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1、第四章第四章 基因的表达基因的表达第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成生命的图案，扑朔迷离；生命的图案，扑朔迷离；从信息到物质，从蓝图到现实，从信息到物质，从蓝图到现实，繁复、简约，粗放、精细，繁复、简约，粗放、精细，是谁创造出，如此的和谐与统一？是谁创造出，如此的和谐与统一？ 现实生活中，我们能不能像电影现实生活中，我们能不能像电影侏罗纪公园侏罗纪公园中描中描述的那样，利用恐龙的述的那样，利用恐龙的DNA使恐龙复活呢？使恐龙复活呢？ 基因基因肤色肤色眼皮单双眼皮单双血型血型有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排列线性排
2、列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问题：问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？基因是怎样指导蛋白质的合成呢？第1节 基因指导蛋白质的合成DNA主要在主要在细胞核细胞核蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质在细胞质( (核核糖体糖体) )进行进行指导指导通过通过RNA问题：问题： 2、为什么、为什么RNA适于做适于做DNA的信使呢？的信使呢？ 1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？DNA和和RNA的比较的比较 阅读阅读P62P626363，讨论思考：，讨论思考： RNA与与DN
3、A在结构上有哪些在结构上有哪些相似？有哪些不同？相似？有哪些不同？比较比较RNA与与DNA结构的不同结构的不同 比较项目DNARNA结 构基本单位五碳糖含氮碱基功能主要存在部位脱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核 糖糖A T C GA U C G通常双螺旋结构通常双螺旋结构一般单链结构一般单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质遗传信息的储存、传遗传信息的储存、传递、表达递、表达RNA的种类和功能的种类和功能DNA上的遗传信息传递到上的遗传信息传递到mRNA的过程叫转录的过程叫转录信使信使RNA：也叫：也叫mRNA，遗传，遗传 信息传递的媒介；信息传递的媒介；转运转运RNA：也
4、叫：也叫tRNA，转运，转运 氨基酸的工具；氨基酸的工具；核糖体核糖体RNA：也叫：也叫rRNA，与，与 蛋白质构成核糖体。蛋白质构成核糖体。DNA的遗传信息是如何转录给的遗传信息是如何转录给RNA的？的？ 1.1.转录在哪里进行？转录在哪里进行？ 2.2.转录的模板是什么？转录的模板是什么？ 3.3.转录的原料是什么？转录的原料是什么？ 4.4.参与转录的有哪些酶？各有什么作用？参与转录的有哪些酶？各有什么作用？ 5.5.转录分成哪几个步骤？如何进行？转录分成哪几个步骤？如何进行？ 6.6.转录的结果是什么？转录的结果是什么？阅读阅读P63 P63 图图4-44-4，讨论：，讨论：AG T
5、AC A A A T AGCUGACGGUUU转录的过程转录的过程游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC
6、 A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA想一想：想一想：DNA复制与转录有什么相同与差别？复制与转录有什么相同与差别？复制复制转录转录场所场所模板模板原料原料酶酶能量能量碱基配对碱基配对产物产物遗传信息遗传信息传递方向传递方向细胞核细胞核细胞核细胞核DNA的两条链的两条链只有只有DNA的一条链的一条链4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶ATPATP子代子代DNAm
7、RNAGC、CG、TA、GC、CG、TA、 A T亲代亲代DNA到子代到子代DNADNA到到mRNA1.对于下列图解，正确的说法有（对于下列图解，正确的说法有（ ）表示表示DNA复制的过程复制的过程 表示表示DNA转录过程转录过程 共有共有5种碱基种碱基 共有共有8种核苷酸种核苷酸 共有共有5种种核苷酸核苷酸 A均代表一种核苷酸均代表一种核苷酸A. B. C. D.C课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习： 1构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位 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
8、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D3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、嘧啶和核酸核糖、嘧啶和核酸4DNA分子的解旋发生在分子的解旋发生在 过程中过程中
9、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CD5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组成 A2 B4 C5 D8B6一个一个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C7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
10、类依次是碱基的种类依次是5、4、4D 8.某某DNA片段所转录的片段所转录的mRNA中中U28%，A18%，则这个，则这个DNA片段中片段中T和和G分别占（分别占（ ）。）。A.46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%B课堂练习课堂练习二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 游离在细胞质中的各种氨基酸，游离在细胞质中的各种氨基酸，以以mRNA为模板，合成具有一定氨基为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做酸顺序的蛋白质的过程叫做遗传信息遗传信息的翻译的翻译。阅读阅读P64P64，思考：，思考： 什么是遗传信息的翻译？什么是遗传信息的翻译？二、遗传信息的翻
11、译二、遗传信息的翻译核糖体核糖体GAGUC A UGCmRNA问题思考问题思考 转录得到的转录得到的RNA仍是碱基序列，而仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？量和排列顺序呢？在细胞质中在细胞质中mRNA怎样指导蛋白质的合成？怎样指导蛋白质的合成？mRNA：碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序蛋白质：蛋白质：氨基酸的数量氨基酸的数量排列顺序排列顺序种类种类决定决定决定决定决定决定?种种?种种4种种20种种讨论：讨论：一个碱基决定一个氨基酸，一个碱基决定一个氨基酸，41
12、 = 4二个碱基决定一个氨基酸，二个碱基决定一个氨基酸，42 = 16三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，43 = 642、碱基与氨基酸的对应关系、碱基与氨基酸的对应关系UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子3 3、密码子、密码子 密码子：密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的上决定一个氨基酸的三个相邻的 碱基碱基 密码子总数一共是密码子总数一共是 种，其中种，其中3 3种种是终止密码子，所以决定氨基酸的密码子一是终止密码子，所以决定氨基酸的密码子一共有共有 种。种。 所有生物的密码子是所有生物的密码子是 的。的。61616464 一种密码子
13、决定一种氨基酸，但一种氨基一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由酸可以由 不同的密码子决定。不同的密码子决定。 相同相同1 1种或几种种或几种观察这张密码子表，你有什么发现？观察这张密码子表，你有什么发现？讨论思考讨论思考1.mRNA碱基序列为碱基序列为AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG,则有多少个密码子？相应的氨基酸序系列是什么？则有多少个密码子？相应的氨基酸序系列是什么？2.地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子，这个事实说明地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子，这个事实说明了什么？了什么？3.一种氨基酸可能有几个密码子，这种现象叫密码子的简并。一种氨基酸可能有几个密
14、码子，这种现象叫密码子的简并。密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸脯氨酸丝氨酸丝氨酸赖氨酸赖氨酸脯氨酸脯氨酸 生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源，生命在本生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源，生命在本质上是统一的。质上是统一的。 增强密码容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，增强密码容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性， 可能并不会改变其对应的氨基酸。可能并不会改变其对应的氨基酸。保证翻译的速度：当某种氨基酸使用频率高时，几
15、种不同的密码子都编保证翻译的速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编 码一种氨基酸可以保证翻译的速度码一种氨基酸可以保证翻译的速度 。 在在tRNA上与上与mRNA的密码子互补配对的的密码子互补配对的3 3个碱基叫反密码子。个碱基叫反密码子。1种种转运转运RNA（tRNA）只能识别并转运只能识别并转运1 1种氨基酸。种氨基酸。tRNA的种类：的种类：61种（因为决定氨基酸的密码子有种（因为决定氨基酸的密码子有6161种）种）搬运工搬运工-转运转运RNA（tRNA）A U G G AUA U C？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体tRNA作用作用UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质
16、细胞质中的细胞质中的mRNAUCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体核糖体mRNA mRNA 与核糖体结合与核糖体结合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 tRNA tRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNA tRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位置相应位置 UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天
17、门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合缩合缩合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动. . 另一个另一个 tRNA tRNA 上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对. . UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 t
18、tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质小结：小结：细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸ATP、酶、酶 、转运转运RNA（tRNA）GC、CG、mRNA蛋白质蛋白质转 录翻 译定 义在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程场 所细胞核细胞质的核糖体模 板DNA的一条链信使RNA信息传递的方向DNAmRNAmRNA蛋
19、白质原 料含A、U、C、G的4种核苷酸合成蛋白质的20种氨基酸产 物信使RNA有一定氨基酸排列顺序的蛋白质实 质是遗传信息的转录是遗传信息的表达复制、转录和翻译的比较复制、转录和翻译的比较比较项目复制 转录 翻译场 所 细胞核 细胞核细胞质模 板DNA的两条链DNA的一条链 mRNA酶解旋酶，DNA聚合酶等解旋酶，RNA聚合酶等多种酶能 量 ATP ATPATP原 料4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸氨基酸产 物子代DNA mRNA 多肽链碱基配对A-T T-AG-C C-GA-U T-AG-C C-GA-U U-AG-C C-G 1.DNA复制，转录和翻译后所形成复制，转录和翻译后所形成的产物分
20、别是（的产物分别是（ ） ADNA，RNA，蛋白质蛋白质 BDNA，RNA和氨基酸和氨基酸 CRNA，DNA和核糖和核糖 DRNA，DNA和蛋白质和蛋白质 课堂练习课堂练习A2. 已知已知tRNA一端的三个碱基是一端的三个碱基是CUA，则此则此tRNA运载的氨基酸是（运载的氨基酸是（ ）A亮氨酸亮氨酸 B天冬氨酸天冬氨酸 C丙氨酸丙氨酸 D缬氨酸缬氨酸A课堂练习课堂练习练一练练一练 右图是基因控制蛋白质合成右图是基因控制蛋白质合成的示意图，请根据图示回答问题：的示意图，请根据图示回答问题： （1 1）填写图中号码所示物质或结构的名称：）填写图中号码所示物质或结构的名称： _ _ _ _ _ _
21、 （2 2）图中恰好位于内的三个氨基酸分别是（查密码子表）图中恰好位于内的三个氨基酸分别是（查密码子表）_ 。（3 3）合成的过程在遗传学上叫做）合成的过程在遗传学上叫做_。进入细胞质。进入细胞质后，与后，与 _ _结合起来。结合起来。 (4) (4)如本图所示，储存在如本图所示，储存在_分子中的遗传信息最终传递分子中的遗传信息最终传递给给_分子，并通过代谢得以表达。分子，并通过代谢得以表达。 mRNAtRNADNA核糖体核糖体甲硫氨酸甲硫氨酸 丙氨酸丙氨酸 丝氨酸丝氨酸转录转录核糖体核糖体DNA蛋白质蛋白质4课堂练习课堂练习： 1DNA复制、转录、翻译分别形成复制、转录、翻译分别形成 ADN
22、A、RNA、蛋白质、蛋白质 BRNA、DNA、多肽、多肽 CRNA、DNA、核糖体、核糖体 DRNA、DNA、蛋白质、蛋白质A 2遗传密码位于遗传密码位于 A蛋白质分子上蛋白质分子上 BDNA分子上分子上 CRNA分子上分子上 D信使信使RNA分子上分子上D3. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( ) A198个 B199个 C200个 D201个B基因中碱基数：基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数中碱基数：蛋白质中氨基酸数6 ： 3 ： 14若某肽链的第一个氨基酸的密码子为若某肽链的第一个氨基酸的密码子为AUG， 那么控制这个氨基酸的那
23、么控制这个氨基酸的DNA模板链上相应的模板链上相应的 三个碱基的顺序应为三个碱基的顺序应为 AUAC BAUG CATG DTACDD5一个转运一个转运RNA的的3个碱基为个碱基为CGA，此，此RNA 运载的氨基酸是运载的氨基酸是 A酪氨酸（酪氨酸（UAC） B谷氨酸（谷氨酸（GAG） C精氨酸（精氨酸（CGA） D丙氨酸（丙氨酸（GCU）6一条多肽链中有氨基酸一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成个，则作为合成 该多肽的模板信使该多肽的模板信使RNA和用来转录信使和用来转录信使RNA 的的DNA分子分别至少要有碱基多少个分子分别至少要有碱基多少个 A3000个和个和3000个个 B100
24、0个和个和2000个个 C3000个和个和6000个个 D2000个和个和4000个个C基因中碱基数：基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数中碱基数：蛋白质中氨基酸数6 ： 3 ： 17A. 46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212(A1 T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)%(G1C1)%= (G2+C2)%= (G总+C总)%AmUmGmCmmRNA= (Am+Um)%= (Gm+Cm)%A密码子精氨酸氨基酸tRNAGmRNAGGDNA双链8根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：规律，在下面表格数码中填入相应的字母： CCCAAT C GU C G