基因指导蛋白质的合成PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地球是我们的共同家园，请爱护环境！,课前寄语,第四章 基因的表达,基因指导蛋白质的合成,从恐龙化石中提取出恐龙,DNA,，,真的可以使恐龙复活吗？,一种生物的整套,DNA,分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从,DNA,到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用,DNA,分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。,基因,肤色,眼皮单双,血型,基因,有遗传效应的,DNA,片段,控制生物性状,在染色体上呈,线性排列,遗传物质的结构单位和功能单位,基因,控制生物体的,性状,指导,合成,蛋白质,直接体现者,基因指导蛋白质合成的过程，叫,基因的表达,。,基因是怎样指导蛋白质合成的呢？,1,、,DNA,（基因）主要存在于哪里？,2,、蛋白质在何处合成？,DNA,主要存在于细胞核中,蛋白质的合成,在,细胞质中的核糖体上进行,指导,通过,RNA,作为信使,问题：为什么,RNA,适于作,DNA,的信使？,为什么,RNA,适于作,DNA,的信使？,RNA,也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。,RNA,与,DNA,的关系中，也遵循碱基互补配对原则。,RNA,一般为单链，比,DNA,短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。,RNA,和,DNA,的区别,项目,RNA,DNA,名称,组成,基本单位,结构,存在部位,功能,核糖核酸,脱氧,核糖核酸,核糖,核苷酸,脱氧,（核糖）,核苷酸,一般为单链,一般为双链,主要存在于细胞质中,主要存在于细胞核中,C,、,H,、,O,、,N,、,P,核糖、磷酸、含氮碱基：,A,、,G,、,C,、,U,C,、,H,、,O,、,N,、,P,脱氧,核糖、磷酸、含氮碱基：,A,、,G,、,C,、,T,传递,遗传信息,携带,遗传信息,核糖与脱氧核糖,RNA,的种类和功能,信使,RNA,（,mRNA,）,作为,DNA,的信使，,将,DNA,的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。,转运,RNA,（,tRNA,）,氨基酸的运载工具。（一种转运,RNA,只能识别和转运一种氨基酸）,核糖体,RNA,（,rRNA,）,核糖体的组成部分,问题：,DNA,的,遗传信息是怎样传给,mRNA,的呢？,mRNA,又是怎样将获得的信息体现的蛋白质上？,基因指导蛋白质合成的全过程,一、遗传信息的转录,在细胞核中，以,DNA,的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成,RNA,的过程，称为,转录,。,DNA,的转录过程,DNA,的平面结构图,A,G,T,A,C,A,A,A,T,T,C,A,T,G,A,T,T,A,A,G,T,A,C,A,A,A,T,A,G,C,U,G,A,C,G,G,U,U,U,DNA,模板信息链,游离的核糖核苷酸,A,G,T,A,C,A,A,A,T,A,G,C,U,G,A,C,G,G,U,U,U,RNA,聚合酶,A,G,T,A,C,A,A,A,T,A,G,C,G,A,C,G,G,U,U,U,U,A,G,T,A,C,A,A,A,T,A,G,C,G,A,C,G,G,U,U,U,U,A,G,T,A,C,A,A,A,T,G,C,G,A,C,G,G,U,U,U,U,A,A,G,T,A,C,A,A,A,T,G,C,G,A,C,G,U,U,G,U,U,A,A,G,T,A,C,A,A,A,T,G,C,G,A,C,G,U,G,U,U,A,U,A,G,T,AC,A,A,A,T,G,C,G,A,C,G,G,U,U,A,U,U,A,G,T,A,C,A,A,A,T,G,C,G,A,C,G,G,U,U,A,U,U,A,A,G,T,A,C,A,A,A,T,G,C,G,C,G,G,U,U,A,U,U,A,U,A,G,T,A,C,A,A,A,T,G,G,C,G,G,U,U,A,U,U,A,U,C,A,G,T,A,C,A,A,A,T,G,G,C,G,G,U,U,A,U,U,A,U,C,mRNA,场所,:,模板,:,原料,:,条件,:,产物,:,特点,:,原则,:,主要在细胞核,DNA,上基因的,一条,链,四种,核糖核苷酸,(A,、,G,、,C,、,U,）,需要酶和,ATP,单链的,mRNA,边,解旋边转录,碱基,互补配对原则,（,A=U,T=A;G=C,C=G,）,转录小结,复制与转录的比较,DNA,复制,转录,主要场所,解旋,模板,原料,酶,能量,碱基配对,产物,细胞核,细胞核,完全解旋,只解有遗传效应的片段,DNA,的两条链,只有,DNA,的一条链,4,种脱氧核苷酸,4,种核糖核苷酸,DNA,解旋酶、,DNA,聚合酶等,RNA,聚合酶等,ATP,ATP,子代,DNA,mRNA,C,G,、,A,U,C,G,、,T,A,转录和,DNA,复制都是以,DNA,为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传的稳定性。,1,、转录与,DNA,复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？,2,、转录成的,RNA,的碱基序列，与作为模板的,DNA,单链的碱基序列有那些异同？与该,DNA,的另一条链的碱基序列有那些异同？,转录的,RNA,碱基序列和模板,DNA,单链的碱基序列互补配对，与,DNA,的另一条链的碱基序列相同（,只是,DNA,链上,T,的位置，,RNA,链上是,U,。,）。,思考和讨论,转录得到的,mRNA,仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，,mRNA,上的碱基序列如何决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序的呢？或者说,mRNA,如何将其从,DNA,模板链上获得的信息体现到能直接表现出生物体的性状的蛋白质上的呢？,思考,二、遗传信息的翻译,1,、定义：在细胞质中的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以,mRNA,为模板,合成具有,一定氨基,顺序,的蛋白质的过程，称为,翻译,。,碱基与氨基酸之间的对应关系,DNA,和,RNA,都只含有,4,种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有,20,种。这,4,种碱基是怎样决定蛋白质的,20,种氨基酸的？,如果,1,个碱基决定,1,个氨基酸，,4,种碱基能决定多少种氨基酸？,如果,2,个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？,一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的,20,种氨基酸？,思考与讨论,4,1,4,，不行,4,2,16,，不行,4,3,64,，足足有余,实验证明：,1961,年英国的克里克和同事用实验证明了一个氨基酸是由,mRNA,上的,3,个碱基决定的，即,mRNA,上的,3,个相邻的碱基决定一个氨基酸，把,mRNA,上决定一个氨基酸的,3,个相邻碱基叫做,三联体密码子,到底是如何决定的呢？,密码子,U,C,A,U,G,A,U,U,A,mRNA,密码子,密码子,2,、遗传密码：,遗传学上把,mRNA,中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“,遗传密码,”。把其中决定一个氨基酸的,相邻的三个碱基,叫做,密码子,。,遗传密码表,a,、,一种氨基酸可以和多个密码子相对应,b,一个密码子只和一种氨基酸相对应,c,、二个密码子（,AUG,、,GUG,）可以作为起始密码，同时可以决定氨基酸。三个终止密码（,UAA,、,UAG,、,UGA,）不决定任何氨基酸。,d,、氨基酸的种类；,20,种,密码子的种类：,64,种（,61,种有义密码）,从遗传密码表中可看出：,c,、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况。,遗传密码的特性：,a,、有,3,个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在,64,个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有,61,个。,b,、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子,表,。,对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸,1,、,mRNA,的碱基序列是,AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列吗？,2,、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？,说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。,思考和讨论,(P65),3,、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密,码子决定，这一现象称做密码的简并性。你认为,密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？,从密码子的简并性我们能够认识到：,如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如,GAU,、,GAC,都决定天冬氨酸）,这就保证了生物遗传的,相对稳定性,。又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。,问题：,氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？,通过,tRNA,（转运,RNA,或运输,RNA,）从细胞质中运送到核糖体上,三叶草形,有臂,一端可携带氨基酸,有环,另一端有三个碱基,tRNA,的分子结构,3,、转运,RNA(tRNA,),A,C,U,天冬氨酸,反密码子,A,U,G,异亮氨酸,反密码子,转运,RNA(tRNA,),：,分子结构呈三叶草形，其,“,叶柄,”,端能与一个特定的氨基酸结合，,“,叶片,”,端有三个特殊的碱基称为,“,反密码子,”,，能与,mRNA,上的,“,密码子,”,相识别。反密码子的种类：,61,种。,基因指导蛋白质合成的全过程,4,、翻译过程,A,U,G,G,A,U,A,U,C,mRNA,？,甲硫氨酸,C,U,A,反密码子,核糖体,密码子,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬氨酸,A,U,G,异亮氨酸,转运,RNA,氨基酸,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬氨酸,A,U,G,异亮氨酸,反密码子,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸!,U,C,A,U,G,A,U,U,A,mRNA,细胞质,U,C,A,U,G,A,U,U,A,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬氨酸,核糖体,U,C,A,U,G,A,U,U,A,A,A,U,亮氨酸,A,C,U天门冬氨酸,U,C,A,U,G,A,U,U,A,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬氨酸,A,U,G,异亮氨酸,U,C,A,U,G,A,U,U,A,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬,氨酸,A,U,G,异亮氨酸,肽键,U,C,A,U,G,A,U,U,A,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬,氨酸,A,U,G,异亮氨酸,U,C,A,U,G,A,U,U,A,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬,氨酸,A,U,G,异亮氨酸,肽键,U,C,A,U,G,A,U,U,A,A,A,U,亮氨酸,A,C,U,天门冬,氨酸,A,U,G,异亮氨酸,U,C,A,U,G,A,U,U,A,A,A,U,A,C,U,A,U,G,亮氨酸,天门冬,氨酸,异亮氨酸,肽链,肽链合成完毕后，一条或几条肽链通过一定的空间构建方式组成一种或多种具有特定空间结构的,蛋白质,，从面表现出生物体特定的,性状,。,翻译小结,场所,:,模板,:,原料,:,条件,:,产物,:,原则,:,细胞质的核糖体上,信使,RNA,二十种氨基酸,需要酶和,ATP,多个多肽或蛋白质,密码子与反密码子配对,即碱,基,互补配对原则（,A=U,，,G=C,）,遗传信息的,转录,与,翻译,的比较,转录,翻译,场所,原料,配对,解旋,产物,细胞核,细胞质,4,种核糖核苷酸,氨基酸,DNAmRNA,A,U、T,A、C,G,mRNA,tRNA,A,U,、,C,G,有,无,RNA,多肽（还需加工）,DNA,（基因）的遗传信息,mRNA,的遗传信息,蛋白质的氨基酸排列顺序,转录,翻译,氨基酸的个数,n,碱基的个数,3n,碱基的个数,6n,三、,基因控制合成蛋白质的全过程,DNA,(,基因,),蛋白质,mRNA,转录,翻译,遗传信息的流动过程,（遗传的中心法则）,课后练习,（,P67,）,基础题,1.TGCCTAGAA,；,UGCCUAGAA,；,3,；,3,；,半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。,2.C,。,拓展题,1.,可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。,这个实例说明密码的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。,2.,因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。,蛋白质是生物性状的体现者，基因通过控制蛋白质的合成从而控制了生物的性状。,1,、基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？,2,、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？,直接原因：蛋白质的种类及其多样，体现了不同的性状。,根本原因：,DNA,分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。,思考、讨论、练习,3,、真核细胞中复制、转录、翻译的比较,DNA,复制,转录,翻译,时间,场所,模板,原料,酶,能量,原则,特点,产物,遗传信息,遗传密码,生物性状,细胞分裂间期,细胞核,DNA,的两条链均为模板,四种,脱氧核苷酸,DNA,聚合酶等,ATP,A-T、G-C,半保留复制,边解旋边复制,2,个子代,DNA,分子,生长发育过程,细胞核,基因的一条链为模板,四种,核糖核苷酸,RNA,聚合酶等,ATP,A-U,、,T-A,G-C,，,C-G,边解旋边转录,1,个,信使,RNA,生长发育过程,细胞质,mRNA,为模板,二十种氨基酸,特定的酶等,ATP,mRNA,与,tRNA,配对,A-U,G-C,多个特定氨基酸顺序的蛋白质,DNA,的碱基数：,mRNA,的碱基数：蛋白质中氨基酸数,6n:3n:n,4,、,DNA,的碱基数、,mRNA,的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之家有何数量关系？,说明：因为基因中存在终止密码子等片段，实际上基因（,DNA,）上所含有的碱基数要大于,6n,或氨基酸数目小于,n,。因此一般题目中带有,“,至少,”,或,“,最多,”,字样。,n,DNA,3n,3n,3n,转录,翻译,5,、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（）,A,、,5,、,5 B,、,5,、,8,C,、,8,、,5 D,、,4,、,4,6,、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（）,A,、,5,、,5 B,、,5,、,8,C,、,8,、,5 D,、,4,、,4,7,、已知一段信使,RNA,上有,12,个,A,和,G,，,该信使,RNA,上共有,30,个碱基，那么转录成信使,RNA,的这一段,DNA,分子中应有,C,和,T,（,）个,A,、,12 B,、,18 C,、,24 D,、,30,8,、一个双链,DNA,分子中碱基,A,占,30%,，其转录成的信使,RNA,上的,U,为,35%,，则信使,RNA,上的碱基,A,为（）,A,、,30%B,、,35%C,、,40%D,、,25%,9,、某一多肽链共有,100,个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有（）个？,A,、,600 B,、,300 C,、,297 D,、,594,10,、已知某转运,RNA,的一端的三个碱基顺序是,GAU,，,它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码是由下列哪个转录来的（）,A,、,GAT B,、,GAA C,、,GUA D,、,CTA,答案：,A,11,、信使,RNA,中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的（）,A,、,转运,RNA,中核苷酸的排列顺序,B,、,蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,C,、,核糖体上的,RNA,核苷酸的排列顺序,D,、,DNA,分子中脱氧核苷酸的排列顺序,答案：,D,A,、核糖体,RNA B,、转运,RNA,C,、信使,RNA D,、氨基酸,答案：,B,12,、在遗传信息的转录和翻译过程中，起翻译者作用的是（）,13,、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题,DNA,双链,C,A,G,信使,RNA,A,转运,RNA,G,A,G,氨基酸,丙氨酸,A,链,B,链,C,链,D,链,1,、丙氨酸的密码子是,，决定合成该氨基酸的,DNA,上的碱基是,。,2,、第二个氨基酸是,（查密码表）,3,、,链为转录的模板链，遗传密码子存在于,链上。,T,U,GCA,CGT,UGC,半胱氨酸,A,C,A,密码子,精氨酸,氨基酸,转运,RNA,G,信使,RNA,G,G,DNA,双链,14,、根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：,C,C,C,A,A,T,C,G,U,C,G,15.,某基因中含有,1200,个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是,(,),A,198,个,B,199,个,C,200,个,D,201,个,A,16,、某,DNA,片段所转录的,mRNA,中,U%,28%,，,A%,18%,，则个,DNA,片段中,T%,和,G%,分别占（）。,A.46%,54%B.23%,27%C.27%,23%D.46%,27%,B,A,1,T,2,T,1,A,2,G,1,C,1,C,2,G,2,1,2,A,m,U,m,G,m,C,m,mRNA,再 见,