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1、基因指导蛋白质合成基因指导蛋白质合成一、细胞中两种核酸的比较一、细胞中两种核酸的比较DNARNA组组成元素成元素C、H、O、N、P基本基本单单位位_化学化学组组成成磷酸磷酸1分子磷酸分子磷酸1分子磷酸分子磷酸五碳糖五碳糖_碱基碱基A、C、GA、C、G结结构构双螺旋双螺旋结结构构一般一般单链结单链结构构功能功能通通过过复制向后代复制向后代传递遗传递遗传传信息信息DNA控制蛋白控制蛋白质质的中的中介介(桥桥梁梁)分布分布细细胞核（主）胞核（主）、线线粒体、粒体、叶叶绿绿体体细细胞胞质质（主）（主），细细胞胞核核DNA-标记标记TRNA-标记标记U 若用放射性同位素标记法观察若用放射性同位素标记法观
2、察DNADNA的生理的生理变化，应该标记哪种碱基？变化，应该标记哪种碱基？RNARNA呢？呢？注意：注意：RNA的种类：的种类：蛋白质合成的模板。：蛋白质合成的模板。：核糖体的组成成分。：核糖体的组成成分。：，形似三叶草的叶。形似三叶草的叶。mRNArRNAtRNA转运转运RNA思考：思考：为什么为什么RNARNA适于作为适于作为DNADNA的信使？的信使？RNA RNA一般为单链，比一般为单链，比DNADNA短，因此能够通短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。过核孔，从细胞核转移到细胞质中。想一想：想一想：三种三种RNA都携带遗传信息吗？都携带遗传信息吗？。含含RNA最多的细胞器：最
3、多的细胞器：。不同体细胞中不同体细胞中mRNA的差异的差异 ，DNA 差异差异 。二、基因控制蛋白质的合成 1、转录、转录TCATG A TT AAG T AC T A A T DNADNA的平面结构图的平面结构图细细胞胞核核中中AG T AC T A A T DNA的的一条链一条链AGCUGUCGGAUU游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸 (原料）原料）DNA DNA 解旋，以一条链为模板合成解旋，以一条链为模板合成mRNAmRNA细细胞胞核核中中AG T AC T A A T AGCUGUCGGAUU DNA与与RNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AU；TA；CG；GCRNA RNA 聚合
4、酶聚合酶细细胞胞核核中中AG T AC T A A T AGCGUCGGAUU U 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细细胞胞核核中中AG T AC T A A T GCGUCGGAUU UA细细胞胞核核中中AG T AC T A A T GCGUCGAUGU UA细细胞胞核核中中AG T AC T A A T GCGUCGUGU UAA细细胞胞核核中中AG T AC T A A T GCGUCGGU UAA U细细胞胞核核中中AG T AC T A A T GCGUCGGU UAA UA细细胞胞核核中中AG T AC T A A T GCGCGGU UAA
5、 UA U细细胞胞核核中中AG T AC T A A T GGCGGU UAA UA U C细细胞胞核核中中AG T AC T A A T GGCGGU UAA UA U CDNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上mRNADNA细细胞胞核核中中AG T AC T A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC T 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 UUAmRNAA
6、G T AC T A A T UCAUG A UUAmRNA1、转录（、转录（小结小结）概念：主要在概念：主要在 中，以中，以DNA的的 为模板，按为模板，按 照碱基互补配对原则，合成照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。的过程。场所：场所：(主要主要)；模板：模板：；原料：原料：；产物：单链的产物：单链的_；酶：酶：_。碱基配对方式：碱基配对方式：、CG、GC、。信息传递方向：信息传递方向：。模板去向：模板去向：。特点：特点：。转录的条件？转录的条件？想一想：想一想：DNA的转录和复制的主要区别有哪些？的转录和复制的主要区别有哪些？练习巩固：练习巩固：1.DNA分子的解旋发生在分子的解旋发生
7、在_过程中。过程中。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2.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。A.2 B.4 C.5 D.83.一个一个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 分子分子()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4.已知一段信使已知一段信使RNA上有上有12个个A和和G,该信使该信使RNA上共有上共有30个碱个碱基。那么转录成该信使基。那么转录成该信使RNA的一段的一段DNA分子中应有分子中应有C和和T()A.12个个 B.18个个 C.2
8、4个个 D.30个个DDBC 转录主要发生在细胞核，而翻译活动应该转录主要发生在细胞核，而翻译活动应该在核糖体上，那么在核糖体上，那么mRNA如何进入细胞质？如何进入细胞质？问题情境：问题情境：转录后进入细胞质的转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种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？类、数量和排列顺序呢？mRNA如何将遗如何将遗传信息翻译成蛋白质？传信息翻译成蛋白质？思考：思考：mRNA的的4种碱基如何决定种碱基如何决定20种氨基酸？种氨基酸？碱基与氨基酸之间的对
9、应关系是怎样的？碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？感悟科学家破译遗传密码的推理过程：感悟科学家破译遗传密码的推理过程：1个碱基决定个碱基决定1个氨基酸？个氨基酸？2个碱基决定个碱基决定1个氨基酸？个氨基酸？4种种,不行！不行！16种组合方式也不能决定种组合方式也不能决定20种氨基酸种氨基酸,不行！不行！提出：提出：mRNA上每上每3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1个个氨基酸。氨基酸。64种，可行！种，可行！密码子：密码子：mRNA上三个相邻的碱基称为一上三个相邻的碱基称为一个密码子（三联体密码）。个密码子（三联体密码）。UCAUG A UUAmRNA（模板）（模板）密码子密码子 密码子密码
10、子 密码子密码子 密码子密码子 1 1、概念：、概念：mRNAmRNA上上决定一个氨基酸的决定一个氨基酸的 三个相邻的碱基三个相邻的碱基思考与讨论思考与讨论：已知一段：已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你，你能结合密码子表写出对应的氨基酸序列吗？能结合密码子表写出对应的氨基酸序列吗？甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨半胱氨酸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分析密码子的特点：分析密码子的特点：(1)一个密码子决定一个特定的氨基酸；一个密码子决定一个特定的氨基酸；(2)有的氨基酸可能有一个以上的密码子有的氨基酸可
11、能有一个以上的密码子 （密码的（密码的简并性简并性，有何意义？）；，有何意义？）；(3)起始密码子、终止密码子。起始密码子、终止密码子。64种密码中：种密码中：61个个（其中两个起始密码子）（其中两个起始密码子）编码控制编码控制20 种氨基酸合成；种氨基酸合成；另外另外3个（个（UAG、UAA、UGA）不编码任）不编码任 何氨基酸，而是合成蛋白质的终止信号又何氨基酸，而是合成蛋白质的终止信号又 称称终止密码子。终止密码子。(4)几乎所有生物都共用一套密码子（通用性）几乎所有生物都共用一套密码子（通用性）。2 2、种类：、种类：3 3、特点、特点一种密码子决定几种氨基酸？一种密码子决定几种氨基酸
12、？一种氨基酸对应几种密码子？一种氨基酸对应几种密码子？简并性简并性通用性通用性不间断性不间断性不重叠性不重叠性UCAUG A UUAmRNA（模板）（模板）密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子共共6464种种编码氨基酸的：编码氨基酸的：不编码氨基酸的：不编码氨基酸的：6161种种起始密码子：起始密码子：普通密码子：普通密码子：2 2种种5959种种UAA、UAG、UGA3 3种种一种一种一种或多种一种或多种 问问：mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器装配机器”核糖体核糖体结合结合，形成合成，形成合成蛋白质的蛋白质的“生产线生产线”。那么，游离在细。那么，游
13、离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到合成蛋白胞质中的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的质的“生产线生产线”上的呢？上的呢？图图4-5 tRNA的结构示意图的结构示意图 专一性：每种专一性：每种tRNA只能识别并转运一只能识别并转运一种氨基酸。种氨基酸。tRNA的反密码子与的反密码子与mRNA上的密码子上的密码子互补配对。互补配对。对应关系图图4-6 蛋白质的合成示意图蛋白质的合成示意图图图4-6中所示的正在合成的肽链的氨基酸中所示的正在合成的肽链的氨基酸序列是什么序列是什么?甲硫氨酸甲硫氨酸组氨酸组氨酸色氨酸色氨酸精氨酸精氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸脯氨酸ACGUC A CUAU A C
14、甲硫氨酸GG U组氨酸 核糖体核糖体 mRNA 与核糖体结合携带甲硫氨酸的tRNA进入位点1AGTAC A AATUCAUGUUUAAUG异亮氨酸核糖体结合部位会形核糖体结合部位会形成成2 2个个tRNAtRNA结合位点结合位点ACGUC A CUA 两个氨基酸分子缩合，形成肽键，甲硫氨酸转移到两个氨基酸分子缩合，形成肽键，甲硫氨酸转移到占据位点占据位点2的的tRNA上上脱水缩合AUG异亮氨酸AGTAC A AATUCAUGUUUAU A C甲硫氨酸GG U组氨酸ACGUC A CUAU A C 甲硫氨酸甲硫氨酸GG U 组氨酸组氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动.原占据位点
15、原占据位点1 1的的tRNAtRNA离开核糖体，离开核糖体，占据位点占据位点2 2的的tRNAtRNA进入位点进入位点1 1，一个新的携带组氨酸的，一个新的携带组氨酸的tRNAtRNA进入位点进入位点2 2，继续肽链的合成。继续肽链的合成。AUG异亮氨酸ACGUC A CUAAUG异亮氨酸AGTAC A AATUCAUGUUUAU A C甲硫氨酸GG U组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 UUAAGTAC A AATUCAUGUUUA甲硫氨酸AC U天冬氨酸AUG异亮氨酸ACGUG A UUA重复步骤重复步骤2 2、3 3、4 4，直至核糖体读取到
16、，直至核糖体读取到mRNAmRNA的终止的终止密码。密码。AGTAC A AATUCAUGUUUA甲硫氨酸天冬氨酸AUG异亮氨酸AGTACA AATUCAUGUUUAACGUG A UUA以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的多肽链为模板形成了有一定氨基酸顺序的多肽链 甲硫氨酸天冬氨酸异亮氨酸一个一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链2、翻译（小结）、翻译（小结）（1）概念：游离在细胞质中的各种）概念：游离在细胞质中的各种 以以为模板，合成具有为模板，合成具有 的过程。的过程。思考：思考：a、mRNA在细胞核合成后，如何进入细胞质在
17、细胞核合成后，如何进入细胞质？，进入细胞质后会与，进入细胞质后会与 结合，结合，合成蛋白质。合成蛋白质。b、mRNA上碱基有上碱基有 种，蛋白质中氨基酸约种，蛋白质中氨基酸约 种种 c、mRNA上上 个碱基决定一个氨基酸才能够个碱基决定一个氨基酸才能够符合自然界氨基酸的种类。符合自然界氨基酸的种类。场所？场所？互动探究互动探究a、密码子与氨基酸有怎样的对、密码子与氨基酸有怎样的对应关系？应关系？b、若一个基因在复制过程中发生碱基对的替、若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换，这种变化是否一定反映到蛋白质结构上？换，这种变化是否一定反映到蛋白质结构上？c、tRNA与氨基酸有怎样的对应关系？与氨基
18、酸有怎样的对应关系？注意：密码子的特点可归纳为注意：密码子的特点可归纳为 简并性简并性 和和 通用性通用性（2）场所：）场所：；（3）模板：）模板：；（4）原料：）原料：；（5）产物：）产物：；（6）运载工具：）运载工具：；（7）碱基配对方式：）碱基配对方式：；补充（补充（8）信息传递方向：）信息传递方向：mRNA 蛋白蛋白 质质酶？酶？要点分析：要点分析：1、关于信使、关于信使RNA、转运、转运RNA和核糖体和核糖体RNAmRNAtRNArRNA分布分布部位部位常与核糖体常与核糖体结结合合细细胞胞质质中中与蛋白与蛋白质结质结合合形成核糖体形成核糖体特点特点带带有从有从DNA上上转转录录下来的
19、下来的遗传遗传信信息，其上具有多息，其上具有多个个遗传遗传密密码码子子一端与氨基酸一端与氨基酸结结合，另合，另一端有反密一端有反密码码子与子与mRNA上的上的遗传遗传密密码码子子配配对对由核由核DNA转转录录而来，是核而来，是核糖体的糖体的组组成成成成分分功能功能翻翻译时译时作模板作模板翻翻译时译时作搬运氨基酸的作搬运氨基酸的工具工具合成蛋白合成蛋白质质的的场场所所结结构构单链单链单链单链，常有部分碱基，常有部分碱基对对形成三叶草形成三叶草结结构构单链单链共同共同点点都是都是转录产转录产生；生；基本基本单单位相同；位相同；都与翻都与翻译译有关有关特别提醒：特别提醒：密码子具有简并性，即一种氨基
20、酸可能对密码子具有简并性，即一种氨基酸可能对应一个或多个密码子。应一个或多个密码子。生物界共用一套遗传密码。生物界共用一套遗传密码。与与61种密码子相对应的有种密码子相对应的有61种转运种转运RNA。一种转运一种转运RNA只能运输一种氨基酸。只能运输一种氨基酸。一种氨基酸可由一种或几种转运一种氨基酸可由一种或几种转运RNA转运。转运。tRNA并非只有三个碱基，有多个碱基，其并非只有三个碱基，有多个碱基，其基本组成单位是核糖核苷酸。基本组成单位是核糖核苷酸。密码子种类：反密码阅读从携带氨基酸的一侧开反密码阅读从携带氨基酸的一侧开始读始读(图中图中“”)看课本图示看课本图示(2010盐城三模)DN
21、A分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示，则右下图所示的转运RNA所携带的氨基酸是(反密码子从携氨基酸的一端开始读码)()GCACGTACGTGC赖氨酸丙氨酸半胱氨酸苏氨酸AA苏氨酸 B丙氨酸 C半胱氨酸 D赖氨酸2DNA分子的复制、转录和翻译的比较分子的复制、转录和翻译的比较复制复制转录转录翻翻译译时间时间细细胞分裂胞分裂(有有丝丝分裂分裂和减数第一次分裂和减数第一次分裂)的的间间期期个体生个体生长发长发育的整个育的整个过过程程场场所所主要在主要在细细胞核胞核主要在主要在细细胞核胞核细细胞胞质质、线线粒体叶粒体叶绿绿体内的核糖体上体内的核糖体上模板模板DNA的两条的
22、两条单链单链DNA的一条的一条链链mRNA原料原料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20种氨基酸种氨基酸条件条件酶酶(DNA解旋解旋酶酶、DNA聚合聚合酶酶等等)、ATP酶酶(DNA解旋解旋酶酶、RNA聚合聚合酶酶等等)、ATP酶酶、ATP、tRNA产产物物2个双个双链链DNA一个一个单链单链RNA(mRNA、tRNA，rRNA)多多肽链肽链改提纲改提纲复制复制转录转录翻翻译译模板模板 去向去向分分别进别进入入2个子个子代代DNA分子中分子中恢复原恢复原样样，与非，与非模板模板链链重新重新绕绕成成双螺旋双螺旋结结构构分解成分解成单单个核苷个核苷酸酸特点特点半保留复制，半保留复
23、制，边边解旋解旋边边复制复制边边解旋解旋边转录边转录一个一个mRNA上上结结合多个核糖合多个核糖体，体，顺顺次合成次合成多条多条肽链肽链碱基配碱基配对对AT，TA，CG，GCAU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC遗传遗传信信息息传递传递DNADNADNAmRNAmRNA蛋白蛋白质质意意义义使使遗传遗传信息从信息从亲亲代代传递给传递给子代子代使使遗传遗传信息从信息从DNA传递传递到到RNA表达表达遗传遗传信息，信息，使生物表使生物表现现出各出各种性状种性状课本课本图示图示三个过程均涉及三个过程均涉及能发生碱基配对的场所和过程能发生碱基配对的场所和过程:场所场所:过程过程:细胞核、线粒体、叶
24、绿体、细胞核、线粒体、叶绿体、核糖体核糖体DNA复制、复制、RNA复制、转录、复制、转录、逆转录、翻译逆转录、翻译特别提醒：特别提醒：复制和转录发生在复制和转录发生在DNA存在的部位，如细存在的部位，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核、质粒等部位。胞核、叶绿体、线粒体、拟核、质粒等部位。（补充）凡是有（补充）凡是有DNA的场所均可发生复制和的场所均可发生复制和 转录转录 从核糖体上脱离下来的从核糖体上脱离下来的只是多肽链只是多肽链，多肽，多肽链还得在相应的细胞器内加工，最后才合成链还得在相应的细胞器内加工，最后才合成具有一定空间结构的蛋白质。具有一定空间结构的蛋白质。同一个体不同体细胞同一个体不同
25、体细胞的细胞核所含的的细胞核所含的基因是相同基因是相同的，但是所表达的基因不同，所的，但是所表达的基因不同，所以不同细胞中的以不同细胞中的mRNA和蛋白质种类不同和蛋白质种类不同。真核生物的质基因的表达发生在线粒真核生物的质基因的表达发生在线粒体和叶绿体；真核生物的核基因的转录发生体和叶绿体；真核生物的核基因的转录发生在核内，翻译则发生在细胞质内的核糖体上。在核内，翻译则发生在细胞质内的核糖体上。真核生物由于有核膜，核膜将细胞核真核生物由于有核膜，核膜将细胞核与细胞质分隔开来，因此，转录是在细胞核与细胞质分隔开来，因此，转录是在细胞核中进行的，翻译则是在细胞质中进行的。可中进行的，翻译则是在细
26、胞质中进行的。可见，真核生物基因的转录和翻译具有时间和见，真核生物基因的转录和翻译具有时间和空间上的分隔。而原核生物没有核膜，原核空间上的分隔。而原核生物没有核膜，原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同一地点进行的，即在转录未完成之前翻译便一地点进行的，即在转录未完成之前翻译便开始进行。开始进行。3遗传信息、密码子、反密码子的区别遗传信息、密码子、反密码子的区别(1)存在位置不同：存在位置不同：A、遗传信息遗传信息存在于存在于基因基因(DNA)中，是指基因中，是指基因(DNA)中的脱氧核苷酸的排列顺序；中的脱氧核苷酸的排列顺序；B、密码子位于密码子位于
27、mRNA上上，是指，是指mRNA上决定一个上决定一个 氨基酸的三个相邻的碱基；氨基酸的三个相邻的碱基；C、反密码子位于反密码子位于tRNA上上，是指，是指tRNA中与密码子中与密码子 相互配对的三个碱基。相互配对的三个碱基。(2)作用不同：作用不同：A、遗传信息决定氨基酸的排列顺序是遗传信息决定氨基酸的排列顺序是间接作用间接作用；B、密码子密码子直接控制直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序；蛋白质中氨基酸的排列顺序；C、反密码子是反密码子是识别识别密码子的。密码子的。4、基因表达中的相关数量计算、基因表达中的相关数量计算 基因中的碱基、基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中中的碱基和蛋白质中氨基酸
28、的数量关系氨基酸的数量关系特别提醒：特别提醒：翻译时，翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些倍还要多一些。基因或基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸的数目的中氨基酸的数目的6倍还要多一些倍还要多一些。因为基因。因为基因中有中有非编码区非编码区，真核生物真核生物的基因有的基因有内含子内含子，mRNA中有终止密码子中有终止密码子 在回答有关问题时，应加上在回答有关问题时，应加上“最多最多”或或“最少最少”等字。等
29、字。细胞质基因与细胞核基因的比较细胞质基因与细胞核基因的比较细细胞胞质质基因基因细细胞核基因胞核基因存在部位存在部位叶叶绿绿体、体、线线粒体粒体细细胞核胞核是否与蛋白是否与蛋白质结质结合合否，否，DNA分子裸露分子裸露与蛋白与蛋白质结质结合合为为染色染色体体结结构构双双链链DNA双双链链DNA功能功能复制、复制、转录转录、翻、翻译译复制、复制、转录转录、翻、翻译译基因数量基因数量少少多多遗传遗传方式方式母系母系遗传遗传遵循孟德遵循孟德尔尔遗传规遗传规律律联联系系线线粒体和叶粒体和叶绿绿体是半自主体是半自主细细胞器，胞器，这这些部些部位的基因的活位的基因的活动还动还要受到核基因的控制、制要受到核基因的控制、制约约核基因的复制、核基因的复制、转录转录在在细细胞核内胞核内进进行，翻行，翻译译在在细细胞胞质质的核糖体上的核糖体上进进行；行；质质基因的复制、基因的复制、转录转录、翻、翻译译均在均在细细胞胞质质的的线线粒体、叶粒体、叶绿绿体内体内完成，因完成，因为这为这两两类细类细胞器中有自己的核糖体胞器中有自己的核糖体