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1、关于基因的表达转录和翻译现在学习的是第1页，共59页4.1 基因指导蛋白质的合成第四章第四章 基因的表达基因的表达现在学习的是第2页，共59页基因基因蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译信使信使RNA？（主要在细胞核主要在细胞核）（细胞质中的核细胞质中的核糖体糖体）为什么为什么RNA适合作适合作DNA的信使呢？的信使呢？现在学习的是第3页，共59页DNA 全称：脱氧核糖核酸 基本单位：脱氧(核糖)核苷酸含氮碱基含氮碱基P脱氧脱氧核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸 DNA分子中分子中遗传信息遗传信息
2、储存在储存在脱氧核苷酸排列顺序脱氧核苷酸排列顺序中中。A G C T 四种碱基四种碱基现在学习的是第4页，共59页 全称：核糖核酸 基本单位：核糖核苷酸含氮碱基含氮碱基P核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤核糖核苷酸核糖核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤核糖核苷酸核糖核苷酸胞嘧啶胞嘧啶核糖核苷酸核糖核苷酸尿嘧啶尿嘧啶核糖核苷酸核糖核苷酸RNA中的核糖核苷酸顺序也可以储存遗传信息中的核糖核苷酸顺序也可以储存遗传信息，适宜，适宜作作DNA的信使。的信使。A G C U 四种碱基四种碱基RNA现在学习的是第5页，共59页DNARNA 组成元素 基本单位 化学组成 结构 C、H、O、N、PC、H、O、N、P脱氧核苷酸脱氧核苷酸（4种
3、）种）核糖核苷酸核糖核苷酸（4种）种）一分子磷酸一分子磷酸脱氧核糖脱氧核糖A、T、C、G 一分子磷酸一分子磷酸核糖核糖A、U、C、G规则的规则的双螺旋双螺旋结构结构 一般为一般为单链单链结构结构DNADNA与与RNARNA的比较的比较现在学习的是第6页，共59页练习练习1、人体中含有、人体中含有( )种核酸：种核酸： ; ( )种核苷酸种核苷酸 ; ( )种碱基种碱基 。2、DNA和和RNA在化学组成上有哪些区别（在化学组成上有哪些区别（ ） A.磷酸磷酸 B.碱基碱基 C.五碳糖五碳糖 D.碱基和五碳糖碱基和五碳糖2 2DNADNA和和RNARNA8 84 4种脱氧核苷酸、种脱氧核苷酸、4
4、4种核糖核苷酸种核糖核苷酸5 5A G C T UA G C T UD D现在学习的是第7页，共59页DNA分子分子（双链）（双链） RNA（单链）（单链）现在学习的是第8页，共59页A A G A A A G T T DNAmRNAA A G A A A G U U T T C T T T C A A 模板链模板链碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：A-U T-A C-G（G-C）非模板链非模板链现在学习的是第9页，共59页为什么为什么RNA适合作适合作DNA的信使？的信使？1 1、结构相似结构相似，都可以储存遗传信息；，都可以储存遗传信息；2 2、RNARNA多为多为单链单链结构，结构，较
5、短较短，可通过核孔。，可通过核孔。 RNA的种类：的种类：1、信使、信使RNA（mRNA）2、转运、转运RNA（tRNA）3、核糖体、核糖体RNA（rRNA）转录现在学习的是第10页，共59页RNA的种类和功能的种类和功能种类种类英文缩写英文缩写形状形状功能功能信使信使RNARNA转运转运RNARNA核糖体核糖体RNARNAmRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA作为翻译的作为翻译的模板模板携带氨基酸携带氨基酸与蛋白质、与蛋白质、MgMg2+2+组成核糖体组成核糖体三叶草形三叶草形现在学习的是第11页，共59页2. 转录的过程转录的过程1. 转录的定义转录的定义 在在细胞核细胞核中，以
6、中，以DNA的的一条链一条链为模板为模板合成合成RNA的过程。的过程。转录可以分为几个步骤？转录可以分为几个步骤？转录现在学习的是第12页，共59页一段一段DNADNA双双链解开链解开，碱，碱基得以暴露基得以暴露游离核糖核苷游离核糖核苷酸与酸与DNADNA一条一条链进行链进行碱基碱基互补配对互补配对新结合的核糖核新结合的核糖核苷酸苷酸连接连接到正到正在合成的在合成的mRNAmRNA分子上分子上合成的合成的mRNAmRNA分分子从子从DNADNA链上链上释放释放， DNADNA双双链恢复链恢复解旋解旋碱基互补配对碱基互补配对连接连接(RNA聚合酶聚合酶)释放释放转录现在学习的是第13页，共59页
7、TCATG A TT AAG T AC A A A T 转录的过程：转录发生在转录的过程：转录发生在细胞核细胞核中中 （一段一段DNADNA双链解旋双链解旋）转录现在学习的是第14页，共59页AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU只有只有一条链（模板链）一条链（模板链）作为作为模板模板转录现在学习的是第15页，共59页AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T 原料：原料：一个个游离的一个个游离的核糖核苷酸核糖核苷酸转录现在学习的是第16页，共59页AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T RNARNA聚合酶聚合酶将将核糖核苷酸
8、核糖核苷酸连接起来（连接起来（碱基互补配对碱基互补配对原则）原则）RNA 聚合酶聚合酶现在学习的是第17页，共59页AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T RNARNA聚合酶聚合酶沿着沿着DNADNA移动移动（单向（单向）转录现在学习的是第18页，共59页GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T RNARNA聚合酶聚合酶沿着沿着DNADNA移动移动（单向（单向）转录现在学习的是第19页，共59页GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键转录现在学习的是第20页，共5
9、9页GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录现在学习的是第21页，共59页GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录现在学习的是第22页，共59页GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录现在学习的是第23页，共59页GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录现在学习的是第24页，共59页GGCG
10、GU UAU UA U CAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录现在学习的是第25页，共59页GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来DNARNA转录现在学习的是第26页，共59页（1）定义：）定义：（2）场所：）场所：（3）模板）模板: （4）原料：）原料：（5）其他条件：）其他条件：（6）碱基配对：）碱基配对：（7）产物：）产物：（8）意义：）意义：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNA的的过程。过程。主要是细胞核
11、主要是细胞核DNADNA的的一条链一条链4 4种种核糖核苷酸核糖核苷酸ATPATP、酶、酶( (解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶等聚合酶等) )A-UA-U、T-AT-A、C-GC-G、G-CG-CmRNAmRNA将将DNADNA的遗传信息传递给的遗传信息传递给RNARNA一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录（线粒体、叶绿体）（线粒体、叶绿体）tRNAtRNA、rRNArRNA现在学习的是第27页，共59页DNA复制转录场所解旋模板原料酶能量碱基配对产物细胞核细胞核细胞核细胞核DNA的两条链的两条链DNA的一条链的一条链每个位点都有解开每个位点都有解开有遗传效应的片段解开有遗传效应的片段解开
12、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ATPATPAT, CG AU,TA,CG,GC DNAmRNA现在学习的是第28页，共59页1、DNA分子复制与遗传信息转录的相同之处（分子复制与遗传信息转录的相同之处（ ）A 利用的模板都相同利用的模板都相同 B 利用的原料都相同利用的原料都相同C 所利用的酶都相同所利用的酶都相同 D 都遵循碱基互补配对原则都遵循碱基互补配对原则2、DNA的复制、转录和蛋白质合成分别发生在（的复制、转录和蛋白质合成分别发生在（ ） A 细胞核细胞核 细胞质细胞质 核糖体核糖体 B
13、细胞核细胞核 细胞核细胞核 核糖体核糖体 C 细胞质细胞质 核糖体核糖体 细胞核细胞核 D 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核糖体核糖体DB现在学习的是第29页，共59页3、在双链、在双链DNA中，已知其中一条链（中，已知其中一条链（A+G）/（T+C）=0.4，那么以它的互补链为模板，转录成的，那么以它的互补链为模板，转录成的mRNA中中（A+G）/（U+C）应是（）应是（ ）A 2.5 B 1 C 0.4 D 1.25C A A T C T A T A G T T A G A T A T CDNA U U A G A U A U CmRNA现在学习的是第30页，共59页AG T AC A A
14、A T UCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质细胞核细胞核核孔核孔信使信使RNARNA（mRNAmRNA）通过通过核孔核孔从细胞核中出来，到细胞质中。从细胞核中出来，到细胞质中。现在学习的是第31页，共59页UCAUG A UUAmRNA二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译蛋蛋白白质质碱基序列碱基序列氨基酸氨基酸序列序列翻翻 译译现在学习的是第32页，共59页碱基与氨基酸之间的关系是怎样的呢？碱基与氨基酸之间的关系是怎样的呢？组成生物体蛋白质的氨基酸有组成生物体蛋白质的氨基酸有20种种，RNA含有含有4种碱基种碱基（AGCU），），4种碱基如何决定种碱基如何决定20种氨基酸种氨基酸?1、如
15、果、如果1个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸4 1=4种种2、如果、如果2个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸3、如果、如果3个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸4 4=16种种4 4 4 =64种种4、如果、如果4个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸256种种至少要至少要3个碱基决定个碱基决定1个氨基酸个氨基酸推测推测现在学习的是第33页，共59页1961年，英国的克里克和同事用实验证明：年，英国的克里克和同事用实验证明：mRNA上上3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1个氨基酸个氨基酸，每三个这样的碱基称作一个每三个这样的碱基称作一个密码子密码子。 A U G G C C
16、U A GmRNA 1967年，科学家将年，科学家将20种氨基酸的密码全部破译种氨基酸的密码全部破译，将其编制成，将其编制成密码子表密码子表。实验证据实验证据现在学习的是第34页，共59页大行大行小行小行列列现在学习的是第35页，共59页 密码子总共有多少个？密码子总共有多少个？ 能编码氨基酸的密码子有多少个？能编码氨基酸的密码子有多少个？思考：思考：2. 终止密码子终止密码子有几个？编码氨基酸吗？有几个？编码氨基酸吗？4. 一种氨基酸是不是只由一种密码子编码？一种氨基酸是不是只由一种密码子编码？3. 起始密码子起始密码子有几个？编码氨基酸吗？有几个？编码氨基酸吗？现在学习的是第36页，共59
17、页 密码子总共有密码子总共有64个，但能编码氨基酸的密个，但能编码氨基酸的密 码子码子只有只有61个个。2. 三个终止密码子三个终止密码子（UAA、UAG、UGA） 不编码氨基酸不编码氨基酸3. 两个起始密码子两个起始密码子（AUG、GUG） 编码氨基酸编码氨基酸4. 一种氨基酸一种氨基酸可以由可以由多个密码子多个密码子编码。编码。密码子的简并性密码子的简并性5. 地球上几乎所有的生物体都地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子共用一套密码子增强密码子的容错性；增强密码子的容错性； 保证翻译的速度保证翻译的速度现在学习的是第37页，共59页“搬运工搬运工”tRNA的结构的结构携带氨基酸部分携带氨
18、基酸部分tRNA的特性：的特性：一种一种tRNA只能识别转运一种只能识别转运一种氨基酸。氨基酸。一种氨基酸是否只由一种一种氨基酸是否只由一种tRNA来转运呢？来转运呢？ A C U(与与密码子密码子互补配对互补配对)现在学习的是第38页，共59页U A CAC UAUG转运转运 RNA（tRNA）氨基酸氨基酸甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸现在学习的是第39页，共59页U A CAC UAUG氨基酸与转运氨基酸与转运RNA结合，这个过程要结合，这个过程要消耗能量消耗能量。反密码子反密码子甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸现在学习的是第40页，共59页ACGUG A
19、 UUAmRNA细胞质细胞质 核糖体核糖体UACACUAUG甲硫甲硫氨酸氨酸天冬氨天冬氨酸酸异亮异亮氨酸氨酸现在学习的是第41页，共59页ACGUG A UUAU A CAC U 核糖体核糖体mRNA与核糖体结合与核糖体结合 翻译的过程翻译的过程甲硫甲硫氨酸氨酸天冬氨天冬氨酸酸现在学习的是第42页，共59页ACGUG A UUAU A CAC U甲硫甲硫氨酸氨酸天冬氨天冬氨酸酸AUG异亮异亮氨酸氨酸tRNA上的上的反密码子反密码子与与 mRNA上的上的密码子密码子互补配对互补配对12现在学习的是第43页，共59页U A CAC UAUGACGUG A UUA 两个氨基酸分子两个氨基酸分子脱水缩
20、合脱水缩合12甲硫甲硫氨酸氨酸天冬氨天冬氨酸酸异亮异亮氨酸氨酸肽键肽键现在学习的是第44页，共59页ACGUG A UUAU A CAC UAUG核糖体沿着核糖体沿着 mRNA移动，另一个移动，另一个 tRNA上的上的反反密码子密码子与与mRNA上的上的密码子密码子互补互补配对配对12甲硫甲硫氨酸氨酸天冬氨天冬氨酸酸异亮异亮氨酸氨酸现在学习的是第45页，共59页ACGUG A UUAUA CAC UAUG一个个氨基酸分子脱水缩合成多肽链一个个氨基酸分子脱水缩合成多肽链12甲硫甲硫氨酸氨酸天冬氨天冬氨酸酸异亮异亮氨酸氨酸现在学习的是第46页，共59页ACGUG A UUAU A CAC UAUG
21、tRNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸12甲硫甲硫氨酸氨酸天冬氨天冬氨酸酸异亮异亮氨酸氨酸现在学习的是第47页，共59页ACGUG A UUAU A CAC UAUG以以mRNA为模板形成有一定氨基酸顺序的多肽链；为模板形成有一定氨基酸顺序的多肽链；mRNA 和多肽链被释放到细胞质中和多肽链被释放到细胞质中甲硫甲硫氨酸氨酸天冬氨天冬氨酸酸异亮异亮氨酸氨酸现在学习的是第48页，共59页基因的表达过程基因的表达过程现在学习的是第49页，共59页（1）定义：）定义：（2）场所：）场所：（3）模板）模板: （4）原料：）原料：（5）条件：）条件：（6）密码子：）密码子：（7）产物：）
22、产物：（8）意义：）意义： 游离在细胞质中的各种氨基酸，以游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA氨基酸氨基酸模板、原料、模板、原料、ATP（能量）、酶（能量）、酶mRNA上上决定一个氨基酸的三个相邻碱基决定一个氨基酸的三个相邻碱基多肽链多肽链使使DNA的遗传信息最终得以表达的遗传信息最终得以表达二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译现在学习的是第50页，共59页DNA复制复制 转录转录 翻译翻译场所场所模板模板原料原料条件条件碱基互补碱基互补配对原则配对原则产物产物 细
23、胞核细胞核 细胞核细胞核 细胞质细胞质DNA的的 两两条链条链DNA的的 一一条链条链mRNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸 氨基酸氨基酸能量、酶能量、酶能量、酶能量、酶能量、酶能量、酶A-T T-AG-C C-GA-U T-AG-C C-G密码子与密码子与 反反密码子密码子2个子代个子代DNA1个个mRNA多肽链多肽链（先合成肽链，然后在内质网、高尔基体加工成蛋白质）（先合成肽链，然后在内质网、高尔基体加工成蛋白质）A-U U-AG-C C-G现在学习的是第51页，共59页区分：遗传信息、密码子、反密码子（定位） 遗传信息：遗传信息： 密码子：密码子： 反密码子：反密码子：一般指一
24、般指DNADNA分子中的脱氧核苷酸序列（碱基序列）分子中的脱氧核苷酸序列（碱基序列）mRNAmRNA分子上相邻的三个碱基决定分子上相邻的三个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，这样的三个碱基叫做这样的三个碱基叫做1 1个密码子。个密码子。tRNAtRNA分子一端的三个碱基，可以和分子一端的三个碱基，可以和mRNAmRNA上的上的密码子互补配对，这三个碱基叫做反密码子。密码子互补配对，这三个碱基叫做反密码子。现在学习的是第52页，共59页翻译是一个快速的过程：翻译是一个快速的过程：一个一个mRNA可以可以结合多个核结合多个核糖体糖体；同时合成多条肽链；同时合成多条肽链少量少量mRNA就可以迅速合成
25、就可以迅速合成大量蛋白质大量蛋白质 肽链合成后，脱离核糖体与肽链合成后，脱离核糖体与mRNA的复合物的复合物，然后被加工成具有特定结构和功能的蛋白质。，然后被加工成具有特定结构和功能的蛋白质。（核糖体（核糖体-内质网内质网-高尔基体）高尔基体）二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译现在学习的是第53页，共59页基因基因 蛋白质蛋白质(体现性状体现性状)(细胞核细胞核)(细胞质细胞质)信使信使RNA转录转录翻译翻译基因表达的过程包括：基因表达的过程包括：转录转录 翻译翻译总结：总结： 遗传信息遗传信息（DNA碱基序列碱基序列） 密码子密码子（mRNA的碱基序列的碱基序列） 特定的特定的氨基酸序列氨
26、基酸序列决定决定决定决定现在学习的是第54页，共59页A A G A A A G T T DNAmRNAA A G A A A G U U T T C T T T C A A 模板模板DNA（基因）碱基数、（基因）碱基数、mRNA碱基数以及氨基酸数之碱基数以及氨基酸数之间的关系：间的关系：赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸缬氨酸缬氨酸DNA（基因）碱基数：（基因）碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数碱基数：氨基酸数= 6：3：1计计算算现在学习的是第55页，共59页1、一条多肽链中有氨基酸、一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽个，则作为合成该多肽链模板的链模板的mRNA和基因中分别有碱基和基因中
27、分别有碱基个和个和 个个2、一段、一段mRNA有有60个碱基，其中个碱基，其中A有有15个，个，G有有25个，个，那么转录那么转录mRNA的的DNA片段共有片段共有T和和C多少个？多少个？300060003、一段原核生物的、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有通过翻译可合成一条含有21个肽键个肽键的多肽，则合成这段多肽需要的的多肽，则合成这段多肽需要的tRNA个数以及此个数以及此mRNA分分子至少含有的碱基个数依次为（子至少含有的碱基个数依次为（ ） A63 21 B66 22 C22 66 D21 66 60C现在学习的是第56页，共59页 4、下表是、下表是DNA分子遗传信息的表达
28、过程。已知氨基酸及其对应的遗传密码子如下组氨酸分子遗传信息的表达过程。已知氨基酸及其对应的遗传密码子如下组氨酸(CAC)、苏氨酸苏氨酸(ACG)、赖氨酸、赖氨酸(AAG)、半胱氨酸、半胱氨酸(UGC)、缬氨酸、缬氨酸(GUG)、苯丙氨酸、苯丙氨酸(UUC) ：从左至右：从左至右： (1)第一个氨基酸的名称是第一个氨基酸的名称是 。 (2)DNA链前三个碱基序列是链前三个碱基序列是 。 (3)信使信使RNA最后三个碱基序列是最后三个碱基序列是 。 DNADNAC CT TT TC C信使信使RNARNA转运转运RNARNAA AC CG G氨基酸氨基酸缬氨酸缬氨酸半胱氨酸半胱氨酸ACGAAG现在学习的是第57页，共59页5、基因、遗传信息和密码子分别是指、基因、遗传信息和密码子分别是指 ( ) 信使信使RNA上核苷酸的排列顺序上核苷酸的排列顺序 基因中脱氧核苷酸的排列顺序基因中脱氧核苷酸的排列顺序 DNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基上决定氨基酸的三个相邻的碱基 信使信使RNA上决定氨基酸的上决定氨基酸的3个相邻的碱基个相邻的碱基 转运转运RNA上一端的上一端的3个碱基个碱基 有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段 A B C D现在学习的是第58页，共59页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第59页，共59页