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1、第四节 基因的表达第1页，本讲稿共65页第四节第四节遗传信息的表达遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成和蛋白质的合成第2页，本讲稿共65页一、一、RNA RNA 核糖核酸核糖核酸1）、基本组成单位：）、基本组成单位：2）、结构特点：单链）、结构特点：单链核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸磷酸磷酸AGCU核糖核核糖核苷苷酸酸元素组成：元素组成：C、H、O、N、P第3页，本讲稿共65页DNARNA结构结构基本单位基本单位五碳糖五碳糖碱基碱基分布分布分子大小分子大小双双螺旋结构螺旋结构单单链链结构结构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糖核糖A A、G G、C C、T TA A、G G、C
2、 C、U U3 3）.DNA.DNA与与RNARNA的比较的比较主要在细胞主要在细胞核核细胞细胞质质很大很大较小较小第4页，本讲稿共65页运载氨运载氨基酸基酸参与核糖参与核糖体构成体构成指导蛋白指导蛋白质合成质合成mRNArRNAtRNA第5页，本讲稿共65页4）RNA的种类的种类信使信使RNA（mRNA）：）：转运转运RNA(tRNA)：核糖体核糖体RNA(rRNA)：行使传达行使传达DNA上的遗传信息的上的遗传信息的功能。功能。把氨基酸运送到核糖体，使之按把氨基酸运送到核糖体，使之按照照mRNA的信息指令连接起来，形的信息指令连接起来，形成蛋白质。成蛋白质。核糖体的重要成分。核糖体的重要成
3、分。第6页，本讲稿共65页构成人体的核酸有两种，构成人体核酸的基本单位核苷酸有（）A.2种B.4种种C.5种D.8D.8种D问题：问题：DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？的呢？第7页，本讲稿共65页1 1、转录概念：、转录概念：指以指以DNA的的一条链一条链为模板，为模板，按照碱基互补配对原则，合按照碱基互补配对原则，合成成mRNA的过程。的过程。二、二、DNADNA的转录的转录第8页，本讲稿共65页TCATG A TT AAG T AC A A A T 2、转录过程AG T AC A A A T TCATG A TT ADNA解旋，通过解旋，通过解旋酶解旋酶打开氢键
4、。打开氢键。要转录啦！要转录啦！第9页，本讲稿共65页以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNADNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T UUGGACUGCUGAU第10页，本讲稿共65页AG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNA与与RNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AU；TA；CG；GCRNA RNA 聚合酶聚合酶U第11页，本讲稿共65页AGCGACGGUU组成组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来；的核糖核苷酸一个个连接起来；AG T AC A A A T U UU第12页，本讲稿共65页AG T AC A A A
5、T GCGACGGUUU UAU第13页，本讲稿共65页AG T AC A A A T GCGACGUUGU UAU第14页，本讲稿共65页AG T AC A A A T GCGACGUGU UAUU第15页，本讲稿共65页AG T AC A A A T GCGACGGU UAU UU第16页，本讲稿共65页AG T AC A A A T GCGCGGU UAU UAU第17页，本讲稿共65页AG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA U第18页，本讲稿共65页AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C第19页，本讲稿共65页AG T AC A A A
6、 T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的mRNAmRNA链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上mRNADNA第20页，本讲稿共65页这样：这样：DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上a.DNA解旋，以一条链为模板合成解旋，以一条链为模板合成RNAb.DNA与与RNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AU;TA；CG；GCc.组成组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来(RNA聚合酶）聚合酶）3 3、小结、小结转录过程转录过程第21页，本讲稿共65页主要在细胞核主要在细胞核场所：场所：条件
7、：条件：模板：模板：酶：酶：原料：原料：能量：能量：DNA的一条链的一条链RNA聚合酶聚合酶四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸ATP第22页，本讲稿共65页AG T AC A A A T UCAUG U UUAmRNA细胞质细胞质信使信使RNARNA（mRNAmRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中.细胞核细胞核核孔核孔第23页，本讲稿共65页AG T AC A A A T UCAUG U UUAmRNA信使信使RNARNA（mRNAmRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。细胞质细胞质细胞核细胞核第24页，本
8、讲稿共65页转录转录DNADNA复制复制第25页，本讲稿共65页TCATG T TT AAG T AC A A A T AGUAC A AAUmRNA讨论：转录成的讨论：转录成的RNA的碱基序列，与作为模的碱基序列，与作为模板的板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？的另一条链的碱基序列有哪些异同？模板链模板链第27页，本讲稿共65页1、mRNA的来源是：（的来源是：（）A、由、由DNA转录而来转录而来 B、由、由DNA翻译而来翻译而来 C、由、由DNA转变而来转变而来 D、由、由DNA复制而来复制而来2、DNA的主要功能是遗
9、传信息的：（的主要功能是遗传信息的：（）A、储存与分配、储存与分配 B、转录与翻译、转录与翻译 C、储存与释放、储存与释放 D、传递与表达、传递与表达 巩固练习巩固练习第29页，本讲稿共65页蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译DNAmRNA 转录得到的转录得到的RNA仍是碱基序列，而不仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？顺序呢？mRNA如何将信息转换为蛋白质呢如何将信息转换为蛋白质呢？第31页，本讲稿共65页三、翻译三、翻译1.1.概念概念以以mRNA为模板，合成为
10、模板，合成具有一定氨基酸具有一定氨基酸顺序顺序的的蛋白质的过程。蛋白质的过程。2.2.场所场所细胞质中的核糖体细胞质中的核糖体第32页，本讲稿共65页mRNA：碱基的数量碱基的数量碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序排列顺序排列顺序种类种类种类种类蛋白质：蛋白质：氨基酸的数量氨基酸的数量氨基酸的数量氨基酸的数量排列顺序排列顺序排列顺序排列顺序种类种类种类种类决定决定决定决定决定决定?种?种4种20种讨论：一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够决定一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够决定2020种种不同的氨基酸？不同的氨基酸？U U A G AUA U CmRNAmRNA密码子密码子密码子
11、密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，4 43 3=64=64第33页，本讲稿共65页UCAUG A UUAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子 3.3.遗传密码遗传密码把把mRNAmRNA上决定上决定1 1个氨基酸个氨基酸的的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基叫叫密密码子。码子。第34页，本讲稿共65页密码子表P69第35页，本讲稿共65页第36页，本讲稿共65页阅读密码子表思考讨论阅读密码子表思考讨论(密码子的特点密码子的特点)：1、请找出起始密码子与终止密码子。、请找出起始密码子与终止密码子。2、已知一段、已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGA
12、AGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你你能写出对应的氨基酸序列吗？能写出对应的氨基酸序列吗？3、地球上几乎所有的生物体都共有上述密码、地球上几乎所有的生物体都共有上述密码子表子表(通用性通用性)。根据这一事实你能想到什么？。根据这一事实你能想到什么？AUG、GUGUAA、UAG、UGA甲硫氨酸谷丙半胱脯丝赖脯甲硫氨酸谷丙半胱脯丝赖脯地球上所有的生物具有共同的遗传语言，具有或远地球上所有的生物具有共同的遗传语言，具有或远或近的亲缘关系。或近的亲缘关系。第37页，本讲稿共65页4、从密码子表中可以看到，、从密码子表中可以看到，一种氨基酸一种氨基酸可能有可能有几个密码子几个密码子，这一现象称做密
13、码，这一现象称做密码的的简并性简并性。你认为密码的简并对生物体。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？的生存发展有什么意义？保证了生物遗传的相对稳定性。保证了生物遗传的相对稳定性。思考：氨基酸是怎样被运送到核糖体上的呢？思考：氨基酸是怎样被运送到核糖体上的呢？第38页，本讲稿共65页 4.4.转运转运RNARNA（tRNAtRNA）（氨基酸的搬运工氨基酸的搬运工）tRNAtRNA上上反密码子反密码子可以与可以与mRNAmRNA上的上的密码子密码子互补配对。互补配对。每种每种tRNAtRNA只能识别并转运只能识别并转运一种一种氨基氨基酸酸 tRNA第39页，本讲稿共65页U A C甲硫氨
14、酸甲硫氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸氨基酸与氨基酸与tRNA结合结合反密码子反密码子需消耗能量：需消耗能量：ATP第40页，本讲稿共65页ACGUG A UUAmRNA核糖体与核糖体与mRNAmRNA结合，形成合成蛋白质的结合，形成合成蛋白质的“生产线生产线”。5 5、翻译的过程、翻译的过程第41页，本讲稿共65页UCAUG 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mRNAmRNA与核糖体结合与核糖体结合第42页，本讲稿共65页UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨tRNAtRNA上的反密码子与上的反
15、密码子与mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对第43页，本讲稿共65页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tRNAtRNA将氨基酸转运到将氨基酸转运到mRNAmRNA上的相应位置，上的相应位置，第44页，本讲稿共65页UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸缩合缩合两个氨基酸分子缩合，形成肽键两个氨基酸分子缩合，形成肽键第45页，本讲稿共65页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
16、随着mRNAmRNA滑动，另一个滑动，另一个tRNAtRNA上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的密码子配对上的密码子配对 第46页，本讲稿共65页UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸缩合缩合一个个氨基酸分子缩合成多肽一个个氨基酸分子缩合成多肽第47页，本讲稿共65页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 tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸第48页，本讲稿共65页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
17、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第49页，本讲稿共65页图示图示一个一个mRNA分子可以相继结分子可以相继结合合多个核糖体多个核糖体，同时进行多条肽同时进行多条肽链的合成，因此链的合成，因此少量的少量的mRNA分分子就可迅速合成子就可迅速合成大量的蛋白质，大量的蛋白质，翻译的效率非常翻译的效率非常高。高。多肽的合成方式多肽的合成方式第50页，本讲稿共65页 场所：场所：模板：模板：条件：条件：原料：原料：原则：原则：产物：产物：结果：结果：6.6.翻译小结翻译小结细胞质中的细胞质中的核糖体核糖体mRNA 20种游离的氨基酸种游离的氨基酸遗传信息从遗传信息
18、从mRNA 转移到了蛋白质转移到了蛋白质蛋白质蛋白质tRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNA的密码子互补配的密码子互补配对。对。AU GCATP、酶、转运、酶、转运RNA第51页，本讲稿共65页转录和翻译过程第52页，本讲稿共65页DNA的复制的复制转录转录翻译翻译模板模板原料原料酶酶产物产物原则原则遗传信息遗传信息传递结果传递结果场所场所复制、转录、翻译的比较复制、转录、翻译的比较以以DNA的的两条两条链链为模板为模板4种游离的种游离的脱氧脱氧核苷酸核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶2个子代双链个子代双链DNA分子分子以以DNA的的一条一条链为链为模板模板4种游离的核苷酸种游
19、离的核苷酸RNA聚合酶聚合酶1条条mRNA单链单链mRNA20种氨基酸种氨基酸酶酶蛋白质蛋白质细胞细胞核核细胞细胞质质核糖体核糖体细胞细胞核核ATGCTACGAUTACGGCAUUACGGCDNADNADNARNARNA蛋白质蛋白质第53页，本讲稿共65页几个概念：几个概念：1、遗传信息：、遗传信息：DNA上的脱氧核苷酸排列顺上的脱氧核苷酸排列顺序，序，2、基因：、基因：DNA上具有遗传效应的片段，上具有遗传效应的片段，3、遗传密码（密码子）：、遗传密码（密码子）：mRNA上的三个上的三个相邻的碱基。相邻的碱基。第54页，本讲稿共65页CCTGACGTATGCAAGAUC苏氨酸苏氨酸丝氨酸丝氨
20、酸DNADNARNARNA蛋白质蛋白质碱基数目：碱基数目：1262比例：比例：6：3：1第55页，本讲稿共65页下面我们来做个练习下面我们来做个练习第56页，本讲稿共65页根据转录和翻译过程填充：根据转录和翻译过程填充：DNADNA双链双链 G G 信使信使RNARNA 转运转运RNARNA 氨氨 基基 酸酸 丙氨酸（丙氨酸（密码密码GCAGCA)CACGTGC AC GU第57页，本讲稿共65页1.1.一一条条多多肽肽链链中中有有氨氨基基酸酸10001000个个，则则作作为为合合成成该该多多肽肽模模板板的的mRNAmRNA分分子子和和用用来来转转录录mRNAmRNA的的DNADNA分分子子分
21、分别别至至少少要要有有碱碱基基（）A A、30003000个和个和3000 B3000 B、10001000个和个和20002000个个C C、20002000个和个和40004000个个 D D、30003000个和个和60006000个个 信使信使RNARNA碱基数为碱基数为10003=300010003=3000个个 DNADNA分子碱基数为分子碱基数为30002=600030002=6000个个6：3：1第58页，本讲稿共65页三、中心法则三、中心法则DNA RNA 蛋白质蛋白质DNA复制复制转录转录逆转录逆转录RNA复制复制翻译翻译第59页，本讲稿共65页1.基因是遗传的一个基因是遗
22、传的一个基本功能单位基本功能单位，它在适，它在适当的环境条件下当的环境条件下控制生物的性状控制生物的性状。2.基因以一定的基因以一定的次序次序排列在排列在染色体染色体上。上。3.本质上，基因就是一段包含一个完整的遗本质上，基因就是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的传信息单位的有功能的核酸分子片段核酸分子片段，大，大多数生物中是一段多数生物中是一段DNA，而在，而在RNA病毒中病毒中则是一段则是一段RNA。基因的完整概念基因的完整概念第60页，本讲稿共65页2.2.基因控制性状表现的主要途径是：（基因控制性状表现的主要途径是：（）A A、RNA RNA 蛋白质蛋白质 （性状）（性状）B B
23、、DNA DNA 蛋白质（性状）蛋白质（性状）C C、RNA DNA RNA DNA 蛋白质（性状）蛋白质（性状）D D、DNA RNA DNA RNA 蛋白质（性状）蛋白质（性状）第61页，本讲稿共65页 3.3.一条一条DNADNA分子上的某个基因有分子上的某个基因有300300个碱基对，个碱基对，则它控制合成的蛋白质分子中含有肽键的个数则它控制合成的蛋白质分子中含有肽键的个数最多最多为：为：A A、9999个个 B B、100100个个 C C、4949个个 D D、5050个个 DNADNA上的碱基数目上的碱基数目=300=300对对2=6002=600个个根据根据6 6：3 3：1
24、1，得出氨基酸个数，得出氨基酸个数=6001/6=100=6001/6=100个个肽键数肽键数=氨基酸个数氨基酸个数-肽链条数肽链条数=100-1=100-1第62页，本讲稿共65页4.4.决定氨基酸的密码子是指（决定氨基酸的密码子是指（）A A、DNADNA上的上的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基 B B、转运、转运RNARNA上的上的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基 C C、信使、信使RNARNA上的上的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基 D D、基因上的、基因上的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基第63页，本讲稿共65页5.5.下列哪一项不可能是遗传密码（下列哪一项不可能是遗传密码（）A.ATC B.UUC A.ATC B.UUC C.CAG D.GGCC.CAG D.GGC第64页，本讲稿共65页 6.6.若测得精氨酸的转运若测得精氨酸的转运RNARNA上的反密码子为上的反密码子为GCUGCU，则，则DNADNA分子模板上决定这个精氨酸的相应碱分子模板上决定这个精氨酸的相应碱基为：基为：A A、GCA BGCA B、CGACGA C C、GCT DGCT D、CGT CGT CUGACGACGTGC第65页，本讲稿共65页