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基因指导蛋白质的合成第1页，共37页，编辑于2022年，星期六第第4 4章章 基因的表达基因的表达第2页，共37页，编辑于2022年，星期六基因基因控制生物控制生物性状性状指导指导合成合成蛋白质蛋白质体现者体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达基因的表达。问题：问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？基因是怎样指导蛋白质的合成呢？小飞守角制作小飞守角制作第3页，共37页，编辑于2022年，星期六第1节 基因指导蛋白质的合成学习目标：学习目标：1、概述遗传信息的转录和翻译；、概述遗传信息的转录和翻译；2、运用数学方法，分析碱基和氨基酸的对应关系。、运用数学方法，分析碱基和氨基酸的对应关系。小飞守角制作小飞守角制作第4页，共37页，编辑于2022年，星期六1.DNA1.DNA主要存在哪里？主要存在哪里？主要存在哪里？主要存在哪里？2.2.蛋白质在哪里合成？蛋白质在哪里合成？蛋白质在哪里合成？蛋白质在哪里合成？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细胞质在细胞质(核核糖体糖体)进行进行指导指导通过通过RNA问题：问题：2、为什么、为什么RNA适于做适于做DNA的信使呢？的信使呢？1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？质中进行的，两者如何联系起来的呢？小飞守角制作小飞守角制作第5页，共37页，编辑于2022年，星期六 (一一)RNARNA的结构、分类和作用的结构、分类和作用l当生物的核酸中只有当生物的核酸中只有RNA时，它是遗传物质；时，它是遗传物质；当细胞中含有当细胞中含有DNA时，时，RNA主要是负责主要是负责DNA遗遗传信息的翻译和转录。传信息的翻译和转录。DNARNA脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖第6页，共37页，编辑于2022年，星期六比较比较RNA与与DNA结构的不同结构的不同比较项目比较项目DNADNARNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基结构结构主要存在部位主要存在部位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 T T C G C GA A U U C GC G双链结构双链结构多为单链结构多为单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质第7页，共37页，编辑于2022年，星期六RNARNA的种类的种类信使信使 RNA(mRNA)RNA(mRNA)核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(tRNA)RNA(tRNA)将将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的形的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。的模板。氨基酸的运载工具。（一种转运氨基酸的运载工具。（一种转运RNA只能识别和只能识别和转运一种氨基酸。转运一种氨基酸。核糖体的组成部分核糖体的组成部分第8页，共37页，编辑于2022年，星期六RNA是由基本单位是由基本单位核苷酸连接而成，跟核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存一样能储存遗传信息。遗传信息。RNA一般为一般为单链单链，比，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。胞质中。RNA与与DNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”。因此以。因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。为什么为什么mRNA适于作适于作DNA的信使？的信使？因为它是遗传信息的传递者，所以叫做信使因为它是遗传信息的传递者，所以叫做信使RNA。它是它是DNA的信使。的信使。mRNA为什么叫做信使为什么叫做信使RNA？它是谁的信使？它是谁的信使？第9页，共37页，编辑于2022年，星期六1构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位核苷酸核苷酸有多少种？碱基有多少种？有多少种？碱基有多少种？A2种种4种种B4种种4种种C5种种5种种D8种种5种种D2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A2B4C5D8B3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、2B核苷酸的种类依次是核苷酸的种类依次是8、5、4C五碳糖的种类依次是五碳糖的种类依次是2、2、1D含含N碱基的种类依次是碱基的种类依次是5、4、4D小飞守角制作小飞守角制作第10页，共37页，编辑于2022年，星期六(二二)转录的具体过程转录的具体过程问题问题1：DNA的的遗传信息是怎样传遗传信息是怎样传给给mRNA的呢？的呢？请同学们阅读教材请同学们阅读教材P63，以及图，以及图44，遗传信息的转录过，遗传信息的转录过程并填写下列内容。程并填写下列内容。第11页，共37页，编辑于2022年，星期六（）转录的定义：（）转录的场所：（）转录的模板：（）转录的原料：（）转录的条件：（）转录时的碱基配对:（7）转录的结果：在细胞核中以在细胞核中以DNA的一条链为模板的一条链为模板,按碱基互补配对原则，合成按碱基互补配对原则，合成mRNA的的过程过程细胞核细胞核DNA的一条链的一条链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸(A、G、C、U）需要酶和需要酶和ATP碱基互补配对原则碱基互补配对原则（AU，GC，TA,CG）RNA小飞守角制作小飞守角制作第12页，共37页，编辑于2022年，星期六(一一)转录转录小飞守角制作小飞守角制作第13页，共37页，编辑于2022年，星期六（1 1）DNADNA的两条链都能转录吗？的两条链都能转录吗？（2 2）DNADNA链完全解开吗？链完全解开吗？（3 3）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊 情况？情况？A AU U、T TA A、G GC C、C CG G思考思考2:2:转录与转录与DNADNA复制有什么异同点复制有什么异同点?思考思考1：小飞守角制作小飞守角制作第14页，共37页，编辑于2022年，星期六转录与转录与DNA分子复制的区别分子复制的区别复制复制转录转录时间时间场场所所原料原料模板模板条件条件配配对对原原则则特点特点产产物物意意义义有丝分裂间期和减数第一有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期次分裂前的间期 生长发育过程生长发育过程主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体TA、GC、AT、CGAU、CG、TA、GC边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制边解旋边转录边解旋边转录两个双链两个双链DNA分子分子RNA复制遗传信息，使遗传信息从亲复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代代传给子代传递遗传信息，为翻传递遗传信息，为翻译做准备译做准备四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA的两条链的两条链DNA中的一条链中的一条链模板、原料、模板、原料、ATP、酶、酶第15页，共37页，编辑于2022年，星期六1、DNA 分子的解旋发生在 _过程中()A 复制 B 转录 C 翻译 D 复制和转录D2、mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧啶，则转录该的尿嘧啶，则转录该mRNA的的DNA分分子上腺嘌呤占碱基总数的子上腺嘌呤占碱基总数的A50%B25%C30%D35%C3.已知已知DNA片段的碱基对顺序片段的碱基对顺序,写出对应的写出对应的mRNA的碱基顺序的碱基顺序(以链以链1为模板进行转录为模板进行转录)。DNA链链1：TACTATCCCTTT链链2：ATGATAGGGAAAmRNAAUGAUAGGGAAA小飞守角制作小飞守角制作第16页，共37页，编辑于2022年，星期六问题问题2：转录得到的转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋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？白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？(三三)遗传信息的翻译遗传信息的翻译mRNA通过核孔进入细胞质中，开始通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程它新的历程翻译翻译。小飞守角制作小飞守角制作第17页，共37页，编辑于2022年，星期六 遗传学上把以遗传学上把以信使信使RNARNA为模板，合成具有为模板，合成具有一定氨一定氨基酸顺序基酸顺序的蛋白质的过程叫做的蛋白质的过程叫做翻译翻译。碱基与氨基酸之间的对应关系碱基与氨基酸之间的对应关系 DNADNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有基酸有2020种。这种。这4 4种碱基是怎样决定蛋白质的种碱基是怎样决定蛋白质的2020种氨基酸的种氨基酸的？翻译翻译:第18页，共37页，编辑于2022年，星期六4种碱基只能决定种碱基只能决定4种氨基酸，种氨基酸，4 41 1=4=4。二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，种，42=16。三个碱基决定一个氨基酸只能决定三个碱基决定一个氨基酸只能决定6464种，种，4 43 3=64=64，足够有余。，足够有余。如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的质的2020种氨基酸？种氨基酸？如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，4 4种碱基能决定多少种氨基酸种碱基能决定多少种氨基酸第19页，共37页，编辑于2022年，星期六 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个相邻上决定氨基酸的三个相邻 的碱基。的碱基。第20页，共37页，编辑于2022年，星期六第21页，共37页，编辑于2022年，星期六2.2.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实说明地球上的所有生地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一。在本质上是统一。3.从密码的简并性我们能认识到；如果密码子中的一个碱基发生变化，可能从密码的简并性我们能认识到；如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（GAUGAC都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定性，又都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化使生物出现变异，从而促进生物的发展进化。教材教材P65,1、2、3题题1、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第22页，共37页，编辑于2022年，星期六tRNA“搬运工搬运工”游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的质的“生产线生产线-核糖体核糖体”上的呢？上的呢？AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨一共有多少种一共有多少种tRNA?反密码子反密码子（与密码子相互配对（与密码子相互配对,转运的氨基转运的氨基酸由配对的密码子决定）酸由配对的密码子决定）每种每种tRNA只能识别并转运只能识别并转运一种特定的氨基酸一种特定的氨基酸!决定氨基酸的密码子有决定氨基酸的密码子有61种种,所以所以tRNA有有61种种第23页，共37页，编辑于2022年，星期六密码子与反密码子密码子与反密码子A A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸一种一种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?AUG异亮氨酸异亮氨酸（对对）（错错）判断判断第24页，共37页，编辑于2022年，星期六翻译的具体过程：翻译的具体过程：1.1.翻译的场所：翻译的场所：2.2.翻译时的模板：翻译时的模板：3.3.翻译的原料：翻译的原料：4.4.翻译的条件翻译的条件:5.5.翻译的工具翻译的工具:6.6.翻译的产物翻译的产物:核糖体核糖体mRNAmRNA游离的氨基酸游离的氨基酸tRNAtRNA肽链肽链酶酶，ATP、模板、原料、模板、原料请同学们阅读教材请同学们阅读教材P66，以及图，以及图46遗传信息的翻译过程，并填写下列内容。遗传信息的翻译过程，并填写下列内容。第25页，共37页，编辑于2022年，星期六1.1.翻译的起始码有翻译的起始码有:个，个，终止码有终止码有:个个2.2.决定氨基酸的密码子决定氨基酸的密码子 种。种。3.3.翻译时的碱基配对：翻译时的碱基配对：4.4.肽链由各相邻的氨基酸通过肽链由各相邻的氨基酸通过 连接形成。连接形成。5.5.翻译的条件：翻译的条件：3 3 6161肽键肽键2 2 A U C GmRNA t RNA 酶酶、ATP、模板、原料、模板、原料U A G C第26页，共37页，编辑于2022年，星期六翻翻 译译第27页，共37页，编辑于2022年，星期六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第28页，共37页，编辑于2022年，星期六从基因的表达过程可以看出：从基因的表达过程可以看出：DNADNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使了信使RNARNA中中 的排列顺序，进而决定的排列顺序，进而决定 的排列的排列顺序，最终决定了顺序，最终决定了 的结构和的结构和功能特异性。功能特异性。核糖核苷酸核糖核苷酸/密码子密码子氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质第29页，共37页，编辑于2022年，星期六阶阶段段项项目目转录转录翻翻译译定定义义场场所所模板模板遗传遗传信息信息传传递递的方向的方向原料原料产产物物实质实质在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链的一条链为模板合成为模板合成mRNAmRNA的过程。的过程。以信使以信使RNARNA为模板，合成具有一定为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程氨基酸顺序的蛋白质的过程细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体DNADNA的一条链的一条链信使信使RNARNADNAmRNADNAmRNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质含含A A、U U、C C、G G的的4 4种核糖核种核糖核苷酸苷酸合成蛋白质的合成蛋白质的2020种氨基酸种氨基酸信使信使RNARNA有一定氨基酸排列顺序的多肽，有一定氨基酸排列顺序的多肽，进一步加工为蛋白质进一步加工为蛋白质是遗传信息的转录是遗传信息的转录是遗传信息的表达是遗传信息的表达第30页，共37页，编辑于2022年，星期六当堂检测：当堂检测：1DNA复制、转录、翻译分别形成复制、转录、翻译分别形成ADNA、RNA、蛋白质、蛋白质BRNA、DNA、多肽、多肽CRNA、DNA、核糖体、核糖体DRNA、DNA、蛋白质、蛋白质A2遗传密码位于遗传密码位于A蛋白质分子上蛋白质分子上BDNA分子上分子上CRNA分子上分子上D信使信使RNA分子上分子上D小飞守角制作小飞守角制作第31页，共37页，编辑于2022年，星期六A密码子精氨酸氨基酸tRNAGmRNAGGDNA双链3根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：规律，在下面表格数码中填入相应的字母：CCCAATCGUCG小飞守角制作小飞守角制作第32页，共37页，编辑于2022年，星期六4.某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是()A198个 B199个 C200个 D201个B基因中碱基数：基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数中碱基数：蛋白质中氨基酸数6：3：1小飞守角制作小飞守角制作第33页，共37页，编辑于2022年，星期六5若某肽链的第一个氨基酸的密码子为若某肽链的第一个氨基酸的密码子为AUG，那么控制这个氨基酸的那么控制这个氨基酸的DNA模板链上相应的模板链上相应的三个碱基的顺序应为三个碱基的顺序应为AUACBAUGCATGDTACDD6一个转运一个转运RNA的的3个碱基为个碱基为CGA，此，此RNA运载的氨基酸是运载的氨基酸是A酪氨酸（酪氨酸（UAC）B谷氨酸（谷氨酸（GAG）C精氨酸（精氨酸（CGA）D丙氨酸（丙氨酸（GCU）小飞守角制作小飞守角制作第34页，共37页，编辑于2022年，星期六7一条多肽链中有氨基酸一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成个，则作为合成该多肽的模板信使该多肽的模板信使RNA和用来转录信使和用来转录信使RNA的的DNA分子分别至少要有碱基多少个分子分别至少要有碱基多少个A3000个和个和3000个个B1000个和个和2000个个C3000个和个和6000个个D2000个和个和4000个个C基因中碱基数：基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数中碱基数：蛋白质中氨基酸数6：3：1小飞守角制作小飞守角制作第35页，共37页，编辑于2022年，星期六8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(A1T1)%=(A2+T2)%=(A总+T总)%(G1C1)%=(G2+C2)%=(G总+C总)%AmUmGmCmmRNA=(Am+Um)%=(Gm+Cm)%小飞守角制作小飞守角制作第36页，共37页，编辑于2022年，星期六第37页，共37页，编辑于2022年，星期六