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1、4.1 基因指导蛋白质的形成第四章 基因的表达问题探讨：哈蒙德博士召集大批科学家利用凝结在琥珀中的史前蚊子体内哈蒙德博士召集大批科学家利用凝结在琥珀中的史前蚊子体内的恐龙血液提取出恐龙的遗传基因，将已绝迹的恐龙血液提取出恐龙的遗传基因，将已绝迹65006500万年的史前庞然万年的史前庞然大物复生，使整个努布拉岛成为恐龙的乐园，即大物复生，使整个努布拉岛成为恐龙的乐园，即“侏罗纪公园侏罗纪公园”。讨论讨论:1.1.从原理上分析，利用已灭绝生物的从原理上分析，利用已灭绝生物的DNADNA，真的能够使它们复活吗？真的能够使它们复活吗？2.2.如果能利用恐龙的如果能利用恐龙的DNADNA使恐龙复活，你
2、认使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？为主要要解决什么问题？一种生物的整套一种生物的整套DNADNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需要的要的全部遗传信息全部遗传信息，但是，从但是，从DNADNA到具体有各种性状的生物体，需要到具体有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的通过极其复杂的基因表达及调控过程基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将才能实现。因此，在可预见的将来，利用来，利用DNADNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。什么是基因？基因有什么功能？什么是基因？基因有什么功能？生命活动的主要承担者是什
3、么？生命活动的主要承担者是什么？肤色眼皮单双血型基因控制生物性状蛋白质指导指导合成合成体现者蛋白质的合成（核糖体）基因主要在细胞核中核孔指导基因指导蛋白质合成的过基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。程，叫基因的表达。媒介：媒介：媒介：媒介：RNARNARNARNA（信使）DNA DNA RNARNA 蛋白质蛋白质1.1.RNARNA的结构单位是什么？的结构单位是什么？2.2.RNARNA与与DNADNA在化学组成上的区别有哪些？在化学组成上的区别有哪些？3.3.RNARNA的种类有哪三种？的种类有哪三种？4.4.分析为什么分析为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？阅读课
4、本P64-65，回答问题：五碳糖、碱基、结构一、关于RNAH一、关于RNA3.3.RNARNA的种类：的种类：蛋白质蛋白质rRNArRNA核糖体核糖体tRNAtRNAmRNAmRNAmRNA（信使（信使RNA）携带遗传信息，蛋白质合成的模板携带遗传信息，蛋白质合成的模板rRNA（核糖体（核糖体RNA）核糖体的组成成分核糖体的组成成分tRNA（转运（转运RNARNA）识别并运载氨基酸识别并运载氨基酸与与DNADNA结构相似，也能储存遗传信息。结构相似，也能储存遗传信息。一、关于RNA4.4.分析为什么分析为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？容易通过核孔，转移到细胞质中容易通
5、过核孔，转移到细胞质中.总结：总结：RNARNA一般是一般是_链，而且比链，而且比 DNA DNA 短，因此能够短，因此能够通过通过_，从，从_转移到转移到_中。中。单核孔细胞核细胞质DNADNA的遗传信息是怎样传递给的遗传信息是怎样传递给mRNAmRNA的？的？转录二、转录1.1.定义：定义：2.2.过程：过程：场所：场所：模板：模板：原料：原料：能量：能量：酶：酶：产物：产物：原则：原则：在细胞核内，以在细胞核内，以DNADNA的一条链为模板，在的一条链为模板，在RNARNA聚合酶酶的作用下，连接成一个聚合酶酶的作用下，连接成一个RNARNA的过程。的过程。细胞核（主要），线粒体、叶绿体、
6、质粒DNA的一条链4种游离的核糖核苷酸ATPRNA聚合酶RNA碱基互补配对原则T-AA-UT-AA-U细胞核细胞质中的核糖体转录场所RNA聚合酶TCGATCGATTGCAACGTACACGGTAATT解旋解旋：在：在ATP的驱动下，的驱动下，RNA聚合酶聚合酶将将DNA双螺旋的两条链解开。双螺旋的两条链解开。该过程该过程不需要解旋酶不需要解旋酶，RNARNA聚合酶有解旋作用；聚合酶有解旋作用；只解有遗传效应片段（基因）只解有遗传效应片段（基因）TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAU游离的核糖核苷酸CAACGGGCCAA AUU UUUU UT
7、CGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353
8、转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU U（2 2）在）在RNARNA聚合酶聚合酶的作用下，游离的作用下，游离的的核糖核苷酸核糖核苷酸与与DNADNA模板链模板链上的碱基互补上的碱基互补配对。配对。模板链（3 3）新结合的核糖核苷酸）新结合的核糖核苷酸连接连接到正在合成的到正在合成的mRNAmRNA分分子上（子上（RNARNA聚合酶聚合酶的催化形成的催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键）TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAAC
9、GGGAUCAACGGGC CAAAUUUU UUUTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAACGGGAUCAACGGGC CAAAUUUU UUU（4 4）合成的）合成的mRNAmRNA从从DNADNA链链上上释放释放，而后而后DNADNA双螺旋恢复双螺旋恢复。二、转录解旋RNA聚合酶氢键断裂配对碱基互补配对原则连接RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键释放RNA释放到细胞质，DNA恢复双螺旋2.2.过程过程3.3.意义：意义：携携带带DNADNA传传递递的的遗遗传传信信息息，作作为为翻译的模板翻译的模板DNA复制转录时间场所解旋模板原料酶配对方式特点产物意义细胞分裂间期生长发育过程完
10、全解旋只解有遗传效应片段（基因）DNA的两条链均为模板DNA的一条链为模板四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等A-T、TA、CG、GCA-U、CG、TA、GC 半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录2个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒(2017全国卷丙T1)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是()A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C.细胞中的
11、RNA合成过程不会在细胞核外发生D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补C C 转转录录得得到到的的RNARNA仍仍是是碱碱基基序序列列，而而不不是是蛋蛋白白质质。那那么么，RNARNA上上的的碱碱基基序序列列如如何何能能决决定定蛋蛋白白质质中中氨氨基基酸的种类、数量和排列顺序呢？酸的种类、数量和排列顺序呢？翻译1.定义：三、翻译 游游离离在在细细胞胞质质中中的的各各种种氨氨基基酸酸，以以mRNAmRNA为为模模板板合合成成具具有有一一定定氨氨基基酸酸顺顺序序的的蛋蛋白白质质的的过程，称为遗传信息的翻译。过程，称为遗传信息的翻译。RNARNA是怎样把是怎样把DNADNA的遗传信息翻译成蛋
12、白质的？的遗传信息翻译成蛋白质的？碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？组组成蛋白成蛋白质质的氨基酸：的氨基酸：信使信使RNARNA的碱基：的碱基：2121种种4 4种种如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种种如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种种如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就可决定个氨基酸就可决定 种种 416 6419611961年年英英国国的的克克里里克克和和同同事事用用实实验验证证明明一一个个氨氨基基酸酸是是由由mRNAmRNA的的3 3个个碱碱基
13、决定基决定。三、翻译2.2.密码子：密码子：mRNAmRNA上上3 3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1 1个氨基酸，每个氨基酸，每3 3个这个这样的碱基叫做样的碱基叫做1 1个个密码子密码子。UCAUG A UUAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子阅读P67的密码子表，找出这三种密码子决定的氨基酸分别是什么？第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异
14、亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬氨酸天冬氨酸赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬氨酸天冬氨酸赖氨酸赖氨
15、酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG三、翻译2.2.密码子：密码子：mRNAmRNA上上3 3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1 1个氨基酸，每个氨基酸，每3 3个这个这样的碱基叫做样的碱基叫做1 1个个密码子密码子。共有共有6464种密码子种密码子6161或或6262种种密码子决定密码子决定2121种氨基酸：一个密码子决定种氨基酸：一个密码子决定 个特个特定的氨基酸；有的氨基酸可能有定的氨基酸；有的氨基酸可能有 的密码子。的密码子。起始密码子起始密码子 种种(AUG(
16、AUG甲硫氨酸甲硫氨酸;GUG;GUG缬氨酸、甲硫氨酸缬氨酸、甲硫氨酸 )。终止密码子终止密码子 种种 (UAA;UAG;UGA(UAA;UAG;UGA 硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸)1 1一个或一个以上一个或一个以上2 23 3绝绝大大多多数数的的氨氨基基酸酸可可以以对对应应多多个个密密码码子子，这这一一现现象象叫密码子的简并性叫密码子的简并性已知一段已知一段mRNAmRNA的碱基序列是的碱基序列是UUUUAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCGAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？你能写出对应的氨基酸序列吗？UUUUAUGGAAGCAUGUCCG
17、AGCAAGCCGAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG 密密码码子子编编码码氨氨基基酸酸时时要要从从起起始始密密码码子子开开始始到到终终止密码子结束止密码子结束甲硫氨酸甲硫氨酸 谷氨酸谷氨酸 丙氨酸丙氨酸 半胱氨酸半胱氨酸 脯氨酸脯氨酸 丝氨酸丝氨酸 赖氨酸赖氨酸 脯氨酸脯氨酸mRNAmRNA进入细胞质后与核糖体结合，形成进入细胞质后与核糖体结合，形成“生产线生产线”。游离。游离于细胞质中的氨基酸是怎样到达核糖体的呢于细胞质中的氨基酸是怎样到达核糖体的呢?搬运工搬运工tRNAtRNA三、翻译3.tRNA3.tRNA：C A U氨基酸反密码子tRNAtRNA呈呈_；一端为携带；一端为
18、携带_的部位；另一端有的部位；另一端有3 3个相邻的碱基，可以个相邻的碱基，可以与与mRNAmRNA配对配对，叫作，叫作 。三叶草形氨基酸反密码子功能：识别密码子，功能：识别密码子，转运氨基酸转运氨基酸所携带的氨基酸所携带的氨基酸是哪一种？是哪一种？密码子G U A缬氨酸A AC CG GU UC CA AC CU UA AC CA AC CU UA AC C甲硫氨酸甲硫氨酸G GG GU U组氨酸组氨酸当读取到当读取到mRNA上的上的起始起始密码子，翻译开始密码子，翻译开始脱水缩合，形成脱水缩合，形成肽键肽键AUG异亮氨酸异亮氨酸核糖体核糖体AG C精氨酸精氨酸5533遗传信息的翻译3、翻译
19、过程：核糖体与核糖体与mRNAmRNA的结合部位形成的结合部位形成2 2个结合位点个结合位点AGGUC A CGUC A C甲硫氨酸甲硫氨酸U A CGG U 组氨酸组氨酸CAC色氨酸色氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸AG C精氨酸精氨酸5533遗传信息的翻译3、翻译过程：AGGUC A CGUC G U甲硫氨酸甲硫氨酸GG U 组氨酸组氨酸CAC色氨酸色氨酸AG C精氨酸精氨酸当读取到当读取到mRNA上的上的终止终止密码子，翻译结束密码子，翻译结束AUG异亮氨酸异亮氨酸5533遗传信息的翻译3、翻译过程：碳碳链链合合成成后后从从核核糖糖体体与与mRNAmRNA上上脱脱离离，盘盘区区折折叠叠成成具具
20、有有特特定定空空间间结结构和功能的蛋白质分子构和功能的蛋白质分子翻译从mRNA的53翻译具有方向性三、翻译5.5.多聚核糖体多聚核糖体在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。（1 1）数量关系：通常）数量关系：通常一个一个mRNAmRNA分子分子上可以相继结合多个核糖体，同时上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。进行多条肽链的合成。（2 2）意义：少量的）意义：少量的mRNAmRNA分子就可以分子就可以迅速迅速合成大量的蛋白质。合成大量的蛋白质。（3 3）产物之间的关系：）产物之间的关系：多个核糖体多个核糖体各自合成各自的链各自合成各自的链，产物是多条肽链，不是一条；产物是多条肽链，
21、不是一条；由于模板是同一段由于模板是同一段mRNAmRNA，所以图，所以图示示多个核糖体合成的肽链是相同的多个核糖体合成的肽链是相同的真核生物 先转录，后翻译DNAmRNARNA聚合酶边转录边翻译原核生物遗传信息的翻译8、真核与原核生物转录翻译的区别现学现练：由下图判断翻译的方向现学现练：由下图判断翻译的方向（从左到右（从左到右）（从右到左（从右到左）项目DNA复制转录翻译场所原料模板遗传信息传递方向产物两个双链DNA分子肽链RNA细胞核（主要）细胞核（主要）核糖体4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸21种氨基酸DNA的两条链DNA的一条链mRNADNADNADNAmRNAmRNA蛋白质1.19571
22、.1957年克里克的预测：年克里克的预测：转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制复制（预见了遗传信息传递的一般规律）（预见了遗传信息传递的一般规律）三、中心法则三、中心法则阅读以下资料，对中心法则进行补充阅读以下资料，对中心法则进行补充2 2.在在RNARNA病毒病毒中发现了中发现了RNARNA复制酶复制酶，能对，能对RNARNA进行复制。进行复制。3.3.在在RNARNA病毒病毒中发现中发现逆转录酶逆转录酶，能以，能以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA。*虚线表示少数生物的遗传信息的流向虚线表示少数生物的遗传信息的流向逆逆转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋
23、白质蛋白质复制复制转录转录_ _ _ _ _ _ _ _ _DNADNA复制复制转录转录翻译翻译RNARNA复制复制逆转录逆转录生物种类遗传信息的传递过程以DNA作为遗传物质的生物原核生物真核生物DNA病毒以RNA作为遗传物质的生物一般RNA病毒逆转录病毒(HIV)转录DNARNA翻译蛋白质复制复制RNA翻译蛋白质逆转录转录DNARNA翻译蛋白质复制RNA各种生物的遗传信息传递过程在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。对对点点练练4(2020闵行行区区高高一一期期末末)新型冠状病毒(201
24、9nCoV)是一种RNA病毒，可以通过荧光PCR技术快速检测，该方法首先要将新型冠状病毒的核酸转换成DNA，图中表示该过程的是()BA.B.C.D.2.(2021山山东菏菏泽期期中中)下列关于图中两种分子的说法正确的是()AA.为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNAB.为tRNA，一种tRNA可携带不同的氨基酸C.遗传信息位于上，密码子位于上D.和共有的碱基是A、C、G、T4.(2021湖湖北北仙仙桃桃期期末末)如图表示真核细胞的翻译过程，下列有关叙述错误的是()BA.核糖体由rRNA和蛋白质组成B.异亮氨酸的密码子是UAGC.翻译时，核糖体沿着向右移动D.一个mRNA分子可结合多个核糖体典例典例4(2021浙南名校浙南名校联盟期末盟期末)某病毒的遗传物质是单链RNA(RNA)，宿主细胞内病毒的增殖过程如图，RNA和RNA的碱基序列是互补的。下列叙述正确的是()CA.RNA和RNA均可与核糖体结合作为翻译的模板B.据图推测，只有RNA上有RNA聚合酶的结合位点C.过程所需的嘌呤数和过程所需的嘧啶数相同D.过程需要的tRNA来自病毒，原料及场所都由宿主细胞提供