生物 第四节 遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成 浙科版必修2.ppt

第四节第四节 遗传信息的表达遗传信息的表达 RNA和蛋白质的合成和蛋白质的合成 遗传物质（遗传物质（基因基因）通过指导蛋白质的合成来控制）通过指导蛋白质的合成来控制性状，将这一过程称为性状，将这一过程称为遗传信息（基因）的表达。遗传信息（基因）的表达。生物的性状是由生物的性状是由 控制的控制的性状是由性状是由 物质体现的物质体现的基因基因蛋白质蛋白质 基因基因（细胞核）（细胞核）蛋白质蛋白质（细胞质）（细胞质）DNA的的功功能能携带遗传信息携带遗传信息：表达遗传信息：表达遗传信息：以自身为模板，半保留复制保以自身为模板，半保留复制保持遗传信息的稳定性。持遗传信息的稳定性。根据根据DNA所贮存的遗传信息所贮存的遗传信息决定决定蛋白质蛋白质的结构，以控制性状。的结构，以控制性状。缺陷缺陷基因基因异常异常血红蛋白血红蛋白红细胞异常，表红细胞异常，表现为贫血症状现为贫血症状（性状性状）镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症患者的红细胞患者的红细胞患者的红细胞患者的红细胞 结论：基因通过控制蛋白质的结论：基因通过控制蛋白质的结构结构直接直接控制生物体的性状。控制生物体的性状。缺陷缺陷基因基因无法形成有活性的无法形成有活性的酪氨酸酶酪氨酸酶，进而无法将酪氨酸转变成黑进而无法将酪氨酸转变成黑色素色素患者无法合成黑色素，患者无法合成黑色素，表现为白化病表现为白化病（性状性状）白化病白化病 结论：基因通过控制酶的合成来控结论：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，制代谢过程，进而进而控制生物体的性状。控制生物体的性状。转录转录转录转录：遗传信息由遗传信息由DNA传递到传递到RNA上的上的 过程，转录的结果是形成过程，转录的结果是形成RNA。DNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含含N碱基碱基单双链单双链分子大小分子大小脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A、T、G、C双链双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A、U、G、C单链单链很大很大比较小比较小DNA和和RNA的比较的比较腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸RNARNA的结构单元的结构单元A鸟嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸UCG四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸RNARNA种类种类信使信使 RNA(RNA(mRNAmRNA)核糖体核糖体 RNA(RNA(rRNArRNA)转运转运 RNA(RNA(tRNAtRNA)RNARNA按功能分类：按功能分类：传达传达DNA上的遗传信息，上的遗传信息，是合成蛋白质的直接模板是合成蛋白质的直接模板 组成核糖体的成分，组成核糖体的成分，是核糖体行使功能必需的。是核糖体行使功能必需的。把氨基酸运送到核糖体，把氨基酸运送到核糖体，使之按照使之按照mRNA的信息指令连的信息指令连接起来形成蛋白质。接起来形成蛋白质。三种三种RNA示意图示意图DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T TCATG A TT A模板链模板链编码链编码链转转 录录以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNADNA模板链模板链4种游离的核糖核苷酸种游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T UUGGACUGCUGAUAG T AC A A A T AGCUGACGGUUU DNA与与RNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AU；TA；CG；G CRNA RNA 聚合酶聚合酶UAGCGACGGUU 组组成成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。AG T AC A A A T U UUAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAUAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UUAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UAUAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的mRNAmRNA链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上RNADNA模板链模板链AG T AC A 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 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核孔复合体核孔复合体基基因因控控制制蛋蛋白白质质的的合合成成转录、翻译全过程转录、翻译全过程1、场所：、场所：主要在细胞核内（真核细胞）主要在细胞核内（真核细胞）主要在细胞核内（真核细胞）主要在细胞核内（真核细胞）2、原料：、原料：四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸3、酶：、酶：RNA聚合酶聚合酶4、能量：、能量：ATPATP5、碱基配对原则：、碱基配对原则：AUAU；TA TA；CGCG；GCGC （DNADNA与与与与RNARNA的碱基互补配对）的碱基互补配对）的碱基互补配对）的碱基互补配对）6、信息来源：、信息来源：DNADNA的模板链的模板链的模板链的模板链7、信息传递的方向：、信息传递的方向：DNADNA（基因）基因）基因）基因）mRNAmRNA转录小结转录小结为什么为什么RNA适合于做适合于做DNA的信使？的信使？（1）RNA也是多核苷酸大分子，也能也是多核苷酸大分子，也能储储存遗传信息存遗传信息。（2）RNA与与DNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循碱碱基互补配对原则基互补配对原则。（3）RNA一般为单链，一般为单链，比比DNA短短，能能通过核孔通过核孔，从细胞核转移到细胞质中，从细胞核转移到细胞质中，进一步指导蛋白质的合成。进一步指导蛋白质的合成。？转录得到的转录得到的RNA上的上的信息信息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，RNA上的上的碱基序列如何才能变成蛋白质中氨基酸碱基序列如何才能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？的种类、数量和排列顺序呢？即：如何将即：如何将mRNA上的上的信息信息转变成蛋白转变成蛋白质？质？翻翻 译译翻译翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸游离在细胞质中的各种氨基酸以以mRNA为模为模板合成板合成具有一定氨基酸顺序的具有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质的过程的过程。核糖体是蛋白质合成（核糖体是蛋白质合成（翻译翻译）的场所）的场所密码子密码子亮亮氨酸氨酸UA A反密码子反密码子精精氨酸氨酸CUU反密码子反密码子转运转运RNA（tRNA）反密反密反密反密码子码子码子码子UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬酰天冬酰氨氨 核糖体核糖体1 1、mRNAmRNA与核糖体结合与核糖体结合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨2 2、tRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNA上的密码子互补上的密码子互补配对配对 UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸3 3、tRNAtRNA将氨基酸转运到将氨基酸转运到mRNAmRNA上的相应位置上的相应位置UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸脱水缩合脱水缩合4、两个氨基酸分子缩合，形成肽键、两个氨基酸分子缩合，形成肽键UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸5 5、核糖体随着、核糖体随着mRNAmRNA滑动，另一个滑动，另一个tRNAtRNA上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的密码子配对。上的密码子配对。UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸6 6、一个个氨基酸分子脱水缩合成多肽、一个个氨基酸分子脱水缩合成多肽脱水缩合脱水缩合UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸7 7、tRNAtRNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸 天冬酰天冬酰氨氨异亮氨酸异亮氨酸8 8、以、以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质 一个一个mRNA分分子可以相继结合子可以相继结合多多个核糖体个核糖体，同时进，同时进行多条肽链的合成，行多条肽链的合成，因此少量的因此少量的mRNA分子就可迅速合成分子就可迅速合成大量的蛋白质，翻大量的蛋白质，翻译的效率非常高。译的效率非常高。多肽的合成方式多肽的合成方式 密码子密码子UCAUA G AUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子三联体遗传密码三联体遗传密码决定氨基酸决定氨基酸遗传密码遗传密码密码子：密码子：mRNA上决定一种氨基酸的三个相邻的碱基上决定一种氨基酸的三个相邻的碱基。mRNA上上的的遗遗传传密密码码（密密码码子子）a、一种一种氨基酸可以和氨基酸可以和一个或多个一个或多个密码子相对应密码子相对应 b、一个一个密码子只和密码子只和一种一种氨基酸相对应氨基酸相对应 c、三个终止密码：三个终止密码：UAA、UAG、UGA d、组成蛋白质的氨基酸的种类：、组成蛋白质的氨基酸的种类：密码子种类：密码子种类：决定氨基酸的密码子：决定氨基酸的密码子：20种种64种种61种种遗传密码的特性：遗传密码的特性：l1、有、有3个终止密码，没有相对应的氨基酸，个终止密码，没有相对应的氨基酸，所以在所以在64个遗传密码中，决定氨基酸的密个遗传密码中，决定氨基酸的密码子只有码子只有61个。个。l2、通用性通用性：地球上几乎所有的生物共用一：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。套密码子。l3、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。在一定程度上能防止由于碱基在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的蛋白质结构的改变。的改变而导致的蛋白质结构的改变。6 6、信息传递的方向：、信息传递的方向：细胞质（细胞质（细胞质（细胞质（核糖体核糖体）2020种氨基酸种氨基酸种氨基酸种氨基酸转运转运转运转运RNARNA（tRNAtRNA）1 1、场所：、场所：2 2、原料：、原料：3 3、工具：、工具：4 4、碱基配对原则：、碱基配对原则：AUAU；UAUA；CGCG；GCGC5 5、信息来源：、信息来源：mRNA mRNAmRNA mRNA 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 （有一定氨基酸排列顺序）（有一定氨基酸排列顺序）（有一定氨基酸排列顺序）（有一定氨基酸排列顺序）翻译小结小结基基因因控控制制蛋蛋白白质质的的合合成成转录、翻译全过程转录、翻译全过程步步骤复制复制转录翻翻译场所所主要在主要在细胞核胞核模板模板原料原料酶解旋解旋酶DNA聚合聚合酶碱基互碱基互补配配对产物物DNA信息流信息流由由DNADNA主要在细胞核主要在细胞核 细胞质中的核糖体细胞质中的核糖体DNA的两条链的两条链 DNA的一条链的一条链 信使信使RNA4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RNA聚合酶聚合酶A-T，C-G A-U，T-A，C-G A-U，C-G三种单链三种单链RNA 蛋白质蛋白质DNARNA mRNA蛋白质蛋白质DNA的的复制复制、转录转录、翻译翻译比较比较DNA、mRNA的碱基的碱基和和氨基酸氨基酸的数量的数量关系关系结论结论:C G TGCAC A TG C A C TG G TADNA谷氨酸谷氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸C G UGGAC A UmRNAG C A C U G G U AtRNA遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码反密码子反密码子氨基酸序列氨基酸序列基因的碱基基因的碱基 mRNA mRNA的碱基的碱基 氨基酸氨基酸 =6 3 1模板链模板链中心法则中心法则 遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。但是，遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向RNA或DNA。中心法则中心法则人、大肠杆菌、噬菌体、烟草花叶病毒、人、大肠杆菌、噬菌体、烟草花叶病毒、HIV分别发生哪些过程？分别发生哪些过程？这些过程在所有生物体内都会发生吗？这些过程在所有生物体内都会发生吗？1.基因是遗传的一个基因是遗传的一个基本功能单位基本功能单位，它在适当的，它在适当的环境条件下环境条件下控制生物的性状控制生物的性状。2.基因以一定的基因以一定的次序次序排列在排列在染色体染色体上。上。3.本质上，基因就是一段包含一个完整的遗传信本质上，基因就是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的息单位的有功能的核酸分子片段核酸分子片段，大多数生物，大多数生物中是一段中是一段DNA，而在，而在RNA病毒中则是一段病毒中则是一段RNA基因的完整概念基因的完整概念1、骨骼肌细胞中合成、骨骼肌细胞中合成mRNA及多肽链的场所分别是及多肽链的场所分别是 A.细胞质与细胞核细胞质与细胞核 B.细胞核与线粒体细胞核与线粒体 C.内质网与核糖体内质网与核糖体 D.细胞核与核糖体细胞核与核糖体2、mRNA上的上的64种密码子能编码几种氨基酸种密码子能编码几种氨基酸 A.64种种 B.61种种 C.59种种 D.20种种3、参与分泌蛋白合成的细胞结构有（多选）、参与分泌蛋白合成的细胞结构有（多选）A 细胞核细胞核 B 线粒体线粒体 C 高尔基体高尔基体 D 核糖体核糖体 E 中心体中心体 F 内质网内质网课堂巩固课堂巩固