第4章第1節(jié)基因指導蛋白質的合成

1、1第第1 1節(jié)節(jié) 基因指導蛋白質的合成基因指導蛋白質的合成第四章第四章 基因的表達基因的表達第 1 課時2自然界中生物的千姿百態(tài)自然界中生物的千姿百態(tài)345蛋白質是生命活動的蛋白質是生命活動的_者和者和_者者性狀的形成離不開性狀的形成離不開_(_(特別是酶特別是酶) )的作用的作用_控制生物體的性狀控制生物體的性狀基因基因_蛋白質蛋白質_來來_性狀！性狀！體現(xiàn)體現(xiàn)承擔承擔蛋白質蛋白質基因基因通過指導通過指導的合成的合成控制控制(基因是有遺傳效應的DNA片段,是決定生物性狀的基本單位)61.1.說明基因和遺傳信息的關系；說明基因和遺傳信息的關系； 2.2.概述遺傳信息的轉錄和翻譯過程。概述遺傳信

2、息的轉錄和翻譯過程。第第1節(jié)節(jié) 基因指導蛋白質的合成基因指導蛋白質的合成7基因主要存在于基因主要存在于細胞核，細胞核，蛋白質合成的場蛋白質合成的場所在所在細胞質細胞質的核糖體，那么是由誰將遺傳的核糖體，那么是由誰將遺傳信息從核傳遞給細胞質的呢？信息從核傳遞給細胞質的呢？基因基因蛋白質蛋白質（細胞核）（細胞核）（細胞質）（細胞質）?RNA轉錄翻譯DNAmRNA蛋白質蛋白質遺傳信息遺傳信息(細胞核）細胞核）(細胞質）細胞質）8基因的表達基因的表達遺傳信息轉錄遺傳信息轉錄遺傳信息翻譯遺傳信息翻譯一、基因的表達一、基因的表達轉錄翻譯DNAmRNA蛋白質蛋白質遺傳信息遺傳信息(細胞核）細胞核）(細胞質）

3、細胞質）9比較項目DNARNA基本單位五碳糖含氮堿基結構主要存在部位1、DNA與RNA 的主要區(qū)別脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖A T C GA U C G多為雙鏈結構多為單鏈結構細胞核細胞質RNA一般是_鏈，且比DNA 短，因此能夠通過_，從_轉移到_中。單核孔細胞核細胞質(一)遺傳信息的轉錄 (DNA mRNA)轉錄功能傳遞遺傳信息攜帶遺傳信息10信使信使RNA(mRNARNA(mRNA) )：傳遞遺傳信息的媒介。傳遞遺傳信息的媒介。核糖體核糖體RNA(rRNARNA(rRNA) )： 與蛋白質構成核糖體。與蛋白質構成核糖體。轉運轉運RNA(tRNARNA(tRNA) )：轉運氨基酸的工

4、具。轉運氨基酸的工具。2、RNA 的種類和功能11思思考考 DNA DNA的遺傳信息是怎樣傳給的遺傳信息是怎樣傳給mRNAmRNA的呢？的呢？ 在細胞核中以在細胞核中以DNADNA的一條鏈為模板的一條鏈為模板, ,按堿基按堿基互補配對原則，合成互補配對原則，合成RNARNA的過程（的過程（以基因為以基因為單位轉錄單位轉錄）。）。3 3、轉錄的過程、轉錄的過程轉錄的定義：轉錄的定義：12DNADNA的平面結構圖的平面結構圖AG T AC A A A T TCATG A TT A3、轉錄動態(tài)過程13RNA聚合酶聚合酶DNADNA的平面結構圖的平面結構圖AG T AC A A A T TCATG A

5、 TT A14AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU以其中的一條鏈作為模板.游離的核糖核苷酸15RNA聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUURNA聚合酶將核糖核苷酸連接起來，16RNA聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUURNA聚合酶將核糖核苷酸連接起來，以堿基互補配對為原則。17RNA聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU URNA聚合酶將核糖核苷酸連接起來，以堿基互補配對為原則。18RNA聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU URNA聚合酶沿著DNA移動。19RNA聚合酶AG T AC

6、 A A A T GCGACGGUUU UARNA聚合酶沿著DNA移動20RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGACGUUGU UA核糖核苷酸一個一個連接起來。21RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGACGUGU UAU核糖核苷酸一個一個連接起來。22RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGACGGU UAU U核糖核苷酸一個一個連接起來。23RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGACGGU UAU UA核糖核苷酸一個一個連接起來。24RNA聚合酶AG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA U核糖核苷酸一個一個連接起來。25RN

7、A聚合酶AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C核糖核苷酸一個一個連接起來。26AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C核糖核苷酸一個一個連接起來。RNA聚合酶27AG T AC A A A T UCAUG U UUAmRNA信使RNA（mRNA） 通過核孔從細胞核中出來，到細胞質中。細胞質細胞核28TCATG T TT AAG T AC A A A T AG T AC A A A T GU UAU UA U CmRNA模板鏈模板鏈非模板鏈非模板鏈模板鏈模板鏈29轉錄：是在細胞核內進行的，是以DNA雙鏈中的一條為模板，合成mRNA的過程。1、

8、時間：2、場所:4、原則:5、產物:個體生長發(fā)育的整個過程主要在細胞核中堿基互補配對原則mRNA(rRNA tRNAmRNA(rRNA tRNA) )3 3、條件：、條件：模板：模板：酶：酶：原料：原料：能量：能量：DNADNA的一條鏈的一條鏈RNARNA聚合酶等聚合酶等四種核糖核苷酸四種核糖核苷酸ATPATPRNA: U C G ADNA: A G C T 3031按照堿基配對原則，1、寫出以b鏈為模板轉錄形成的mRNA堿基序列，2、寫出b鏈對應的a鏈的堿基序列。DNA雙鏈雙鏈片段片段a鏈鏈b鏈鏈C G A A C C T C A C G C信使信使RNA比較比較mRNA和和b鏈，以及鏈，以

9、及mRNA和和a鏈的堿基序列的差異。鏈的堿基序列的差異。G C T T G G A G T G C GG C U U G G A G U G C G32復制復制轉錄轉錄場所場所解旋解旋模板模板原料原料酶酶能量能量堿基配對堿基配對產物產物細胞核細胞核細胞核細胞核完全解旋完全解旋只解有遺傳效應的片段只解有遺傳效應的片段DNADNA的兩條鏈的兩條鏈只有只有DNADNA的一條鏈的一條鏈4 4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸4 4種核糖核苷酸種核糖核苷酸DNADNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶聚合酶ATPATP子代子代DNADNAmRNA( rRNA tRNA )A-T T-A G

10、-C C-GA-U T-A G-C C-G（三）復制與轉錄的比較（三）復制與轉錄的比較33鞏固練習：1、DNA分子結構中沒有 （ ） A鳥嘌呤（G） B胞嘧啶（C） C胸腺嘧啶（T） D尿嘧啶（U） 2、在遺傳信息的傳遞過程中，以DNA的一條鏈為模板合成信使RNA的過程稱為 （ ） A逆轉錄 B轉錄 C復制 D翻譯DB3、下列過程中，不出現(xiàn)堿基互補配對的是 ( ) A . DNA 分子的復制 B 目的基因與運載體結合 C 以 mRNA 為模板合成蛋白質 D . RNA 通過核孔轉移到細胞質中 D34 4、與DNA相比，RNA所特有的成分是（ ） A. 脫氧核糖和鳥嘌呤 B. 核糖和尿嘧啶 C.

11、 脫氧核糖和胸腺嘧啶 D. 核糖和胸腺嘧啶B5、信使RNA的來源是（ ）A. 由DNA復制而來 B. 由DNA轉錄而來C. 由DNA翻譯而來 D. 由DNA解旋而來B6、下列各項中符合轉錄過程中的堿基配對關系的是( )A、 A與C B、U與GC、 T與U D、A與U D357、如果、如果DNA的一條模板鏈的堿基排列的一條模板鏈的堿基排列順序是順序是ACGCTAGCA，那么與它互補的，那么與它互補的另一條鏈上的堿基排列順序是另一條鏈上的堿基排列順序是 ，轉錄成的信使轉錄成的信使RNA上的堿基排列順序是上的堿基排列順序是 。 8、如下是轉錄過程：、如下是轉錄過程：DNA RNA 該圖中有該圖中有

12、種核苷酸，有種核苷酸，有 核酸核酸 ,有有 種種堿基，該過程是在堿基，該過程是在 中進行的。中進行的。TGCGATCGT625細胞核細胞核UGCGAUCGU368 8、 mRNAmRNA上有上有2525的腺嘌呤，的腺嘌呤，3535的尿嘧啶，的尿嘧啶，則轉錄該則轉錄該mRNAmRNA的的DNADNA分子上腺嘌呤占堿基總數(shù)的分子上腺嘌呤占堿基總數(shù)的（ ）A 50A 50 B 25B 25 C 30C 30 D 35D 35C C37第第1 1節(jié)節(jié) 基因指導蛋白質的合成基因指導蛋白質的合成第四章第四章 基因的表達基因的表達第 2 課時38 細胞質細胞質 細胞核細胞核 核核 孔孔mRNAmRNA在細胞

13、核中合成在細胞核中合成AG T AC A A A T GU UAU UA U CDNADNAmRNAmRNA39AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 細胞質細胞質 細胞核細胞核mRNAmRNA通過核孔進入細胞質通過核孔進入細胞質UCAUG A UUAmRNA4041問題情境 轉錄后進入細胞質的mRNA仍是堿基序列，而不是蛋白質，那么mRNA上的堿基序列如何能變成蛋白質中氨基酸酸的種類數(shù)目和排列順序呢？ mRNA如何將遺傳信息翻譯成蛋白質。UCAUG A UUAmRNA421 1、問題：、問題：4 4種種堿基是如何決定堿基是如何決定 2020種種氨基酸的氨基酸的? ?1

14、.1.如果如果1 1個個堿基決定一個氨基酸，那么，堿基決定一個氨基酸，那么， 四種堿基只能決定多少種氨基酸？四種堿基只能決定多少種氨基酸？ 4 4種種2.2.如果如果2 2個個堿基決定一個氨基酸，那么，堿基決定一個氨基酸，那么， 四種堿基又能決定多少種氨基酸？四種堿基又能決定多少種氨基酸？1616種種3.3.那么那么2020種氨基酸種氨基酸，至少需要多少個，至少需要多少個 堿基來決定呢？堿基來決定呢？3 3個個分析分析: :(二)遺傳信息的翻譯 (RNA 蛋白質)翻譯43A AC CG GU UG GA AU UU UA AmRNA 氨基酸 氨基酸 氨基酸密碼子：密碼子：mRNAmRNA上決定

15、氨基酸的三個上決定氨基酸的三個相鄰相鄰的堿的堿基基密碼子密碼子44第一個第一個字母字母第二個字母第二個字母第三個第三個字母字母U UC CA AG GU U苯苯 丙丙 氨氨 酸酸絲絲 氨氨 酸酸酪酪 氨氨 酸酸半半 胱胱 氨氨 酸酸U U苯苯 丙丙 氨氨 酸酸絲絲 氨氨 酸酸酪酪 氨氨 酸酸半半 胱胱 氨氨 酸酸C C亮亮 氨氨 酸酸絲絲 氨氨 酸酸終終 止止終終 止止A A亮亮 氨氨 酸酸絲絲 氨氨 酸酸終終 止止色色 氨氨 酸酸G GC C亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸組組 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸U U亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸組組 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸C C亮亮 氨氨

16、酸酸脯脯 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酰酰 胺胺精精 氨氨 酸酸A A亮亮 氨氨 酸酸脯脯 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酰酰 胺胺精精 氨氨 酸酸G GA A異異 亮亮 氨氨 酸酸蘇蘇 氨氨 酸酸天天 冬冬 酰酰 胺胺絲絲 氨氨 酸酸U U異異 亮亮 氨氨 酸酸蘇蘇 氨氨 酸酸天天 冬冬 酰酰 胺胺絲絲 氨氨 酸酸C C異異 亮亮 氨酸氨酸蘇蘇 氨氨 酸酸賴賴 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸A A甲甲 硫硫 氨氨 酸酸（起（起 始）始）蘇蘇 氨氨 酸酸賴賴 氨氨 酸酸精精 氨氨 酸酸G GG G纈纈 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸天天 冬冬 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸U U纈纈 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸天天 冬

17、冬 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸C C纈纈 氨氨 酸酸丙丙 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸纈纈 氨氨 酸酸（起（起 始）始）丙丙 氨氨 酸酸谷谷 氨氨 酸酸甘甘 氨氨 酸酸G G45終止密碼子終止密碼子纈氨酸纈氨酸 起始密碼子起始密碼子編碼氨基酸的密碼子共有多少種？編碼氨基酸的密碼子共有多少種？AUG AUG UAA UAA UAG UAG UGAUGA61種GUGGUG甲硫氨酸甲硫氨酸 46n2 2、通用性、通用性：地球：地球上幾乎所有的生物上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。共用一套密碼子表。1 1、簡并性：、簡并性：一種氨基酸有兩種以上的密碼子的情況一種氨基酸有兩種以上的密碼子的

18、情況 。在一定程度上能防止由于堿基的改變而導致的遺傳信息的改變。在一定程度上能防止由于堿基的改變而導致的遺傳信息的改變。遺傳密碼的特性：3.非重疊性4.非間斷性472、問題： mRNA進入細胞質后與核糖體結合，合成生產蛋白質的“生產線”，那么游離在細胞之中的氨基酸是如何運到合成蛋白質的“生產線”上的呢？ACGUG A UUA異亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸48tRNA“搬運工”反密碼子與mRNA上的密碼子堿基互補配對問題： tRNA除了反密碼子的三個堿基外還有其他堿基嗎？49tRNA“搬運工”tRNA 共有 種，1種tRNA能轉運 種氨基酸（ tRNA專一性） 611但每種氨基酸可由 種tRNA轉

19、運。一或幾50游離在細胞質中的各種氨基酸，就游離在細胞質中的各種氨基酸，就以以mRNAmRNA為模板合成具有一定氨基酸為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質，這一過程稱為順序的蛋白質，這一過程稱為翻譯翻譯( (二二) )、遺傳信息翻譯遺傳信息翻譯2.2.實質：實質：將將mRNAmRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質的中的堿基序列翻譯為蛋白質的 氨基酸序列。氨基酸序列。1.1.概念：概念：513.翻譯的過程： 分為起始、延伸和終止等階段。52UA C甲硫氨酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨 核糖體第1步：mRNA與核糖體結合.UACGUG A UUAA A3.翻譯的過程53U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC

20、U 天門冬天門冬酰氨酰氨第1步：攜帶甲硫氨酸的tRNA上的反密碼子(UAC)與 mRNA上的密碼子(AUG)互補配對，進入位點1 .ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程位點1位點254U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨第2步：攜帶其他氨基酸的tRNA上的反密碼子與 mRNA上的密碼子互補配對 ，進入位點2.ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程位點1位點255U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程位點1位點256ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天門

21、冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 第3步：兩個氨基酸分子發(fā)生脫水縮合反應形成肽鍵肽鍵肽鍵ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程位點1位點257ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 第3步：二肽轉移到占據(jù)位點2的tRNA上ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程位點1位點258ACGUG A UUAU A CAC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 第4步：核糖體隨著 mRNA滑動，讀取下一個密碼子，繼續(xù)肽鏈的合成。ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程甲硫氨甲硫氨酸酸位點1位點2tRNA離開

22、，再去轉運新的氨基酸59ACGUG A UUAAC U 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸 重復步驟2、3、4，一個個氨基酸分子縮合成鏈狀結構ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程甲硫氨甲硫氨酸酸位點1位點260CU A 天門冬天門冬酰氨酰氨AUG 異亮氨酸異亮氨酸ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程 第4步：直到核糖體讀取到mRNA上的終止密碼，翻譯終止位點1位點2甲硫氨甲硫氨酸酸61 甲硫氨甲硫氨酸酸 天門冬天門冬酰氨酰氨 異亮氨酸異亮氨酸結果:以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質ACGUG A UUAA AU3.翻譯的過程位點1位點262思考與討論思考與

23、討論1、你知道每個蛋白質的第一個氨基酸是什么嗎?甲硫氨酸或纈氨酸2、蛋白質的合成什么時候停止？當核糖體讀取到mRNA上的終止密碼時合成停止。3、翻譯終止的原因是什么？因為沒有與終止密碼子配對tRNA。63翻譯: 以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程1. 翻譯的時間：個體生長發(fā)育的整個過程2. 翻譯的場所:核糖體3. 翻譯的條件mRNA大約20種游離的氨基酸催化氨基酸縮合反應的酶tRNAATP多肽 蛋白質5. 模版去向：翻譯后，mRNA分解成單個核糖核苷酸4. 翻譯的產物:翻譯的工具“搬運工”：模板：原料：酶：能量：64DNA(DNA(基因基因) )蛋白質蛋白質RNARNA轉錄轉

24、錄翻譯翻譯基基因因指指導導蛋蛋白白質質合合成成的的過過程程65DNA復制轉錄翻譯時間主要場所模板原料條件產物信息傳遞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂間期生長發(fā)育過程中，幾乎所有細胞都會發(fā)生(主要)在細胞核核糖體DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20多種氨基酸解旋酶、DNA聚合酶、ATPRNA聚合酶、ATPATP、tRNA、酶兩個DNAmRNA多肽鏈親代DNA子代DNADNA-mRNARNA蛋白質66思考與討論思考與討論3、一個mRNA分子上只能結合一個核糖體嗎？ 每次只能合成一條多肽鏈嗎？一個mRNA分子上可以結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈。67一個mRNA分子上結合多

25、個核糖體，同時合成多條肽鏈6869結論:CG TGCACA TG CA CTG G TADNA谷氨酸組氨酸精氨酸氨基酸CG UGGACA UmRNAG CA CU G G U AtRNA遺傳信息遺傳密碼反密碼子氨基酸序列基因的堿基 信使RNA的堿基 氨基酸 =6 3 1（不考慮終止密碼子）70鞏固訓練若某基因有100個堿基對，可編碼的氨基酸最多有_個。 基因中堿基數(shù)：基因中堿基數(shù)：mRNA中堿基數(shù)：蛋白質中氨基酸數(shù)中堿基數(shù)：蛋白質中氨基酸數(shù)6 ： 3 ： 12.一條多肽鏈中有氨基酸1000個，作為合成該多肽鏈模板的mRNA分子和用來轉錄成mRNA的DNA分子分別至少需要堿基（ ）A.3000個

26、和3000個 B.1000個和2000個 C.2000個和4000個 D.3000個和6000個D33（不考慮終止密碼子）71A密碼子精氨酸氨基酸轉運RNAG信使RNAGGDNA雙鏈CCCAAT C GU C G72 (2010年高考天津卷年高考天津卷)根據(jù)表中的已知根據(jù)表中的已知條件，判斷蘇氨酸的密碼子是條件，判斷蘇氨酸的密碼子是()DNA雙鏈雙鏈TGmRNAtRNA反密碼子反密碼子A氨基酸氨基酸蘇氨酸蘇氨酸A. TGU BUGACACU DUCU【嘗試解答】【嘗試解答】_C_鞏固訓練73 哪些生理過程遵循堿基互補配對原則？ DNA復制；RNA復制； 轉錄；逆轉錄； 翻譯741.研究轉錄和翻

27、譯過程最好的時期是在細胞的（ ）A.有絲分裂間期 B.有絲分裂后期 C.四分體時期 D.減數(shù)第二次分裂間期解析：轉錄和翻譯過程是蛋白質的合成過程，在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期都有蛋白質的合成。A752、DNA復制，轉錄和翻譯后所形成的產物分別是( ) ADNA，RNA和蛋白質 BDNA，RNA和氨基酸 CRNA，DNA和核糖 DRNA，DNA和蛋白質A763.下列說法錯誤的是（ ）A.一種轉運RNA只能轉運一種氨基酸B.一種氨基酸可以含有多種密碼子 C.一種氨基酸可以由幾種轉運RNA來轉運 D.一種氨基酸只能由一種轉運RNA來轉運解析:密碼子是mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基，反密碼子是轉運RNA上可以與密碼子進行堿基互補配對的三個堿基。一個