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1、第第4 4章章 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人教版必修2基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成主要在细胞核主要在细胞核在细胞质进行在细胞质进行通过通过RNARNARNA充当了两者之间信使。充当了两者之间信使。问题：问题：为什么为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？1 12 23 34 45 5OOA1 12 23 34 45 5OOG1 12 23 34 45 5OOT1 12 23 34 45 5OOC1 12 23 34 45 5OOC1 12 23 34 45 5OOG1 12 23 34 45 5OOA1 12 23
2、 34 45 5OOU|H H|H H|H H|H H|OHOH|OHOH|OHOH|OHOH三种三种RNA示意图示意图信使信使RNARNA：遗传信息传递的媒介遗传信息传递的媒介核糖体核糖体RNARNA：与蛋白质构成核糖体与蛋白质构成核糖体转运转运RNARNA：转运氨基酸的工具转运氨基酸的工具DNADNA和和RNARNA的比较的比较DNADNARNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含含N碱基碱基空间结构空间结构脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A A、T T、G G、C C双链双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A A、U U、G G、C C单链单链原因：1、它的基本结构与DNADNA很相似很
3、相似，也是由基，也是由基本单位核苷酸组成。本单位核苷酸组成。122 2、RNA一般是单链，而且比DNA短短，因此，因此能够通过核孔进入细胞质能够通过核孔进入细胞质 一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录 DNA mRNA DNA DNA的遗传信息的遗传信息是怎样传给是怎样传给mRNAmRNA的的呢？呢？TCATG T TT AAG T AC A A A T DNADNA（基因）的平面结构图（基因）的平面结构图转录的过程转录的过程解旋解旋AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU转录的模板与原料转录的模板与原料AG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合
4、酶转录的条件转录的条件AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU转录遵循的原则转录遵循的原则配对AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UA依次连接AG 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 A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U
5、CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA释放 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核核 孔孔mRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T GU UAU UA U CDNAmRNAAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质UCAUG A UUAmRNATCATG T TT AAG T AC A A A T AG T AC A A A T GU UAU UA U CmRNA模板链模板链非模板链非模板链模板链模板链DNADNAmRNAmRNA（
6、1）转录的定义：）转录的定义：？（2）转录的场所：）转录的场所：？（3）转录的模板：）转录的模板：？（4）转录的原料：）转录的原料：？（5）转录的条件：）转录的条件：？（6）转录时的碱基配对：）转录时的碱基配对：？（7）转录的产物：）转录的产物：？在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的的一条链一条链为模板合成为模板合成mRNA的的过程。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、模板、原料、ATP（能量）、酶。（能量）、酶。A T C GDNA RNA U A G CmRNA。遗传信息流动：遗传信息流动：DNADNAmRNAmRNA按照碱基配对原则，1
7、、写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，2、写出b链对应的a链的碱基序列。DNA双链双链片段片段a链链b链链C G A A C C T C A C G C信使信使RNA比较比较mRNA和和b链，以及链，以及mRNA和和a链的碱基序列的差异。链的碱基序列的差异。G C T T G G A G T G C GGCUUGGAGUGCG 1、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？2、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？思考与讨论思考与讨论DNA复制和转录的对比复制和转录的对比对比项目复制转
8、录场所模板原料产物遵循原则细胞核细胞核两条母链两条母链脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA分子分子(2个，相同个，相同)碱基互补配对碱基互补配对细胞核细胞核一条母链一条母链核糖核苷酸核糖核苷酸mRNA(1个个)碱基互补配对碱基互补配对 mRNA mRNA通过核孔进入细胞质中，开始通过核孔进入细胞质中，开始了它的新的里程了它的新的里程-翻译翻译问题情境 转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数目和排列顺序呢？mRNA如何将遗传信息翻译成蛋白质。UCAUG A UUAmRNA二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译RNA RNA 蛋白质蛋白
9、质RNA四种碱基四种碱基蛋白质蛋白质20种氨基酸种氨基酸AA1AA2AA3AA4AA5AA6AA7AA8AA9AA10AA11AA12AA13AA14AA15AA16AA17AA18AA19AA20思考：思考：mRNAmRNA的四种碱基如何决定的四种碱基如何决定2020种氨基酸种氨基酸?碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的?A U C GA AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸A AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸A AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸1 1 1 1个碱基决定一个氨基酸，个碱基
10、决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，2 2 2 2个碱基决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，3 3 3 3个碱基决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，个碱基决定一个氨基酸，4(A.U.C.G)4(A.U.C.G)4(A.U.C.G)A AA UA CA GC AC UC CC GU AU UU CU GG AG UG CG G只能决定只能决定只能决定只能决定4 4 4 4种种种种只能决定只能决定只能决定只能决定4 4 4 42 2 2 216161616种种种种只能决定只能决定只能决定只能决定4 4 4
11、 43 3 3 364646464种种种种A U CG第一个第一个字母字母第二个字母第二个字母第三个第三个字母字母U UC CA AG GU U苯苯 丙丙 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸酪酪 氨氨 酸酸半半 胱胱 氨氨 酸酸U U苯苯 丙丙 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸酪酪 氨氨 酸酸半半 胱胱 氨氨 酸酸C C亮亮 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸终终 止止终终 止止A A亮亮 氨氨 酸酸丝丝 氨氨 酸酸终终 止止色色 氨氨 酸酸G GC C亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸组组 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸U U亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸组组 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸C C亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨
12、氨 酸酸谷谷 氨氨 酰酰 胺胺精精 氨氨 酸酸A A亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酰酰 胺胺精精 氨氨 酸酸G GA A异异 亮亮 氨氨 酸酸苏苏 氨氨 酸酸天天 冬冬 酰酰 胺胺丝丝 氨氨 酸酸U U异异 亮亮 氨氨 酸酸苏苏 氨氨 酸酸天天 冬冬 酰酰 胺胺丝丝 氨氨 酸酸C C异异 亮亮 氨酸氨酸苏苏 氨氨 酸酸赖赖 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸A A甲甲 硫硫 氨氨 酸酸（起（起 始）始）苏苏 氨氨 酸酸赖赖 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸G GG G缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸天天 冬冬 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸U U缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸天天 冬冬 氨氨 酸
13、酸甘甘 氨氨 酸酸C C缬缬 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸A A A A缬缬 氨氨 酸酸（起（起 始）始）丙丙 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸G GA AC CG GU UG GA AU UU UA AmRNA 氨基酸 氨基酸 氨基酸密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个上决定氨基酸的三个相邻相邻的碱基的碱基密码子密码子遗传密码的特性：遗传密码的特性：2 2、共共6464个遗传密码，个遗传密码，其中有其中有3 3个终止密个终止密码码，没有对应的氨，没有对应的氨基酸。基酸。能决定氨基能决定氨基酸的遗传密码子只酸的遗传密码子只有有6161个个。
14、3 3、通用性、通用性：地球上：地球上几乎所有的生物共几乎所有的生物共用一套密码子表。用一套密码子表。1 1、简并性、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况。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。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。mRNAC CA AC CG GU UG G A A U UU UA A U U A A A AU UA AC CU UA AAUG GUGUAA UAG UGA甲硫氨酸甲硫氨酸终止密码子终止密码子缬氨酸缬氨酸 起始密码子起始密码子编码氨基酸的密码子有编码氨基酸的密码子有6161种种氨基酸
15、氨基酸氨基酸 氨基酸问题：mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ACGUG A UUA异亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸tRNA“搬运工搬运工”1、细胞中的、细胞中的tRNA有多少种？有多少种？61种种2、tRNA和氨基酸转运有何对应关系？和氨基酸转运有何对应关系？每种每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。只能识别并转运一种氨基酸。每种氨基酸可由一种或几种每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。转运。反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对专一性：UA C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体核糖
16、体mRNA mRNA 与核糖体结合与核糖体结合.UACGUG A UUAU AU A C甲硫氨甲硫氨酸酸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.ACGUG A UUAU AUU A C甲硫氨甲硫氨酸酸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 .ACGUG A UUAU AUACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子脱水
17、缩合两个氨基酸分子脱水缩合缩合缩合ACGUG A UUAU AUACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸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.ACGUG A UUAU AUACGUG A UUA甲硫氨甲硫氨酸酸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ACGUG A UUAU AU甲硫氨甲硫氨酸酸CU A 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨
18、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ACGUG A UUAU AU 甲硫氨甲硫氨酸酸 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 .ACGUG A UUAU AU一个一个mRNA分子同时结合多个核糖体分子同时结合多个核糖体意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质分子就可以迅速合成出大量的蛋白质GAGUC A UGCmRNA转转 录录AGAGTCTG CT C CC AG A G T DNA翻翻 译译蛋白质蛋白质缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸总结：基因指导蛋白质的合成总结：基因指导蛋白质的合成