基因的表达(转录和翻译)ppt课件.ppt

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1、4.1 基因指导蛋白质的合成第四章第四章 基因的表达基因的表达基因基因蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译信使信使RNA？（主要在细胞核主要在细胞核）（细胞质中的细胞质中的核糖体核糖体）为什么为什么RNA适合作适合作DNA的信使呢？的信使呢？DNA 全称：脱氧核糖核酸 基本单位：脱氧(核糖)核苷酸含氮碱基含氮碱基P脱氧脱氧核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤脱氧核苷酸脱氧核苷酸胞嘧啶胞嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核苷酸 DNA分子中分子中遗传信息遗传信息储存在储存在脱氧核苷酸排列顺序脱氧核苷酸排列顺序中中。A G C T 四种碱基四种碱基 全称：核糖核酸 基本

2、单位：核糖核苷酸含氮碱基含氮碱基P核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤核糖核苷酸核糖核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤核糖核苷酸核糖核苷酸胞嘧啶胞嘧啶核糖核苷酸核糖核苷酸尿嘧啶尿嘧啶核糖核苷酸核糖核苷酸RNA中的核糖核苷酸顺序也可以储存遗传信息中的核糖核苷酸顺序也可以储存遗传信息，适宜作适宜作DNA的信使。的信使。A G C U 四种碱基四种碱基RNADNARNA 组成元素 基本单位 化学组成 结构 C、H、O、N、PC、H、O、N、P脱氧核苷酸脱氧核苷酸（4种）种） 核糖核苷酸核糖核苷酸（4种）种）一分子磷酸一分子磷酸脱氧核糖脱氧核糖A、T、C、G 一分子磷酸一分子磷酸核糖核糖A、U、C、G规则的规则的双螺旋双螺旋结构结构

3、 一般为一般为单链单链结构结构DNADNA与与RNARNA的比较的比较练习练习1、人体中含有、人体中含有( )种核酸：种核酸： ; ( )种核苷酸种核苷酸 ; ( )种碱基种碱基 。2、DNA和和RNA在化学组成上有哪些区别（在化学组成上有哪些区别（ ） A.磷酸磷酸 B.碱基碱基 C.五碳糖五碳糖 D.碱基和五碳糖碱基和五碳糖2 2DNADNA和和RNARNA8 84 4种脱氧核苷酸、种脱氧核苷酸、4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸5 5A G C T UA G C T UD DDNA分子分子（双链）（双链） RNA（单链）（单链）A A G A A A G T T DNAmRNAA A G A

4、 A A G U U T T C T T T C A A 模板链模板链碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：A-U T-A C-G（G-C）非模板链非模板链为什么为什么RNA适合作适合作DNA的信使？的信使？1 1、结构相似结构相似，都可以储存遗传信息；，都可以储存遗传信息；2 2、RNARNA多为多为单链单链结构，结构，较短较短，可通过核孔。，可通过核孔。 RNA的种类：的种类：1、信使、信使RNA（mRNA）2、转运、转运RNA（tRNA）3、核糖体、核糖体RNA（rRNA）转录RNA的种类和功能的种类和功能种类种类英文缩写英文缩写形状形状功能功能信使信使RNARNA转运转运RNARNA核糖

5、体核糖体RNARNAmRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA作为翻译作为翻译的模板的模板携带氨基酸携带氨基酸与蛋白质、与蛋白质、MgMg2+2+组成核糖体组成核糖体三叶草形三叶草形2. 转录的过程转录的过程1. 转录的定义转录的定义 在在细胞核细胞核中，以中，以DNA的的一条链一条链为为模板合成模板合成RNA的过程。的过程。转录可以分为几个步骤？转录可以分为几个步骤？转录一段一段DNADNA双双链解开链解开，碱，碱基得以暴露基得以暴露游离核糖核游离核糖核苷酸与苷酸与DNADNA一条链进行一条链进行碱基互补配碱基互补配对对新结合的核新结合的核糖核苷酸糖核苷酸连连接接到正在合到正在合成的成

6、的mRNAmRNA分分子上子上合成的合成的mRNAmRNA分子从分子从DNADNA链上链上释放释放， DNADNA双链恢双链恢复复解旋解旋碱基互补配对碱基互补配对连接连接(RNA聚合酶聚合酶)释放释放转录TCATG A TT AAG T AC A A A T 转录的过程：转录发生在转录的过程：转录发生在细胞核细胞核中中 （一段一段DNADNA双链解旋双链解旋）转录AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU只有只有一条链（模板链）一条链（模板链）作为作为模板模板转录AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T 原料：原料：一个个一个个游离的游离的核糖核

7、苷酸核糖核苷酸转录AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T RNARNA聚合酶聚合酶将将核糖核苷酸核糖核苷酸连接起来（连接起来（碱基互补配对碱基互补配对原则）原则）RNA 聚合酶聚合酶AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T RNARNA聚合酶聚合酶沿着沿着DNADNA移动移动（单向）（单向）转录GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T RNARNA聚合酶聚合酶沿着沿着DNADNA移动移动（单向）（单向）转录GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键转

8、录GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来转录GGCG

9、GU UAU UA U CAG T AC A A A T 核糖核苷酸一个一个核糖核苷酸一个一个连接连接起来起来DNARNA转录（1）定义：）定义：（2）场所：）场所：（3）模板）模板: （4）原料：）原料：（5）其他条件：）其他条件：（6）碱基配对：）碱基配对：（7）产物：）产物：（8）意义：）意义：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNA的过程。的过程。主要是细胞核主要是细胞核DNADNA的的一条链一条链4 4种种核糖核苷酸核糖核苷酸ATPATP、酶、酶( (解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶等聚合酶等) )A-UA-U、T-AT-A、C-GC

10、-G、G-CG-CmRNAmRNA将将DNADNA的遗传信息传递给的遗传信息传递给RNARNA一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录（线粒体、叶绿体）（线粒体、叶绿体）tRNAtRNA、rRNArRNADNA复制转录场所解旋模板原料酶能量碱基配对产物细胞核细胞核细胞核细胞核DNA的两条链的两条链DNA的一条链的一条链每个位点都有解开每个位点都有解开 有遗传效应的片段解开有遗传效应的片段解开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解旋酶，解旋酶，DNA聚合酶聚合酶 解旋酶，解旋酶， RNA聚合酶聚合酶ATPATPAT, CG AU,TA,CG,GC DNAmRNA1、DNA分子复制

11、与遗传信息转录的相同之处（分子复制与遗传信息转录的相同之处（ ）A 利用的模板都相同利用的模板都相同 B 利用的原料都相同利用的原料都相同C 所利用的酶都相同所利用的酶都相同 D 都遵循碱基互补配对原则都遵循碱基互补配对原则2、DNA的复制、转录和蛋白质合成分别发生在（的复制、转录和蛋白质合成分别发生在（ ） A 细胞核细胞核 细胞质细胞质 核糖体核糖体 B 细胞核细胞核 细胞核细胞核 核糖体核糖体 C 细胞质细胞质 核糖体核糖体 细胞核细胞核 D 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核糖体核糖体DB3、在双链、在双链DNA中，已知其中一条链（中，已知其中一条链（A+G）/（T+C）=0.4，那么以它

12、的互补链为模板，转录，那么以它的互补链为模板，转录成的成的mRNA中（中（A+G）/（U+C）应是（）应是（ ）A 2.5 B 1 C 0.4 D 1.25C A A T C T A T A G T T A G A T A T CDNA U U A G A U A U CmRNAAG 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信使信使RNARNA（mRNAmRNA）通过通过核孔核孔从细胞核中出来，到细胞质中。从细胞核中出来，到细胞质中。UCAUG A UUAmRNA二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译蛋蛋白白质质碱基序列碱基序列氨基酸氨基酸序列序列

13、翻翻 译译碱基与氨基酸之间的关系是怎样的呢？碱基与氨基酸之间的关系是怎样的呢？组成生物体蛋白质的氨基酸有组成生物体蛋白质的氨基酸有20种种，RNA含有含有4种种碱基（碱基（AGCU），），4种碱基如何决定种碱基如何决定20种氨基酸种氨基酸?1、如果、如果1个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸4 1=4种种2、如果、如果2个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸3、如果、如果3个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸4 4=16种种4 4 4 =64种种4、如果、如果4个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸256种种至少要至少要3个碱基决定个碱基决定1个氨基酸个氨基酸推测推测1961年，英

14、国的克里克和同事用实验证明：年，英国的克里克和同事用实验证明：mRNA上上3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1个氨基酸个氨基酸，每三个这样的碱基称作一个每三个这样的碱基称作一个密码子密码子。 A U G G C C U A GmRNA 1967年，科学家将年，科学家将20种氨基酸的密码全部种氨基酸的密码全部破译，将其编制成破译，将其编制成密码子表密码子表。实验证据实验证据大行大行小行小行列列1.密码子总共有多少个？密码子总共有多少个？ 能编码氨基酸的密码子有多少个？能编码氨基酸的密码子有多少个？思考：思考：2. 终止密码子终止密码子有几个？编码氨基酸吗？有几个？编码氨基酸吗？4. 一种氨基酸是

15、不是只由一种密码子编码？一种氨基酸是不是只由一种密码子编码？3. 起始密码子起始密码子有几个？编码氨基酸吗？有几个？编码氨基酸吗？1.密码子总共有密码子总共有64个，但能编码氨基酸的密个，但能编码氨基酸的密 码子码子只有只有61个个。2. 三个终止密码子三个终止密码子（UAA、UAG、UGA） 不编码氨基酸不编码氨基酸3. 两个起始密码子两个起始密码子（AUG、GUG） 编码氨基酸编码氨基酸4. 一种氨基酸一种氨基酸可以由可以由多个密码子多个密码子编码。编码。密码子的简并性密码子的简并性5. 地球上几乎所有的生物体都地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子共用一套密码子增强密码子的容错性；增强密

16、码子的容错性； 保证翻译的速度保证翻译的速度“搬运工搬运工”tRNA的结构的结构携带氨基酸部分携带氨基酸部分tRNA的特性：的特性：一种一种tRNA只能识别转运只能识别转运一种氨基酸。一种氨基酸。一种氨基酸是否只由一种一种氨基酸是否只由一种tRNA来转运呢？来转运呢？ A C U(与与密码子密码子互补配对互补配对)U A CAC UAUG转运转运 RNA（tRNA）氨基酸氨基酸甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸U A CAC UAUG氨基酸与转运氨基酸与转运RNA结合，这个过程要结合，这个过程要消耗能量消耗能量。反密码子反密码子甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸AC

17、GUG A UUAmRNA细胞质细胞质 核糖体核糖体UACACUAUG甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸ACGUG A UUAU A CAC U 核糖体核糖体mRNA与核糖体结合与核糖体结合 翻译的过程翻译的过程甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸ACGUG A UUAU A CAC U甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮异亮氨酸氨酸tRNA上的上的反密码子反密码子与与 mRNA上的上的密码子密码子互补配对互补配对12U A CAC UAUGACGUG A UUA 两个氨基酸分子两个氨基酸分子脱水缩合脱水缩合12甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸肽键肽键ACGUG

18、 A UUAU A CAC UAUG核糖体沿着核糖体沿着 mRNA移动，另一个移动，另一个 tRNA上上的的反密码子反密码子与与mRNA上的上的密码子密码子互补互补配对配对12甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸ACGUG A UUAU A CAC UAUG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链链12甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸ACGUG A UUAU A CAC UAUGtRNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸12甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸ACGUG A UUAU A CAC UAUG以以mRNA为

19、模板形成有一定氨基酸顺序的多肽链；为模板形成有一定氨基酸顺序的多肽链；mRNA 和多肽链被释放到细胞质中和多肽链被释放到细胞质中甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸基因的表达过程基因的表达过程（1）定义：）定义：（2）场所：）场所：（3）模板）模板: （4）原料：）原料：（5）条件：）条件：（6）密码子：）密码子：（7）产物：）产物：（8）意义：）意义： 游离在细胞质中的各种氨基酸，以游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA氨基酸氨基酸模板、原料、模板、原料

20、、ATP（能量）、酶（能量）、酶mRNA上上决定一个氨基酸的三个相邻碱基决定一个氨基酸的三个相邻碱基多肽链多肽链使使DNA的遗传信息最终得以表达的遗传信息最终得以表达二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译DNA复制复制 转录转录 翻译翻译场所场所模板模板原料原料条件条件碱基互补碱基互补配对原则配对原则产物产物 细胞核细胞核 细胞核细胞核 细胞质细胞质DNA的的 两条链两条链DNA的的 一条链一条链mRNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸 氨基酸氨基酸能量、酶能量、酶能量、酶能量、酶能量、酶能量、酶A-T T-AG-C C-GA-U T-AG-C C-G密码子与密码子与 反密码子反密码子2

21、个子代个子代DNA 1个个mRNA多肽链多肽链（先合成肽链，然后在内质网、高尔基体加工成蛋白质）（先合成肽链，然后在内质网、高尔基体加工成蛋白质）A-U U-AG-C C-G区分：遗传信息、密码子、反密码子（定位） 遗传信息：遗传信息： 密码子：密码子： 反密码子：反密码子：一般指一般指DNADNA分子中的脱氧核苷酸序列（碱基序列）分子中的脱氧核苷酸序列（碱基序列）mRNAmRNA分子上相邻的三个碱基决定分子上相邻的三个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，这样的三个碱基叫做这样的三个碱基叫做1 1个密码子。个密码子。tRNAtRNA分子一端的三个碱基，可以和分子一端的三个碱基，可以和mRNAmR

22、NA上的上的密码子互补配对，这三个碱基叫做反密码子。密码子互补配对，这三个碱基叫做反密码子。翻译是一个快速的过程：翻译是一个快速的过程：一个一个mRNA可以可以结合多个结合多个核糖体核糖体；同时合成多条；同时合成多条肽链肽链少量少量mRNA就可以迅速合就可以迅速合成大量蛋白质成大量蛋白质 肽链合成后，脱离核糖体与肽链合成后，脱离核糖体与mRNA的复的复合物，然后被加工成具有特定结构和功能的合物，然后被加工成具有特定结构和功能的蛋白质。（核糖体蛋白质。（核糖体-内质网内质网-高尔基体）高尔基体）二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译基因基因 蛋白质蛋白质(体现性状体现性状)(细胞核细胞核)(细胞质

23、细胞质)信使信使RNA转录转录翻译翻译基因表达的过程包括：基因表达的过程包括：转录转录 翻译翻译总结：总结： 遗传信息遗传信息（DNA碱基序列碱基序列） 密码子密码子（mRNA的碱基序列的碱基序列） 特定的特定的氨基酸序列氨基酸序列决定决定决定决定A A G A A A G T T DNAmRNAA A G A A A G U U T T C T T T C A A 模板模板DNA（基因）碱基数、（基因）碱基数、mRNA碱基数以及氨基酸碱基数以及氨基酸数之间的关系：数之间的关系：赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸缬氨酸缬氨酸DNA（基因）碱基数：（基因）碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数碱基数：氨基酸数=

24、 6：3：1计计算算1、一条多肽链中有氨基酸、一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该个，则作为合成该多肽链模板的多肽链模板的mRNA和基因中分别有碱基和基因中分别有碱基个个和和 个个2、一段、一段mRNA有有60个碱基，其中个碱基，其中A有有15个，个，G有有25个，那么转录个，那么转录mRNA的的DNA片段共有片段共有T和和C多少个？多少个？300060003、一段原核生物的、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有通过翻译可合成一条含有21个肽键的多肽，则合成这段多肽需要的个肽键的多肽，则合成这段多肽需要的tRNA个数以个数以及此及此mRNA分子至少含有的碱基个数依次为（分子至少含有的碱基个数依次为（ ） A63 21 B66 22 C22 66 D21 66 60C