遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯對(duì)基因概念的理解（1）與性狀的關(guān)系：控制性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位（功能）。（2）與DNA的關(guān)系：具有遺傳效應(yīng)的DNA片斷（成分）。（3）與染色體的關(guān)系：染色體為主要載體，且在染色體上呈線性排列（位置）。第2頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天補(bǔ)充：基因的結(jié)構(gòu)RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子內(nèi)含子非編碼區(qū)：調(diào)控遺傳信息的表達(dá)連續(xù)的，能轉(zhuǎn)錄為mRNA，并翻譯成蛋白質(zhì)間隔、不連續(xù)，外顯子編碼蛋白質(zhì)編碼區(qū)原核細(xì)胞真核細(xì)胞原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)RNA聚合酶：催化DNA轉(zhuǎn)錄為mRNA，從編碼區(qū)開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)錄第3頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因的功能：①通過(guò)

——傳遞遺傳信息。②通過(guò)

——表達(dá)遺

傳信息。復(fù)制控制蛋白質(zhì)的合成第4頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因（DNA）主要在細(xì)胞核中蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)里進(jìn)行控制通過(guò)信使RNAGUUAUUAUCmRNA第5頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA的組成及分類(lèi)

基本單位：核糖核苷酸化學(xué)成分：結(jié)構(gòu)：由許多核糖核苷酸通過(guò)脫水聚合形成3，5-磷酸二酯鍵而連接成單鏈結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度比DNA短；能通過(guò)核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中含氮堿基核糖磷酸A（腺嘌呤）C（胞嘧啶）U（尿嘧啶）G（鳥(niǎo)嘌呤）核苷核苷酸第6頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天A核糖PC核糖PU核糖PPG核糖★

一般是單鏈，比DNA短，通過(guò)核孔從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中?！镉珊塑账徇B接而成，能儲(chǔ)存遺傳信息。RNA適合做DNA信使的原因：★

RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”。第7頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA的種類(lèi)（信使RNA）(核糖體RNA)（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）名稱(chēng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功能mRNA信使RNAtRNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNArRNA核糖體RNA線形三葉草形遺傳信息的攜帶者運(yùn)輸氨基酸，識(shí)別密碼子組成核糖體第8頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA與RNA的區(qū)別DNARNA基本單位無(wú)機(jī)酸五碳糖堿基分類(lèi)存在部位結(jié)構(gòu)鑒別通常是雙鏈結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸（4種）A、G、C、T脫氧核糖通常是單鏈結(jié)構(gòu)核糖核苷酸（4種）核糖A、G、C、U基本單位組成成分核DNA、mRNA、質(zhì)DNAtRNA、rRNA核、線粒體、葉綠體主要存在于細(xì)胞質(zhì)中甲基綠吡羅紅PiPi第9頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA（脫氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）功能

作為遺傳物質(zhì)，儲(chǔ)存、傳遞、表達(dá)遺傳信息①在少數(shù)病毒中作為遺傳物質(zhì)②參與基因的表達(dá)

a、mRNA：攜帶DNA中的遺傳的信息，在翻譯過(guò)程中作為蛋白質(zhì)合成的模板

b、tRNA：識(shí)別密碼子，搬運(yùn)特定氨基酸至核糖體

c、rRNA：參與構(gòu)成核糖體③少數(shù)RNA具有催化功能聯(lián)系RNA可作為DNA遺傳信息傳遞的信使第10頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA與RNA判定方法①若某核酸分子中有脫氧核糖，一定為DNA；有核糖一定為RNA②若含“T”，一定為DNA；若含“U”，一定為RNA③用反射性同位素標(biāo)記“T”或“U”可探知DNA或RNA。若細(xì)胞中大量利用“T”，可認(rèn)為進(jìn)行DNA的復(fù)制；若大量利用“U”，可認(rèn)為進(jìn)行RNA的合成第11頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（1）概念：在細(xì)胞核內(nèi)，以DNA的一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA的過(guò)程（2）場(chǎng)所：真核生物：主要在細(xì)胞核內(nèi)，少數(shù)發(fā)生線粒體和葉綠體中原核生物：細(xì)胞質(zhì)

DNA病毒：宿主活細(xì)胞內(nèi)第12頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天①解旋：DNA一片段雙鏈解開(kāi)，即基因的雙鏈解開(kāi)②配對(duì)：細(xì)胞中游離的核糖核苷酸與基因的一條鏈（模板鏈）的堿基互補(bǔ)配對(duì)

注意：

以基因解開(kāi)的一條鏈作為模板，以4種游離的核糖核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，從轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)錄基因的編碼區(qū)直至轉(zhuǎn)錄的終點(diǎn)

堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：DNA：ATCGRNA：UAGC

產(chǎn)物RNA的堿基數(shù)：基因的堿基數(shù)約等于1：2③連接：在RNA聚合酶的作用下，依次連接核糖核苷酸，形成一個(gè)RNA分子注意：RNA聚合酶：催化DNA轉(zhuǎn)錄形成RNA，即催化核糖核苷酸進(jìn)行脫水聚合反應(yīng)，形成3,5-磷酸二酯鍵④脫離：合成的RNA從基因的模板鏈釋放，而后基因雙鏈結(jié)構(gòu)恢復(fù)注意：RNA從基因的模板鏈釋放需要消耗能量；RNA合成以后，可通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中（3）過(guò)程：第13頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成第14頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

AA

A

T

TCATGTTTA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGUUUAmRNA第15頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天（4）條件：①原料：4種游離的核糖核苷酸②模板：基因的一條鏈③能量：細(xì)胞呼吸提供的能量④酶：RNA聚合酶（5）產(chǎn)物：RNA（mRNA、tRNA、rRNA）

結(jié)果：DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上第16頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天思考：組成蛋白質(zhì)的氨基酸：信使RNA的堿基：20種4種4種堿基如何決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸呢？如果1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就只能決定__種,即如果3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就可決定___種,即

如果2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就只能決定___種,即41664實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：1961年英國(guó)的克里克和同事用實(shí)驗(yàn)證明一個(gè)氨基酸是由mRNA的3個(gè)堿基決定，即三聯(lián)體密碼子第17頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天密碼子

①概念：mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸，每3個(gè)這樣的堿基稱(chēng)為1個(gè)密碼子②種類(lèi)：64種，61種能夠編碼氨基酸（其中包括2種起始密碼子，即AUG、GUG，既是是肽鏈合成開(kāi)始的信號(hào)，也是編碼氨基酸的密碼子），3種終止密碼子不編碼任何氨基酸，即UAA、UAG、UGA，是肽鏈合成終止的信號(hào)第18頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天③特點(diǎn)：

一種密碼子只能決定一種氨基酸。

密碼子的連續(xù)性：2個(gè)密碼子之間沒(méi)有任何其他的核苷酸予以隔開(kāi)。因此要正確地閱讀密碼必須從一個(gè)正確的起點(diǎn)開(kāi)始，以后連續(xù)不斷地一個(gè)一個(gè)往下閱讀，直至讀到終止信號(hào)

密碼子的簡(jiǎn)并性：是指一種氨基酸可能對(duì)應(yīng)幾個(gè)密碼子

密碼子的通用性：密碼子無(wú)論是病毒，還是原核生物或真核生物都是通用的第19頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天簡(jiǎn)并性的意義：防止堿基的改變而導(dǎo)致遺傳信息的改變。當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸。通用性的啟示：

說(shuō)明所有生物可能有相同的起源。或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。第20頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA主要在細(xì)胞核中蛋白質(zhì)進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)里轉(zhuǎn)錄mRNA氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)RNA在細(xì)胞質(zhì)里游離在核糖體合成一定順序排列AAU氨基酸第21頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。2、一種氨基酸可由一種或幾種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA來(lái)運(yùn)輸。ACU3、理論上tRNA有61種。反密碼子：與mRNA分子中密碼子互補(bǔ)配對(duì)的tRNA上的3個(gè)堿基第22頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天遺傳信息、密碼子(遺傳密碼)、反密碼子的區(qū)分：第23頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天遺傳信息的翻譯

（1）概念：游離的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程（2）場(chǎng)所：真核生物：主要在細(xì)胞質(zhì)的核糖體中，少數(shù)發(fā)生線粒體和葉綠體的核糖體中原核生物：細(xì)胞質(zhì)的核糖體中

DNA病毒：宿主活細(xì)胞核糖體上（3）工具：裝配機(jī)器：核糖體搬運(yùn)工（翻譯者）：tRNA（4）條件：①原料：20種游離的氨基酸②模板：mRNA③能量：細(xì)胞呼吸提供的能量④酶：

第24頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天（5）過(guò)程：CUCAUGGGCUAGmRNA第25頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天CUCAUGGGCUAGmRNA第26頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天CUCAUGGGCUAGmRNA第27頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2、tRNA攜帶下一個(gè)氨基酸進(jìn)入位點(diǎn)2CUCAUGGGCmRNA……①②GUG組氨酸UACUAG甲硫氨酸1、mRNA與核糖體結(jié)合，

tRNA攜帶第一個(gè)氨基酸進(jìn)入位點(diǎn)1第28頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天①②CUCAUGGGCmRNA……GUG組氨酸UACUAG甲硫氨酸肽鍵H2O

3、核糖體上的兩個(gè)氨基酸形成肽鍵，轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上4、核糖體讀取下一個(gè)密碼子位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體，占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1

重復(fù)第2、3、4步驟，直至終止密碼第29頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天①②CUCAUGGGCmRNA……GUGUAG組氨酸甲硫氨酸肽鍵H2OACC色氨酸4、核糖體讀取下一個(gè)密碼子位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體，占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1

重復(fù)第2、3、4步驟，直至終止密碼第30頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、起始階段：mRNA、tRNA與核糖體相結(jié)合。2、延伸階段：攜帶著特定的氨基酸的tRNA按照堿基配補(bǔ)原則，識(shí)別并進(jìn)入第二階段。3、終止階段：多肽鏈合成并被釋放。第31頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天翻譯后加工：從核糖體釋放的多肽鏈，不一定具備生物活性。肽鏈從核糖體釋放后，經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)各種修飾處理過(guò)程，成為有活性的成熟蛋白質(zhì)，稱(chēng)為翻譯后加工。如：切除部分氨基酸，盤(pán)曲、折疊、糖基化、羥基化、磷酸化、形成二硫鍵等修飾。該過(guò)程需要哪些細(xì)胞器的參與？需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體、線粒體。第32頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體游離細(xì)胞質(zhì)中的核糖體

肽鏈合成后，經(jīng)過(guò)一系列步驟，被運(yùn)送到各自的“崗位”，盤(pán)曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，開(kāi)始承擔(dān)細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。真核細(xì)胞蛋白質(zhì)的“分選”第33頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天多聚核糖體：一個(gè)mRNA上連接多個(gè)核糖體。意義：短時(shí)間內(nèi)能同時(shí)合成多條相同肽鏈第34頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天原核細(xì)胞中的多聚核糖體常與DNA結(jié)合在一起原核細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時(shí)同地點(diǎn)進(jìn)行的第35頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第36頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天第37頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄、翻譯過(guò)程基因中，堿基數(shù)∶mRNA堿基數(shù)∶多肽鏈中氨基酸數(shù)＝6∶3∶1，圖解如下：[特別提醒]由于基因中有的片段不轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子等原因，所以基因中堿基數(shù)比蛋白質(zhì)中氨基酸目的6倍多。第38頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、中心法則的提出：1957年，克里克DNA蛋白質(zhì)RNA轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制中心法則體現(xiàn)了基因的兩大基本功能(1)對(duì)遺傳信息的傳遞功能，它是通過(guò)DNA復(fù)制完成的。(2)對(duì)遺傳信息的表達(dá)功能，它是通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯完成的。第39頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天資料分析1965年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)RNA復(fù)制酶2.1970年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶3.1982年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)瘋牛病是由一種結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)“增殖”引起。RNA

RNARNADNA第40頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天中心法則的發(fā)展：轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯是所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則；RNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄是某些病毒才會(huì)出現(xiàn)的，并且只有寄生到寄主細(xì)胞中才能進(jìn)行。中心法則實(shí)質(zhì)蘊(yùn)涵著______和________這兩類(lèi)生物大分子之間的相互______和相互作用。核酸蛋白質(zhì)聯(lián)系第41頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天中心法則與生物種類(lèi)的關(guān)系(1)以DNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞：(2)以RNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞：①對(duì)于不含逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒來(lái)說(shuō)，如SARS病毒、RNA腫瘤病毒，其遺傳物質(zhì)是RNA，其RNA分子本身也可作為mRNA翻譯合成病毒的蛋白質(zhì)，同時(shí)又可以RNA分子自身作為模板復(fù)制新的RNA分子第42頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天②對(duì)于含有逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒來(lái)說(shuō)，如HIV病毒，其遺傳物質(zhì)是RNA，其RNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA，整合到宿主細(xì)胞的DNA上，再以整合的DNA為模板轉(zhuǎn)錄成mRNA和新的病毒RNA，并翻譯合成病毒的蛋白質(zhì)第43頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天中心法則幾個(gè)過(guò)程的比較過(guò)程原料產(chǎn)物模板堿基配對(duì)代表生物脫氧核苷酸（4種）DNADNA兩條解開(kāi)的單鏈A-T、G-C以DNA作遺傳物質(zhì)的生物核糖核苷酸（4種）RNADNA的一條鏈A-T、A-UG-C幾乎所有生物氨基酸（20種）蛋白質(zhì)mRNAA-U、G-C除病毒外的細(xì)胞生物核糖核苷酸（4種）RNARNAA-U、G-C不含逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒，如腫瘤病毒脫氧核苷酸（4種）DNARNAA-T、A-UG-C含有逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒，如致癌病毒、艾滋病毒DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯RNA復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄第44頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天淀粉分支酶基因正常淀粉分支酶正常合成蔗糖合成為淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓鼓鼓（性狀：圓粒）DNA中插入了一段外來(lái)的DNA序列，打亂了淀粉分支酶基因淀粉分支酶不能正常合成蔗糖不合成為淀粉，蔗糖含量升高淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮（性狀：皺粒）實(shí)例一：豌豆的圓粒與皺粒二、基因控制性狀的途徑第45頁(yè),共54頁(yè)，2024年2月25日，星期天酪氨酸酶合成基因正常酪氨酸酶正常合成酪氨酸能正常轉(zhuǎn)化為黑色素表現(xiàn)正常酪氨酸酶合成基因異常酪氨酸酶不能正常合成酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)