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1、第第4 4章章 基因的表达基因的表达 4.1 4.1基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成讨论：讨论：利用利用已灭绝的生物的已灭绝的生物的DNADNA分子，真的能够使灭绝的分子，真的能够使灭绝的生物复活吗？生物复活吗？电影电影侏罗纪公园侏罗纪公园中恐龙复活的场景中恐龙复活的场景 难以做到，因为难以做到，因为从从DNA到具有各种性状的生物体，需到具有各种性状的生物体，需要极其复杂的要极其复杂的基因表达基因表达及调控过程。及调控过程。房祖名房祖名成龙成龙基因基因控制生物控制生物性状性状蛋白质蛋白质体现者体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。问题：基
2、因是怎样指导蛋白质的合成呢？问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？1、RNA与与DNA的异同的异同核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖DNA:腺嘌呤腺嘌呤脱氧脱氧核苷酸核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧脱氧核苷酸核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脱氧脱氧核苷酸核苷酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧脱氧核苷酸核苷酸RNA:腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸尿尿嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸图图 4-2 DNA和和RNA在化学组成上的区别在化学组成上的区别比较项目比较项目DNADNARNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基结构结构主要存在部位主要存在部位DNA,RNA DNA,RNA 的主要区别的主要区别脱
3、氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖A T C GA T C GA U C GA U C G多为双链结构多为双链结构多为单链结构多为单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质思考： 基因在细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上进行的，细胞核中的基因如何控制细胞质中的蛋白质的合成呢？RNA的种类信使(messenger)(messenger) RNA(mRNA)核糖体 (ribosomal(ribosomal) ) RNA(rRNA)转运(transfer)(transfer) RNA(tRNA)转录遗传信息，是蛋白质翻译的模板氨基酸的运载工具核糖体的组成部分1.组成DNA
4、的脱氧核苷酸有_种，碱基有_种2.组成RNA的核糖核苷酸有_种，碱基有_种3.组成核酸的核苷酸有_种，碱基有_种444485随堂练习随堂练习4.有三个核酸分子，经分析知共有五种碱基，八种核苷酸，四条多核苷酸链，它们是一个DNA分子，两个RNA分子。三个DNA分子。两个DNA分子，一个RNA分子。三个DNA分子。5.噬菌体、烟草花叶病毒、烟草体内核苷酸的种类依次是A.4、4、4 B.4、4、8 C.4、8、8 D.8、8、8A AB B思考： DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？转录的定义： 转录的场所： 转录的模板： 转录的原料： 转录的条件： 转录时的碱基配对转录转录 在细胞核中，以在细
5、胞核中，以DNA的一条的一条链为模板，合成链为模板，合成mRNA的过程的过程细胞核细胞核DNA分子的一条链分子的一条链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶GC、CG、TA、AUAGCGACGGUUDNA转录的过程TC C AG T G C A 1、DNA双链解开, 双链的碱基得以暴露, 以一条链为模板GCGACGGUUARNADNARNA聚合酶转录的过程TC C AG T G C A A2、按碱基互补配对原则(A-U T-A G-C C-G)进行GCGACGGUAURNADNA转录的过程TC C AG T G C A CGACGGUAUGRNADNA转录的过程T
6、C C AG T G C A CGAGUCAUGRNADNA转录的过程TC C AG T G C A GCAUGARNADNA转录的过程TC C AG T G C A CGGUGCAUGA CRNADNA转录的过程TC C AG T G C A GGUGCAUGA CURNADNA转录的过程TC C AG T G C A GGGCAUGA CU GRNADNA转录的过程TC C AG T G C A GGTC C AG T G C A CAUGA CU G GRNADNA转录的过程GTC C AG T G C A CAUGA CU G G形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上RN
7、ADNA转录的过程G项目项目转录转录场所场所模板模板原料原料条件条件碱基配对碱基配对产物产物信息传递信息传递发生时间发生时间小结：转录小结：转录个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程mRNADNA主要在细胞核主要在细胞核DNADNA的一条链的一条链4种核糖核苷酸种核糖核苷酸需要需要RNA聚合酶、聚合酶、ATP等等DNARNA复复 制制转转 录录场场 所所解解 旋旋模模 板板原原 料料酶酶能能 量量碱基配对碱基配对产产 物物复制与转录的区别：复制与转录的区别：细胞核细胞核细胞核细胞核完全解旋完全解旋只解有遗传效应的片段只解有遗传效应的片段DNA的两条链的两条链只有只有DNA的一条链的一条链
8、四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸 DNA解旋解旋酶、酶、DNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶ATPATP AT CG TA GCAU GCTA CG子代子代DNAmRNA、tRNA、rRNA随堂练习：随堂练习： 1构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位位 核苷酸有多少种？碱基有多少种？核苷酸有多少种？碱基有多少种？ A2种种 4种种 B4种种 4种种 C5种种 5种种 D8种种 5种种D 2细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构 层次是层次是 ADNA染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸基
9、因基因 B染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA基因基因 CDNA染色体染色体基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸 D染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸D4、信使、信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项中核苷酸的顺序是由下列哪项决定决定的的 A、转运、转运RNA中核苷酸的排列顺序中核苷酸的排列顺序B、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序C、核糖体上的、核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序核苷酸的排列顺序D、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序分子中脱氧核苷酸的排列顺序D3、DNA和和RNA的区别的区别是是 A、五碳糖不同、五碳糖不同 B、碱基种类不同、碱基种类不同C、空间结构不
10、同、空间结构不同 D、以上都是、以上都是D5下列哪一组物质是下列哪一组物质是RNA的组成成分的组成成分 A脱氧核糖核酸和磷酸脱氧核糖核酸和磷酸 B脱氧核糖、碱基和磷酸脱氧核糖、碱基和磷酸 C核糖、碱基和磷酸核糖、碱基和磷酸 D核糖、嘧啶和核糖、嘧啶和核酸核酸6DNA分子的解旋发生在分子的解旋发生在 过程中过程中 A复制复制 B转录转录 C翻译翻译 D复制和转录复制和转录CD8、以、以“GAATTG”的互补链转录的互补链转录mRNA,则此段则此段mRNA的序列的序列是是 A、GAAUUG B、CTTAAC C、CUUAAC D、GAATTG7果蝇的遗传物质由果蝇的遗传物质由 种核苷酸组成种核苷酸
11、组成 A2 B4 C5 D8BA9一个一个DNA分子可以转录出多少种多少个分子可以转录出多少种多少个 mRNA A一种一个一种一个 B一种多个一种多个 C多种多个多种多个 D无数种无数个无数种无数个C10烟草、烟草花叶病毒、烟草、烟草花叶病毒、T2噬菌体中含有噬菌体中含有 的物质，下列叙述正确的是的物质，下列叙述正确的是 A核酸的种类依次是核酸的种类依次是2、1、2 B核苷酸的种类依次是核苷酸的种类依次是8、5、4 C五碳糖的种类依次是五碳糖的种类依次是2、2、1 D含含N碱基的种类依次是碱基的种类依次是5、4、4D11、如、如图为图为RNA的形成过程示意图，请据图判的形成过程示意图，请据图判
12、断下列说法正确的断下列说法正确的是是 A. 图中存在一段图中存在一段DNA-RNA杂合双链区杂合双链区B. 图中正处于解旋状态，处螺旋重新形成图中正处于解旋状态，处螺旋重新形成C. 图中是编码链，能够编码合成多肽链图中是编码链，能够编码合成多肽链D. 图中处以游离的脱氧核苷酸为原料图中处以游离的脱氧核苷酸为原料A游离在_中的各种_，以_为模板合成具有一定_顺序的_的过程翻译的概念细胞质氨基酸mRNA氨基酸蛋白质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。4种碱基怎么决定蛋白质的20种氨基酸呢？u如果1个碱基决定一个氨基酸，4种碱基只能编码_种氨基酸。思考与讨论4u如果2
13、个碱基决定一个氨基酸，4种碱基最多能编码_种氨基酸。16u如果3个碱基决定一个氨基酸，4种碱基最多能编码_种氨基酸。64u你认为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？至少需要3个碱基科学家通过推测和实验, 最终破解了遗传密码, 得知确实是mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸.信使RNA转运RNA核糖体RNA密码子反密码子氨基酸3种RNA都是转录的产物mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基称为1个密码子tRNA一端能携带氨基酸，另一端的3个碱基称为反密码子密码子密码子20种氨基酸的密码子表AUUACGCmRNA密码子AA U亮氨酸读表方法一种氨基酸有一种或
14、几种密码子, 可由一种或几种tRNA来转运。tRNA种类很多，但一种tRNA只能转运一种氨基酸。tRNA和mRNA都参与了蛋白质的合成过程，但氨基酸的种类和顺序是由_决定的。mRNA一种tRNA只能携带一种氨基酸?一种氨基酸只能由一种tRNA携带?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. A U G G A A G C A U G U C C G A G C A A G C C G解决课文P652.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实 说明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。3.从密码
15、的简并性我们能认识到；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，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（GAUGAC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进化 。翻译的过程AG T AC AA A T UCAUGAUUA细胞质细胞核DNA的一条链mRNA通过_进入到细胞质中，与_结合，形成2个tRNA的结合位点。核孔核糖体mRNA 核糖体UAC甲硫氨酸GG U组氨酸AGGUCACGUmRNACAC色氨酸tRNA识别并转运特定的氨基酸。AGGUCACGUmRNAUAC甲硫氨酸携带甲硫氨酸的tRNA通过碱基互补配对，进入位点1。G
16、G U组氨酸CAC色氨酸AGGUCACGUmRNAGG U组氨酸CAC色氨酸UAC甲硫氨酸两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽携带组氨酸的tRNA通过碱基互补配对进入位点2，甲硫氨酸通过与组氨酸脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。 AGGUCACGUmRNAGG U甲硫氨酸CAC色氨酸组氨酸核糖体沿mRNA移动, 读取下一个密码子。原占据位点1的tRNA离开核糖体, 占据位点2的tRNA进入位点1。一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2 , 继续肽链的合成。 UACAGGUCACGUmRNAGGU甲硫氨酸CAC色氨酸脱水缩合形成三肽随着核糖体的移动，合成的肽链也越来越长，直到遇到终止密码
17、子才停止翻译。组氨酸多肽链合成后, 就从核糖体与mRNA的复合物上脱离, 再经过盘曲折叠形成一定的空间结构, 最终形成具有一定功能的蛋白质分子。基因指导蛋白质的合成动态全过程1.转录: 在_中进行 2.翻译:在_中进行细胞核细胞质翻译是一个快速的过程，一个mRNA分子上可以结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。翻译的特点项目项目翻译翻译场所场所模板模板原料原料条件条件碱基配对碱基配对产物产物信息传递信息传递发生时间发生时间翻译核糖体mRNA20种氨基酸个体生长发育的整个过程多肽链RNA需要酶、ATP、tRNADNARNA项目项目转录转录翻译翻译复制复制场所场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体核
18、糖体模板模板DNADNA的一条链的一条链mRNAmRNA原料原料4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸 2020种氨基酸种氨基酸条件条件需需RNARNA聚合酶、聚合酶、ATPATP等等需要酶、需要酶、ATPATP、tRNAtRNA碱基配对碱基配对A-U T-A A-U T-A G-C C-GG-C C-GA-U U-A A-U U-A G-C C-GG-C C-G产物产物mRNAmRNA多肽链多肽链信息传递信息传递RNARNA蛋白质蛋白质发生时间发生时间个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程转录、翻译与DNA复制的比较主要在细胞核DNA的二条链4种脱氧核苷酸需解旋酶、DNA聚合酶、ATP等A-T
19、 T-A G-C C-GDNA亲代DNA子代DNA细胞分裂间期DNA mRNA数量关系DNA（基因）转录信使RNA蛋白质（性状）（遗传信息）脱氧核苷酸序列（遗传密码）核糖核苷酸序列氨基酸的序列翻译转移RNA6a个碱基（3a对）三个碱基决定一个氨基酸3a个碱基a个氨基酸6：3：1B个1/2 B个1/6 B个一条链作模板碱基互补配对例1: 填表比较比较 DNADNA中的中的碱基数、碱基数、脱氧核脱氧核苷酸数苷酸数 mRNAmRNA中的中的碱基碱基数数 蛋白蛋白质中质中的氨的氨基酸基酸数数 蛋白蛋白质中质中的肽的肽链数链数 蛋白蛋白质中质中的肽的肽键数键数 缩合缩合失去失去的水的水分子分子数数 数目
20、数目 6n6n 3nnmn-mn-m巩固练习例4 请说出“细胞核、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、遗传信息、密码子、氨基酸、蛋白质、生物性状”之间的关系 染色体存在于_中，染色体是_的主要载体，同时也是_的主要载体。基因是具有_的DNA片段，决定_的基本单位。每个DNA分子含有许多基因，而每个基因是由成百上千个_组成。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表着_，通过_， DNA上的遗传信息就传递给信使RNA。信使RNA上三个相邻的碱基叫一个_，一个密码子决定一个_。以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具，以碱基互补配对为原则，把氨基酸一个个地连接起来，合成为具有一定氨基酸顺序的_。通过蛋白质，使
21、_得以体现。细胞核DNA基因遗传效应生物性状脱氧核苷酸遗传信息转录密码子氨基酸蛋白质生物性状例5 下图表示（基因）控制蛋白质合成的过程，分析回答：（）图中标出的碱基符号，包括了种核苷酸。（）双链中，链为模板链；密码子存在于_链上。（）如合成的多肽链共含有个氨基酸，则控制其合成的基因中至少含有个脱氧核苷酸。8306例6下图是蛋白质合成示意图，请据图回答：（）转录的模板链的相应碱基顺序是（）翻译的场所是 ，翻译的模板是 _，运载氨基酸的工具是 _，翻译后的产物是_（）遗传物质主要分布在 _中，也有一部分分布在_中。TACCGAAGAAAG核糖体蛋白质细胞核细胞质mRNAtRNA例2：一条信使RNA
22、有30个碱基，其中A和G有12个，则转录成该信使RNA的一段DNA分子中应有C和T的个数以及翻译合成一条多肽链脱去的水分子数分别是A30、10B18、9C12、10D30、9解题步骤： 1把文字信息转化成图像信息DNA中，C+T302求氨基酸数mRNA上，三个相邻的碱基决定一个氨基酸，因此氨基酸数为：30/3=103求一条多肽链脱去的水分子数： 1019D例3 在一个DNA分子中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46，其中一条链的碱基中28是腺嘌呤，22是胞嘧啶，求：由它转录的mRNA中，腺嘌呤与胞嘧啶分别占mRNA碱基总数的（）A22% 28% B23% 27% C26% 24% D54% 6%解题步骤： 1把文字信息转化成图像信息2运用规律求解AmRNAT54%28%26%CmRNAG46%22%24%C