基因指导蛋白质合成(完成).ppt

基因指导蛋白质合成(完成)4.1 4.1 基因指基因指导蛋白蛋白质的合成的合成2 基因是有基因是有_的的_片段；片段；DNA DNA 主要存在主要存在于于_中，而蛋白质的合成是在中，而蛋白质的合成是在 中进行的。中进行的。细胞核中的胞核中的DNA如何指如何指导细胞胞质中的蛋白中的蛋白质的合成？的合成？遗传效效应DNA细胞核胞核细胞胞质（核糖体）（核糖体）3 科学家推科学家推测测，在，在DNA和蛋白和蛋白质质之之间间还还有一种中有一种中间间物物质质充当信使充当信使RNA4问题一：一：为什么什么RNA适合做适合做DNA的信使呢？的信使呢？51）基本）基本组组成成单单位位核糖核苷酸核糖核苷酸 含氮碱基含氮碱基核糖核糖磷酸磷酸A腺腺嘌呤呤U尿尿嘧啶G鸟嘌呤呤C胞胞嘧啶62）RNA的种的种类类v mRNA（messengerRNA）信使信使RNAvtRNA（transferRNA）转运转运RNAvrRNA核糖体核糖体RNA 73)DNA,RNA的主要区的主要区别脱氧脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖核苷酸核苷酸脱氧脱氧核糖核糖核糖核糖ATCGAUCG通常通常为规则的的双螺旋双螺旋多多为单链结构构细胞胞核核细胞胞质84)RNA适于作适于作DNA信使的原因信使的原因vRNA也是由也是由四种核苷酸四种核苷酸连连接而成，也能接而成，也能储储存存遗传遗传信息信息。vRNA一般一般为为单链单链，比，比DNA短，因此能短，因此能通通过过核核孔孔，从，从细细胞核胞核转转移到移到细细胞胞质质中。中。vRNA与与DNA的关系中，也的关系中，也遵循碱基互遵循碱基互补补配配对对原原则则。9问题二：问题二：DNADNA的遗传信息是怎的遗传信息是怎么传给么传给mRNAmRNA的呢？的呢？10一、一、转录转录的定的定义：转录的的场所：所：转录的模板：的模板：转录的原料：的原料：转录的条件：的条件：转录的的产物：物：在在细胞核中，以胞核中，以DNA的一条的一条链为模板模板合成合成RNA的的过程。程。细胞核（主要）胞核（主要）DNA分子的一条分子的一条链四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸能量（能量（ATP）、）、酶（RNA聚合聚合酶、解旋、解旋酶）RNA1112 转录转录基因A基因B基因C含有3个基因的DNA片段的模式图当细胞开始合成某种蛋白质的时候，编码当细胞开始合成某种蛋白质的时候，编码这个蛋白质的一段这个蛋白质的一段DNADNA的双链将解开螺旋的双链将解开螺旋13TCATG A TTATCATG A TTAAGTAC T AAT细细胞胞核核中中DNADNA分子上一个基因片段的平面结构图分子上一个基因片段的平面结构图第第1 1步步 DNADNA双链解开，双链解开，DNADNA的碱基得以暴露的碱基得以暴露 （破坏氢键）（破坏氢键）RNA RNA 聚合酶聚合酶14AGTAC TAAT模板链模板链细细胞胞核核中中TCATGA TTAAGCUAGCU游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸 (原料）原料）原料）原料）RNA RNA 聚合酶聚合酶第第第第2 2 2 2步步步步 游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与DNADNADNADNA链上的碱基碰撞，当链上的碱基碰撞，当链上的碱基碰撞，当链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与核糖核苷酸与核糖核苷酸与核糖核苷酸与DNADNADNADNA的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两者以氢键结合DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：C CG G；G GC C；T TA A；A AU U15AGTAC T AAT细细胞胞核核中中AGUGCAGU第第2 2步步 游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与DNADNA链上的碱基碰撞，链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与当核糖核苷酸与DNADNA的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两者以氢键结合RNA RNA 聚合酶聚合酶UTCATG A TTA16AGTAC TAAT模板链模板链细细胞胞核核中中TCATG A TTA第第3 3步步 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成新结合的核糖核苷酸连接到正在合成 的的mRNAmRNA分子上分子上A GCAGCU游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸 (原料）原料）原料）原料）RNA RNA 聚合酶聚合酶UUAAU17UAGTAC TAAT 模板链模板链细细胞胞核核中中TCATG A TTAA GCAGCU游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸 (原料）原料）原料）原料）RNA RNA 聚合酶聚合酶UUAA第第4 4步步 RNARNA聚合酶聚合酶脱落下来，脱落下来，合成的合成的mRNAmRNA分子分子也从也从DNADNA链上释放。链上释放。而后而后DNADNA双链恢复螺旋双链恢复螺旋状态。状态。结果：结果：DNADNA上上的遗传信息传递的遗传信息传递到到mRNAmRNA上上18AGTAC TAAT 模板链模板链TCATG A TTACUA GUUUAAmRNAmRNAmRNAmRNA编码链编码链细胞质细胞质细胞核细胞核核孔核孔19复复制制与与转转录录的的比比较较复制复制转录转录场所场所解旋解旋模板模板原料原料酶酶能量能量碱基碱基配对配对产物产物细胞核（主要）细胞核（主要）细胞核（主要）细胞核（主要）完全解旋完全解旋只解旋有遗传效应的片段只解旋有遗传效应的片段DNA的两条链的两条链只有只有DNA的的一条链一条链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解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶DNA解旋酶解旋酶、RNA聚合酶聚合酶ATPATPA-TC-GT-AG-CA-UG-CT-AC-G两个相同的双链两个相同的双链DNAmRNA、tRNA、rRNA20转录成的成的RNA的碱基序列，与作的碱基序列，与作为模板模板的的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条的另一条链的碱基序列有哪些异同？的碱基序列有哪些异同？例：例：.ACGGATCTT.(模板模板DNA单链).TGCCTAGAA.mRNA:.UGCCUAGAA.思考与思考与讨论211、组成核酸的五碳糖、碱基和核苷酸的种类依次是（、组成核酸的五碳糖、碱基和核苷酸的种类依次是（）A、4种、种、5种、种、4种种 B、2种、种、4种、种、4种种C、2种、种、4种、种、8种种 D、2种、种、5种、种、8种种2、已知一段、已知一段mRNA含有含有30个碱基，其中个碱基，其中A和和G有有12个，转录该个，转录该段段mRNA的的DNA分子中应有分子中应有C和和T的个数是（的个数是（）A、12B、24C、18D、303、已知某信使、已知某信使RNA有有70个碱基，其中嘌呤碱基占个碱基，其中嘌呤碱基占40%，则转录，则转录此信使此信使RNA的一段的一段DNA分子应有嘧啶碱基（分子应有嘧啶碱基（）A、28个个B、42个个C、56个个D、70个个4、一个、一个DNA分子可以转录出多少种多少个分子可以转录出多少种多少个mRNA（）A、一种一个、一种一个B、一种多个、一种多个C、多种多个、多种多个 D、不确定、不确定课堂巩固堂巩固22 转录得到的转录得到的mRNAmRNA仍是碱基序列，而不是蛋仍是碱基序列，而不是蛋白质。则，白质。则，mRNAmRNA上的遗传信息如何传递到上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？蛋白质上呢？23 这这个个过过程就好比将一种文字信息翻程就好比将一种文字信息翻译译成另一种文字信息，所以将成另一种文字信息，所以将以以mRNA为为模板，使用游离在模板，使用游离在细细胞胞质质中的各种氨基酸，合成具有一定氨基中的各种氨基酸，合成具有一定氨基酸酸顺顺序的蛋白序的蛋白质过质过程称程称为为翻翻译译。24 DNA和和RNA都只含有都只含有4种碱基，而种碱基，而组组成生物体蛋白成生物体蛋白质质的氨基酸有的氨基酸有20种。种。这这4种碱基是怎种碱基是怎样样决定蛋白决定蛋白质质的的20种氨基酸的？种氨基酸的？25问题问题三：三：碱碱基与氨基酸之基与氨基酸之间间的的对应对应关系如何？关系如何？26v（1 1）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种碱种碱基能决定多少种氨基酸？基能决定多少种氨基酸？4 4种碱基只能决定种碱基只能决定4 4种氨基酸，种氨基酸，4 41 1=4 =4 v（2 2）如果）如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？能编码多少种氨基酸？4 4种碱基最多只能编码种碱基最多只能编码1616种，种，4 42 2=16 =16 v（3 3）如果）如果3 3个碱基编码一个氨基酸，最多个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？能编码多少种氨基酸？4 4种碱基能编码种碱基能编码6464种，种，4 43 3=64 =64 不行不行不行不行足够足够27实验验证：1961年英国的克里克和同事用年英国的克里克和同事用实验证明：明：一个氨一个氨基酸是由基酸是由mRNA上的上的3个相个相邻的碱基决定，即的碱基决定，即密密码子。子。信使信使RNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3个相个相邻的碱基的碱基密密码子子:密密码子子密密码子子UCAUG A UUAmRNAmRNA密密码子子二、翻二、翻译281.密码子表查法密码子表查法例例:CCUACA脯氨酸脯氨酸苏氨酸苏氨酸2.观察密码子表，观察密码子表，你发现了哪些你发现了哪些特点？特点？29C、所有生物共用一套密、所有生物共用一套密码子子1、密、密码子子：A、密、密码子有子有种，可以种，可以编码氨基酸的有氨基酸的有种种,B、一种氨基酸一种氨基酸可以可以对应多种密多种密码子子,一种密一种密码子子只只对应一种氨基酸一种氨基酸。6461（简并性）简并性）（通用性）（通用性）30问题问题四：四：游离于游离于细细胞胞质质中的中的氨基酸是怎氨基酸是怎样样到达核到达核糖体呢糖体呢31氨基酸的搬运工氨基酸的搬运工tRNA（转转运运RNA）一种一种tRNAtRNA只能转运只能转运一一种特定的氨基酸种特定的氨基酸，但但一种氨基酸一种氨基酸可以由可以由几几种种tRNAtRNA运输运输 细胞中共有细胞中共有6161种种tRNAtRNAtRNAtRNA的平面结构的平面结构的平面结构的平面结构322.一种密一种密码子只决定子只决定氨基酸，氨基酸，1种种氨基酸由氨基酸由种密种密码子决定。子决定。3.一种一种tRNA只能只能转运运氨基酸，一种氨基酸，一种氨基酸可由氨基酸可由tRNA转运，运，tRNA有有种。种。1.密密码子共子共种，种，终止密止密码子子种种决定氨基酸的密决定氨基酸的密码子有子有种。种。643611种种1或多或多1种种1或多种或多种6133基基因因指指导蛋蛋白白质合合成成的的过程程34UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸核糖体核糖体蛋白质合成过程蛋白质合成过程遗传信息的翻译遗传信息的翻译35UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸36UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸37UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键38UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸39UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键40UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸41UCAUG A UUAA A UAC UAUG亮氨酸亮氨酸天门冬天门冬氨酸氨酸异亮氨酸异亮氨酸42 如何提高翻如何提高翻译效率？效率？多个核糖体多个核糖体43 肽链肽链合成后，就从核糖体与合成后，就从核糖体与mRNAmRNA的复合物上的复合物上脱离，脱离，经过经过加工被运送到各自的加工被运送到各自的“岗岗位位”，开始，开始承担承担细细胞生命活胞生命活动动的各的各项职责项职责44模板：模板：原料：原料：能量：能量：运运载工具：工具：条件：条件：（二）翻（二）翻译酶mRNA20种氨基酸种氨基酸ATP转运运RNA(tRNA)产物：物：肽链场所：所：细胞胞质的核糖体的核糖体45转录、翻、翻译与与DNA复制的比复制的比较游离的脱游离的脱氧核苷酸氧核苷酸游离的核游离的核糖核苷酸糖核苷酸游离的氨游离的氨基酸基酸DNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质DNADNADNADNADNAmRNADNAmRNA亲代亲代DNADNA的的 每一条链每一条链DNADNA的一条链的一条链（模板链）（模板链）mRNAmRNA小小结细胞核细胞核细胞核细胞核细胞质细胞质核糖体核糖体mRNAmRNA蛋白质蛋白质蛋白蛋白质RNA转录翻翻译细胞核胞核细胞胞质（核糖体）（核糖体）DNA(基因基因)46蛋白蛋白质中氨基酸数目与中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关中碱基数目的关系系1、如果某蛋白、如果某蛋白质中有中有n个氨基酸，个氨基酸，则指指导该蛋白蛋白质合成的合成的mRNA的碱基数目的碱基数目为，控制，控制该蛋白蛋白质合成的合成的DNA（基因）中的碱（基因）中的碱基数目基数目为。3n3n6n6n 比例是比例是_13613647 转录时转录时，组组成基因的两条成基因的两条链链中只有一条中只有一条链链能能转录转录，另一条，另一条链则链则不能不能转录转录。因此，。因此，转录转录形成的形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数分子中碱基数目是基因中碱基数目的目的l2。翻翻译过译过程中，信使程中，信使RNA中每中每3个碱基决定个碱基决定一个氨基酸，所以一个氨基酸，所以经经翻翻译译合成的蛋白合成的蛋白质质分子分子中的氨基酸数目是中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的碱基数目的1/3。总总之，在之，在转录转录和翻和翻译过译过程中，基因中的程中，基因中的碱基数碱基数(指双指双链链)、RNA分子中的碱基数、蛋分子中的碱基数、蛋白白质质分子中的氨基酸数之比分子中的氨基酸数之比为为6：3：1。48ACUGGAUC UACUGGAUC UmRNAmRNAtRNAtRNAU UG GA CA CC CU AU AG GA A苏苏氨酸氨酸甘氨酸甘氨酸丝丝氨酸氨酸转录翻翻译蛋白质蛋白质密码子密码子ACU GGA UCUACU GGA UCUDNADNAACTGGATCTACTGGATCTTGACCTAGATGACCTAGA肽键肽键肽键肽键631491、一条多、一条多肽链肽链上有氨基酸上有氨基酸300个，个，则则作作为为合成合成该该多多肽肽链链模板的信使模板的信使RNA分子和分子和转录转录信使信使RNA的的DNA分子分子至少要有碱基多少个？至少要有碱基多少个？A.300；600B.900；1800C.900；900D.600；9002、某种蛋白、某种蛋白质质中含中含200个氨基酸，在控制此蛋白个氨基酸，在控制此蛋白质质合合成的成的DNA中，最少中，最少应应有（有（）个脱氧核苷酸）个脱氧核苷酸A1200B600C400D20050 3、在人体中，由、在人体中，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸三种碱基参与构成的核苷酸共共 A2种种B4种种C5种种D6种种 4、某基因有、某基因有192个脱氧核苷酸其控制合成的多个脱氧核苷酸其控制合成的多肽应脱脱掉的水分子掉的水分子为 A.191B.95C.32D.315、某种蛋白、某种蛋白质中含中含200个氨基酸，在控制此蛋白个氨基酸，在控制此蛋白质合成合成的的DNA中，最少中，最少应有（有（）个脱氧核苷酸）个脱氧核苷酸A1200 B600C400D2006、DNA复制，复制，转录和翻和翻译后所形成的后所形成的产物分物分别是是ADNA，RNA，蛋白，蛋白质 BDNA，RNA和氨和氨基酸基酸CRNA，DNA和核糖和核糖 DRNA，DNA和蛋和蛋白白质51练习：练习：设控制某含设控制某含a条肽链的蛋白质合成的条肽链的蛋白质合成的基因含基因含X个碱基对，氨基酸的平均分子量个碱基对，氨基酸的平均分子量为为Y，则该蛋白质的分子量约为，则该蛋白质的分子量约为。（X/3）Y（X/3a）18 52