋白质mRNA转录翻译遗传信息的流动过程（遗传的中心法则）课后练习（P67）基础题1.TGCCTAGAA；UGCCUAGAA；3；3；半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。2.C。拓展题1.可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。这个实例说明密码的简并性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。2.因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。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、讨论、练习3、真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNA复制转录翻译时间场所模板原料酶能量原则特点产物遗传信息遗传密码生物性状细胞分裂间期细胞核DNA的两条链均为模板四种脱氧核苷酸DNA聚合酶等ATPA-T、G-C半保留复制边解旋边复制2个子代DNA分子生长发育过程细胞核基因的一条链为模板四种核糖核苷酸RNA聚合酶等ATPA-U、T-AG-C，C-G边解旋边转录1个信使RNA生长发育过程细胞质mRNA为模板二十种氨基酸特定的酶等ATPmRNA与tRNA配对A-U,G-C多个特定氨基酸顺序的蛋白质DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n4、DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之家有何数量关系？说明：因为基因中存在终止密码子等片段，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。nDNA3n3n3n转录翻译5、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（）A、5、5B、5、8C、8、5D、4、46、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（）A、5、5B、5、8C、8、5D、4、47、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（）个A、12B、18C、24D、308、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RNA上的碱基A为（）A、30%B、35%C、40%D、25%9、某一多肽链共有100个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有（）个？A、600B、300C、297D、59410、已知某转运RNA的一端的三个碱基顺序是GAU，它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码是由下列哪个转录来的（）A、GATB、GAAC、GUAD、CTA答案：A11、信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的（）A、转运RNA中核苷酸的排列顺序B、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序C、核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序D、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序答案：DA、核糖体RNAB、转运RNAC、信使RNAD、氨基酸答案：B12、在遗传信息的转录和翻译过程中，起翻译者作用的是（）13、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