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1、第第4 4章章 基因的表达基因的表达DNA(DNA(基因基因)蛋白质蛋白质RNARNA转录转录翻译翻译基基因因指指导导蛋蛋白白质质合合成成的的过过程程现代遗传学认为：现代遗传学认为：性状是由性状是由 体现的体现的生物的性状是由生物的性状是由 控制的控制的基因基因蛋白质蛋白质DNA（基因）（基因）蛋白质（性状）蛋白质（性状）？基因基因通过指导通过指导蛋白质蛋白质合成来控制合成来控制性性状状的过程，叫的过程，叫基因的表达基因的表达。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核糖体进行在核糖体进
2、行指导指导通过通过RNA问题问题1 1、基因的本质是什么？基因主要存在于什么地方，基因的本质是什么？基因主要存在于什么地方，蛋白质合成的场所在哪里？蛋白质合成的场所在哪里？问题问题2 2、DNADNA能否到细胞质中直接指导蛋白质的合成？能否到细胞质中直接指导蛋白质的合成？RNA和和DNA的比较的比较问题问题3 3：为什么：为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？比较项目比较项目DNARNA结结 构构基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基功能功能主要存在部位主要存在部位脱氧脱氧核苷酸核苷酸核糖核糖核苷酸核苷酸脱氧核糖脱氧核糖核核 糖糖A G C TA G C U通常双螺旋
3、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主要的遗传物质主要的遗传物质1、在人体中，由、在人体中，由A、T、C三种碱基参与构三种碱基参与构 成的核苷酸共（成的核苷酸共（）A2种种 B4种种C5种种 D6种种即即时应时应用用C2、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、4DRNARNA的种类的种类(
4、1)(1)信使信使RNARNA（mRNAmRNA）：(3)(3)核糖体核糖体RNARNA（rRNArRNA）：rRNAU AU ACA UGACGA UmRNAmRNA(2)(2)转运转运RNARNA（tRNAtRNA）：C U CtRNAtRNA翻译的模板，即传递遗传信息翻译的模板，即传递遗传信息的作用。的作用。识别密码子，是转运氨基酸的工具识别密码子，是转运氨基酸的工具核糖体的组成成分核糖体的组成成分 (1)它也是由基本单位它也是由基本单位核苷酸核苷酸连接而成，连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储储存遗传信息存遗传信息。(2)RNA一
5、般是一般是单链单链，而且比，而且比DNA短，因此短，因此能够通过能够通过核孔核孔，从细胞核转移到细胞质中。，从细胞核转移到细胞质中。RNA适于做适于做DNA的信使的原因：的信使的原因：问题问题4 4、DNADNA的遗传信息是怎么传给的遗传信息是怎么传给mRNAmRNA的？的？问题问题3、为什么、为什么RNA适于做适于做DNA的信使呢？的信使呢？1、转录的过程：转录的过程：一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录1.过程过程(1)DNA双链解旋双链解旋(2)碱基配对碱基配对(3)聚合成聚合成RNA转录（转录（transcriptiontranscription）(4)(4)RNA释放，释放，DNA
6、DNA恢复恢复游离核糖游离核糖核苷酸核苷酸DNA：ATGCRNA：UACGDNADNA的遗传信息是怎么传给的遗传信息是怎么传给mRNAmRNA的？的？TATGCTACGA是是整条整条DNA解旋解旋还是还是某片段某片段？CAUG酶酶U GCGUAGCAG URNARNARNA聚合酶聚合酶 mRNA mRNA通过通过核孔核孔，进入细，进入细胞质中指导蛋白质的合成。胞质中指导蛋白质的合成。2、转录、转录转录的定义：转录的定义：_转录的场所：转录的场所：_转录的模板：转录的模板：_转录的原料：转录的原料：_转录的条件：转录的条件：_转录时遵循的原则：转录时遵循的原则：_转录的产物：转录的产物：_DNA
7、RNAA T C GU A G C(8)遗传信息传递的方向遗传信息传递的方向:_ 在在细胞核细胞核中，以中，以DNA的的一条链一条链为模板，合成为模板，合成RNA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四种核糖核糖核苷酸核苷酸模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶G-C、C-G、T-A、A-UmRNADNAmRNA _类别类别项目项目复制复制转录转录场所场所解旋解旋模板模板原料原料酶酶能量能量碱基碱基配对配对产物产物细胞核细胞核只有只有DNADNA的的一条一条链链四种四种核糖核糖核苷酸核苷酸DNADNA解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶聚合酶ATPATPA-U A-U
8、G-C T-A C-GG-C T-A C-GRNARNA细胞核细胞核DNADNA的的两条两条链链四种四种脱氧脱氧核苷酸核苷酸DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶ATPATPA-T A-T C-G T-A G-CC-G T-A G-C子代子代DNADNA3.复制和转录的比较复制和转录的比较只解旋有遗传效应的片段只解旋有遗传效应的片段完全解旋完全解旋3(2012永安一中月考永安一中月考)下列关于真核细胞下列关于真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是复制和转录这两种过程的叙述，错误的是()A两种过程都可在细胞核中发生两种过程都可在细胞核中发生B两种过程都有酶参与反应两种过
9、程都有酶参与反应C两种过程都以核糖核苷酸为原料两种过程都以核糖核苷酸为原料D两种过程都以两种过程都以DNA为模板为模板C即即时应时应用用4、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无数种无无数种无数个数个C5、某信使某信使RNA中有碱基中有碱基40个，其中个，其中C+U为为15个，那么转录此个，那么转录此RNA的的DNA中中G+A为（为（）A15 B25 C30 D40D6、mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧的尿嘧 啶，则转录该啶，则转录该mRNA的的DNA分子上腺嘌分子上腺
10、嘌 呤占碱基总数的（呤占碱基总数的（）A50%B25%C30%D60%C问题问题5 5：转录得到的：转录得到的RNARNA仍是碱基序列，而不是仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，蛋白质。那么，RNARNA上的碱基序列如何能变成上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？在在细胞质细胞质中，中，,以以mRNAmRNA为模板，各种为模板，各种氨氨基酸基酸为原料为原料，合成，合成具有一定氨基酸顺序的具有一定氨基酸顺序的蛋蛋白质白质的过程。的过程。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译1.1.概念：概念：翻翻 译译1、翻译、翻译场所场所：定义：定义
11、：原料：原料：模板：模板：工具：工具：产物：产物：细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）在在细胞质细胞质中，中，,以以mRNAmRNA为模板，各为模板，各种种氨基酸氨基酸为原料为原料，合成，合成具有一定具有一定氨基酸顺序的氨基酸顺序的蛋白质蛋白质的过程的过程。氨基酸氨基酸mRNAmRNAtRNAtRNA蛋白质蛋白质mRNA：碱基的数量碱基的数量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：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够 决定决定20种不同的氨基酸？
12、种不同的氨基酸？一个碱基决定一个氨基酸，一个碱基决定一个氨基酸，41=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问题问题5 5：mRNAmRNA如何将信息翻译成蛋白质？如何将信息翻译成蛋白质？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上决定一个氨基酸的三个三个相邻的相邻的 碱基碱基 密密码码子子表表A UGGAUAU CmRNA1、在、在64个遗传密码中，个遗传密码中，有有3
13、个终止密码，没个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，有对应的氨基酸，所以，能决定氨基酸的遗能决定氨基酸的遗传密码子只有传密码子只有61个。个。2、一种一种密码子决定密码子决定一种一种特定的氨基酸。特定的氨基酸。一一种种氨基酸可由氨基酸可由一种或多种一种或多种密码子决定。密码子决定。3、简并性简并性：一种氨基酸有两种以上的密码：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况子的情况。4、通用性通用性：地球上：地球上几乎所有的生物共用一几乎所有的生物共用一套密码子表。套密码子表。问题问题6 6：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？遗传密码的特性：遗传密码的特性：4、反密码子、反密码
14、子转运转运RNA(tRNA)定义：定义：tRNAtRNA上与密码上与密码子发生碱基互补配对子发生碱基互补配对的的三个相邻碱基三个相邻碱基A U G G AUA U CmRNAmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体tRNA作用作用一种一种tRNAtRNA只能携带一种氨基酸只能携带一种氨基酸?一种氨基酸只能由一种一种氨基酸只能由一种tRNAtRNA携带携带?即：每种即：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；而一种氨基酸可由一种或多种而一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运转运存在存在位置位置含义含义生理生理作用作用遗传遗传信息信息密密码码子子反密反密码码子子区区别别遗传遗传
15、信息、密信息、密码码子和反密子和反密码码子的比子的比较较DNAmRNAtRNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸(碱基碱基对对)的排列的排列顺顺序序直接决定直接决定mRNA中碱中碱基排列基排列顺顺序，序，间间接决接决定氨基酸排列定氨基酸排列顺顺序序mRNA上上3个相个相邻邻的的碱基碱基直接决定氨基酸的排直接决定氨基酸的排列列顺顺序序识别识别密密码码子子与密与密码码子互子互补补的的3个个碱基碱基1、(2011海南卷海南卷)关于关于RNA的叙述，错误的是的叙述，错误的是()A少数少数RNA具有生物催化作用具有生物催化作用B真核细胞内真核细胞内mRNA和和tRNA都是在细胞质中都是在细胞质中合成的合成的CmRNA
16、上决定上决定1个氨基酸的个氨基酸的3个相邻碱基称为个相邻碱基称为密码子密码子D细胞中有多种细胞中有多种tRNA，一种，一种tRNA只能转运一只能转运一种氨基酸种氨基酸即即时应时应用用B2、右图为生物体内转运氨基酸、右图为生物体内转运氨基酸m的转的转运运RNA，对此叙述正确的是，对此叙述正确的是 ()A.该转运该转运RNA还能识别并转运其他氨还能识别并转运其他氨 基酸基酸 B.氨基酸氨基酸m只能由该转运只能由该转运RNA转运转运 C.氨基酸氨基酸m的密码子只是的密码子只是UUA D.转运转运RNA是由许多个核糖核苷酸是由许多个核糖核苷酸 构成的构成的 D3 3、DNADNA分子模板链上的碱基序列
17、携带的遗传信息最终分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终 翻译的氨基酸如下表（翻译的氨基酸如下表（）则右图所示的则右图所示的tRNAtRNA所携带的氨基酸是所携带的氨基酸是A A赖氨酸赖氨酸 B B丙氨酸丙氨酸 C C半胱氨酸半胱氨酸 D D苏氨酸苏氨酸 A A基因控制蛋白质合成的过程基因控制蛋白质合成的过程DNA的遗传信息的遗传信息mRNA的遗传信息的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序蛋白质的氨基酸排列顺序转录转录翻译翻译数量数量n3n6n基因的碱基基因的碱基 mRNAmRNA的碱基的碱基 氨基酸氨基酸 =6 3 11 1.牛牛胰胰岛岛素素其其中中的的一一条条多多肽肽链链有有3030个个氨氨基
18、基酸酸，则则作作为为合合成成该该多多肽肽链链的的模模板板mRNAmRNA分分子子和和用用来来转转录录mRNAmRNA的的DNADNA分子分别至少要有碱基分子分别至少要有碱基:A A、3030个和个和3030个个 B B、3030个和个和6060个个 C C、9090个和个和9090个个 D D、9090个和个和180180个个D课堂反馈课堂反馈2 2.某某蛋蛋白白质质分分子子由由两两条条多多肽肽链链组组成成，在在合合成成蛋蛋白白质质的的过过程程中中生生成成100100分分子子的的水水，那那么么控控制制该该蛋蛋白白质合成的基因中至少有多少脱氧核苷酸：质合成的基因中至少有多少脱氧核苷酸：A A、6
19、12 B612 B、306 C306 C、204 D204 D、606606A课堂反馈课堂反馈 3.3.设控制某含设控制某含a a 条肽链的蛋白质合成的基因含条肽链的蛋白质合成的基因含X X个碱基对，氨基酸的平均分子量为个碱基对，氨基酸的平均分子量为Y Y，则该蛋白，则该蛋白质的分子量约为质的分子量约为 。（X/3）Y（X/3a）X18 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复制复制转录转录翻译翻译时间时间场所场所模板模板原料原料条件条件配对配对产物产物信息信息传递传递DNADNAR
20、NARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复制复制分裂分裂间期间期 生长发育的生长发育的整个过程整个过程细胞核细胞核细胞核细胞核 核糖体核糖体DNADNA两条两条母链母链 DNADNA的的一条一条链链 mRNAmRNA游离游离脱氧核苷酸脱氧核苷酸游离游离核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸约约2020种种模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶A-TA-T、T-A T-A A-UA-U、T-AT-A A-UA-U、U-AU-A子代子代DNADNA 一个一个mRNAmRNA 多肽多肽蛋白质蛋白质DNADNA DNADNA DNA DNA RNARNA RNARNA蛋白质蛋白质三、中心法则及其发展：三、中
21、心法则及其发展：DNA逆转录逆转录 RNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译(1)遗传信息的一般流动方向：遗传信息的一般流动方向：从从DNA流向流向DNA，即完成，即完成DNA的复制；的复制；从从DNA流向流向RNA，进而流向蛋白质，即完成，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。遗传信息的转录和翻译过程。(2)中心法则的发展：中心法则的发展：在少数病毒中，遗传信息也可以从在少数病毒中，遗传信息也可以从RNA流向流向DNA，称之为逆转录。，称之为逆转录。在只含在只含RNA的病毒中，也可以的病毒中，也可以RNA为模板进为模板进行复制。行复制。DNA逆转录逆转录 RNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻
22、译小飞守角制作3.已知甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息已知甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方式分别用下图表示。请回答：的传递方式分别用下图表示。请回答：丙乙甲蛋白质蛋白质18103724蛋白质蛋白质569蛋白质蛋白质DNARNA （1）图中哪个标号所示的过程是对图中哪个标号所示的过程是对“中心法则中心法则”的补充的补充_。4、6、7丙乙甲蛋白质蛋白质18103724蛋白质蛋白质569蛋白质蛋白质DNARNA （2）图中）图中1、8表示遗传信息的表示遗传信息的_；图中；图中2、5、9表示遗传信息的表示遗传信息的_；图中；图中3、10表示遗传信息的表示遗传信息的_。图中。图中
23、7表示遗传信息的表示遗传信息的_。转录转录翻译翻译复制复制逆转录逆转录 4.如下图所示，在如下图所示，在a、b试管内加入的试管内加入的DNA都含有都含有30对碱基，四支试管内都有产物产生。请回答：对碱基，四支试管内都有产物产生。请回答：加加DNA ATP、酶、酶脱氧核苷酸脱氧核苷酸a 加加DNA ATP、酶、酶核糖核苷酸核糖核苷酸b 加加RNA ATP、酶、酶核糖核苷酸核糖核苷酸c 加加RNA ATP、酶、酶脱氧核苷酸脱氧核苷酸d （1）a、d两试管内的产物是相同的，但两试管内的产物是相同的，但a试管内模拟试管内模拟的是的是_过程，过程，d试管内模拟的过程是试管内模拟的过程是_。（2）b、c两
24、试管内的产物是两试管内的产物是_，但，但b试管内模拟试管内模拟的是的是_过程，过程，c试管内模拟的是试管内模拟的是_过程；过程；b试管的产物中最多含有试管的产物中最多含有_个碱基，有个碱基，有_个密码子。个密码子。（3）需解旋酶参与的试管是）需解旋酶参与的试管是_。DNA复制复制逆转录逆转录RNA转录转录RNA复制复制3010a和和b小飞守角制作1.某某DNA片段所转录的片段所转录的mRNA中中U%28%，A%18%，则个，则个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%BA1T2T1A2G1C1C2G212(A1
25、 T1)%=(A2+T2)%=(A总+T总)%(G1C1)%=(G2+C2)%=(G总+C总)%AmUmGmCmmRNA=(Am+Um)%=(Gm+Cm)%课堂反馈课堂反馈2、mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧的尿嘧 啶，则转录该啶，则转录该mRNA的的DNA分子上腺嘌分子上腺嘌 呤占碱基总数的（呤占碱基总数的（）A50%B25%C30%D60%C胰岛素是含有胰岛素是含有5151个氨基酸的蛋白质，控制个氨基酸的蛋白质，控制合成胰岛素的基因，最少含有脱氧核苷酸（合成胰岛素的基因，最少含有脱氧核苷酸（）个。）个。胰岛素是含有胰岛素是含有5151个氨基酸的蛋白质，在合个氨基酸的蛋白质，在合成胰岛素的过程中，最多有（）个成胰岛素的过程中，最多有（）个tRNAtRNA分分子参与了转运。子参与了转运。生物细胞内能将特定的氨基酸转运到核糖生物细胞内能将特定的氨基酸转运到核糖体上去形成蛋白质的体上去形成蛋白质的tRNAtRNA有（）种。有（）种。30630651516161