1、第1节 基因指导蛋白质的合成第四章 基因的表达将水母的将水母的绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白基因转入老鼠体内转入老鼠体内，老鼠在紫外，老鼠在紫外线的照射下发绿色线的照射下发绿色荧光，研究发现小鼠体内产生了荧光，研究发现小鼠体内产生了绿色绿色荧光蛋白荧光蛋白转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？小鼠能发绿色荧光的直接原因是合成了绿色荧光蛋白，小鼠能发绿色荧光的直接原因是合成了绿色荧光蛋白，基因和蛋白质之间存在着怎样的关系？基因和蛋白质之间存在着怎样的关系？思考一：位于细胞核的基因如何控制细胞质核糖体进思考一：位于细胞核的基因如何控制细胞质核糖体
2、进行蛋白质的行蛋白质的合成？合成？DNA(DNA(基因基因) )蛋白质蛋白质媒介？媒介？一、一、沟通沟通DNADNA和蛋白质之间的信使和蛋白质之间的信使RNARNA1、RNA是由核糖核苷酸链接而成的长链一、沟通一、沟通DNADNA和蛋白质之间的信使和蛋白质之间的信使RNARNA2 2、组成、组成RNARNA的核糖核苷酸的核糖核苷酸也含有四种碱基也含有四种碱基脱氧核糖脱氧核糖DNADNA胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T T）核糖核糖RNARNA尿嘧啶（尿嘧啶（U U）磷酸磷酸腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）3 3、RNARNA一般是一般是单链单链而而DNADNA一般
3、是双链一般是双链4 4、DNADNA和和RNARNA的主要区别的主要区别区别项区别项RNARNADNADNA结构结构磷酸磷酸五碳糖五碳糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖含氮碱基含氮碱基基本骨架基本骨架A A、U U、C C、G GA A、T T、C C、G G脱氧核糖脱氧核糖- -磷酸磷酸核糖核糖- -磷酸磷酸一般是双链一般是双链一般是单链一般是单链它也是由基本单位它也是由基本单位核苷酸连接核苷酸连接而成而成，核苷酸也，核苷酸也含有含有4 4种碱基，这些特点使得种碱基，这些特点使得RNARNA具备具备准确传递遗传信准确传递遗传信息息的可能的可能RNARNA一般是一般是单链单链，而且，而且比比DNADN
4、A短短，因此能够，因此能够通过通过核孔核孔，从从细胞核细胞核转移到转移到细胞质细胞质中。中。 5 5、RNARNA可以做作可以做作DNADNA的的信使信使的的原因原因RNARNA信使信使RNA(mRNA）转运转运RNA(tRNA）核糖体核糖体RNA(rRNA）功能：传递遗传信息；蛋白质合成的模板功能：识别并转运特定氨基酸功能：组成核糖体tRNAtRNAmRNAmRNArRNArRNA还有没有具备其还有没有具备其他功能的他功能的RNA,并说出其功能？并说出其功能？单链单链单链，形单链，形似三叶草似三叶草单链单链6 6、RNARNA的种类、的种类、结构结构及功能及功能1.1.概念概念2.2.时间时
5、间3.3.场所场所4.4.产物产物 在在_中，通过中，通过 以以_为为模板合成的，这一过程叫做转录。模板合成的，这一过程叫做转录。细胞核细胞核RNARNA聚合酶聚合酶DNADNA的一条链的一条链个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程（几乎所有活细胞中几乎所有活细胞中）主要在主要在_中，线粒体、叶绿体（真核）中，线粒体、叶绿体（真核）原核：拟核、质粒原核：拟核、质粒细胞核细胞核* *实际上，实际上，DNADNA在哪里，转录就在哪里发生在哪里，转录就在哪里发生三种三种RNARNA（mRNAmRNA、tRNAtRNA、r rRNARNA）转录转录5.5.过程（以过程（以mRNAmRNA的合成过
6、程为例）：仔细阅读的合成过程为例）：仔细阅读P65P65页页5.5.产物产物三种三种RNARNA（mRNAmRNA、tRNAtRNA、r rRNARNA）4.4.原料原料模板模板DNADNA的一条链的一条链原料原料能量能量酶酶4 4种游离的核糖核苷酸种游离的核糖核苷酸ATPATPRNARNA聚合酶聚合酶解旋解旋第第1 1步：步：DNADNA双链双链解开解开，_暴露出来。当细胞合成某暴露出来。当细胞合成某种蛋白质时，种蛋白质时， _与编码这个蛋白质的一段与编码这个蛋白质的一段_结合，使得结合，使得DNADNA双链解开，双链碱基得以暴露双链解开，双链碱基得以暴露碱基碱基RNARNA聚合酶聚合酶DN
7、ADNA配对配对第第2 2步：游离的步：游离的 与与 上的碱基上的碱基_，在，在_的作用下开始的作用下开始mRNAmRNA的合成；的合成；核糖核苷酸核糖核苷酸DNADNA模板链模板链RNARNA聚合酶聚合酶互补配对互补配对连接连接第第3 3步：新结合的核糖核苷酸步：新结合的核糖核苷酸连接连接到正在合成的到正在合成的mRNAmRNA分子上（分子上（_的催化形成的催化形成_）RNARNA聚合酶聚合酶磷酸二酯键磷酸二酯键7.7.意义意义遗传信息从遗传信息从DNADNA传递到传递到RNARNA（mRNAmRNA）上）上，为翻译做准备。，为翻译做准备。8.8.原则原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则U
8、UC CG GA A9.9.特点特点边边_边边_。解旋解旋转录转录A-_A-_ _ G-_G-_ _ C-_C-_ _ T-_T-_ _ 10.10.转录方向转录方向RNARNA新链的延伸也是从新链的延伸也是从 到到 。 5-5-端端3-3-端端先先合成再释放合成再释放转录方向转录方向1 1、转录与转录与DNADNA复制有什么共同之处复制有什么共同之处？这对保证遗传信息这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？的准确转录有什么意义？2 2、与、与DNADNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？同？ 转录与转录与DNADNA复制复制都需要模板、都需要都
9、需要模板、都需要ATPATP提供能量、都提供能量、都遵循碱基互补配对原则遵循碱基互补配对原则等等。其中，等等。其中，碱基互补配对原则碱基互补配对原则能能够保证遗传信息传递的准确性。够保证遗传信息传递的准确性。 DNADNA复制复制所需要的原料是所需要的原料是4 4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸，所需，所需要的酶是要的酶是解旋酶和解旋酶和DNADNA聚合酶聚合酶；转录转录所需要的原料是所需要的原料是4 4种游种游离的核糖核苷酸离的核糖核苷酸，所需要的酶是，所需要的酶是RNARNA聚合酶聚合酶。思考思考讨论讨论遗传信息的转录过程遗传信息的转录过程3 3、转录成的、转录成的RNARNA的碱基序
10、列，与的碱基序列，与DNADNA两条单链的碱基序列两条单链的碱基序列各有哪些异同？各有哪些异同？转录成的转录成的RNARNA的碱基序列与的碱基序列与DNADNA模板模板链链的碱基序列是的碱基序列是互补互补配对配对的；的；转录成的转录成的RNARNA的碱基序列与的碱基序列与非模板链非模板链的碱基序列的碱基序列的区别的区别是是RNARNA链上的碱基链上的碱基U U，对应在非模板链上的碱基是，对应在非模板链上的碱基是T T。mRNAmRNA合成后通过合成后通过核孔核孔进进入入细胞质细胞质中。中。二、遗传信息二、遗传信息的翻译的翻译过程过程mRNAmRNA中携带着的遗传信息中携带着的遗传信息如何传递给
11、蛋白质的？如何传递给蛋白质的？mRNAmRNA的碱基序列携带的碱基序列携带着的着的遗传信息。蛋白质的基本遗传信息。蛋白质的基本组成单位是氨基酸组成单位是氨基酸氨基酸氨基酸碱基碱基？1 1、定义、定义：原料原料： 2121种氨基酸种氨基酸2 2、场所、场所：细胞质中的细胞质中的核糖体核糖体模板模板：转运工具：转运工具：mRNAmRNAtRNAtRNA在在细胞质细胞质中，游离的各种中，游离的各种氨基酸氨基酸，以，以信使信使RNARNA（mRNAmRNA）为为模板，合成具有模板，合成具有一定氨基酸顺序一定氨基酸顺序的的蛋蛋白质白质的的过程过程 -翻译翻译。（一）翻译（一）翻译思考思考：mRNAmRN
12、A的的4 4种碱基如何决定组成蛋白质的种碱基如何决定组成蛋白质的2121种种氨基酸？氨基酸？ 4 4、实质、实质mRNAmRNA的的碱基序列碱基序列翻译翻译为蛋白质为蛋白质的氨基酸序列的氨基酸序列。3 3、条件、条件产物产物：蛋白质蛋白质1.1.定义：定义：1、密码子、密码子密码子位于密码子位于mRNAmRNA上上2.2.位置位置：mRNAmRNA上决定上决定一个氨基酸一个氨基酸的的三个相邻的碱基三个相邻的碱基3.3.识别：识别：从从mRNAmRNA上上5 5- -端端翻译翻译至至3 3- -端端阅读P67页的密码子表回答下列问题1 1、一共、一共有多少个密码子？有多少个密码子？2 2、终止密
13、码子、终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少个？编码氨基酸的密码子有多少个？3 3、真核生物的起始密码子是哪一个？、真核生物的起始密码子是哪一个？共共6464种密码子种密码子，一般情况下一般情况下3 3个终止密码子（个终止密码子（UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA）不决定）不决定氨基氨基酸酸特殊情况特殊情况下下UGAUGA可以编码硒代半胱氨酸可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决。一般情况下，决定氨基酸的密码子定氨基酸的密码子6161种。特殊情况下种。特殊情况下6262种。种。1 1、一共、一共有多少个密码子？有多少个密码子？
14、2 2、终止密码子、终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少个？编码氨基酸的密码子有多少个？真真核生物只核生物只有有1 1种种_，编码，编码_；原核原核生生物可以有物可以有2 2种种_（编码（编码_）和）和_（编码（编码_，如果该密码子不作为起始密码子时，如果该密码子不作为起始密码子时，其编码其编码_）AUGAUG甲硫氨酸甲硫氨酸AUGAUG甲硫氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸GUGGUG3 3、真核生物的起始密码子是哪一个？、真核生物的起始密码子是哪一个？1、你认为你认为密码子的简并密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义
15、？对生物体的生存发展有什么意义？（1）增强密码子的容错性。）增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；（2）密码子的使用频率。）密码子的使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，几当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。P67页：思考与讨论页：思考与讨论A AC C G GA AU UU U G GA AU UC C G GA AC C G GA A正常mRNAG GC C G
16、 GA AU UU U G GA AC CC C G GA AC C G GA A错误mRNA天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸2 2、氨基酸的搬运工、氨基酸的搬运工tRNAtRNA53 经过折叠，经过折叠，tRNAtRNA呈呈_形；形； 一端是一端是携带氨基酸携带氨基酸的部位，游的部位，游离的基团为离的基团为_，是此单链，是此单链RNARNA的的_ _ _； 一端有一端有3 3个相邻的碱基个相邻的碱基，可以与，可以与_上的上的_互补配对，叫互补配对，叫做做_；三叶草三叶草-OH-OH3-3-端端mRNAmRNA密码子密码子反密码子反密码子反密码子：反密码子：tRNAtR
17、NA一端可以一端可以与与mRNAmRNA上上的的密码子碱基互补配对密码子碱基互补配对的的3 3个个碱基碱基3 3、翻译过程、翻译过程第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入位点1。第第2 2步：携带步：携带组氨酸组氨酸的的tRNAtRNA以同样的方法进以同样的方法进入位点入位点2 2。第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点2的tRNA上。第第4 4步核糖体沿步核糖体沿mRNAmRNA移动，读取下一个密码子。原位移动，读取下一个密码子。原位点点1 1的的tRNAtRNA离开核糖体离开核糖体，原位，原位点点2 2的的tRNA
18、tRNA进入位点进入位点1,1, 一一个新的携带氨基酸的个新的携带氨基酸的tRNAtRNA 进入位点进入位点2 2，继续肽链的，继续肽链的合成合成6 6、肽链合成后，就从、肽链合成后，就从核糖体与核糖体与mRNAmRNA的的复合物复合物上脱离，通常经过一系列步骤，上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲盘曲折叠折叠成成具具有特定空间结构和有特定空间结构和功能功能的蛋白质分子。的蛋白质分子。5 5、就、就这样，随着核糖体的移动，这样，随着核糖体的移动，tRNAtRNA以上述以上述方式将携带的氨方式将携带的氨 基酸输送过来，以合成肽链。基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到直到核糖体遇到mRNAmRNA
19、的的终止密码子终止密码子，合成才告，合成才告终止终止在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成(因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质）。提出者：提出者：内容内容：遗传信息可以从遗传信息可以从_流向流向_，即，即_ _；也；也可以从可以从_ _ _流向流向_ _ _，进而流向，进而流向_ _ _，即，即_ _。克里克克里克1 1、中心法则的提出、中心法则的提出DNADNARNARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复制复制DNADNADNADNADNADNA的复制的复制DNADNARNARNA蛋白质蛋白质遗传信息的转录和
20、翻译遗传信息的转录和翻译1 1、19651965年，科学家在年，科学家在RNARNA病毒里发现了一种病毒里发现了一种RNARNA复制酶，复制酶，RNARNA复制酶能对复制酶能对RNARNA进行复制。进行复制。 RNA RNA RNA RNA RNARNA复制酶复制酶2 2、中心法则的发展、中心法则的发展2 2、19701970年，科学家在致癌的年，科学家在致癌的RNARNA病毒中发现病毒中发现逆转录酶逆转录酶，它，它能以能以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA。RNA RNA DNA DNA 逆转录酶逆转录酶少数生物（如一些少数生物（如一些RNARNA病毒）的遗传信息可以从病毒）的遗传
21、信息可以从_流向流向_（即（即_）以及从）以及从_ _ _流向流向_ _ _（即（即_）；）；RNARNARNARNARNARNA的复制的复制RNARNADNADNA逆转录逆转录逆逆转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制复制转录转录3 3、完整的中心法则图示、完整的中心法则图示揭示了在遗传信息的流动过程中，揭示了在遗传信息的流动过程中，DNADNA、RNARNA是是信息信息的的载体，蛋白质是信息载体，蛋白质是信息表达表达的产物，而的产物，而ATPATP为信息为信息的流动提供能量，可见：的流动提供能量，可见：生命是生命是 、 和和 的统一体。的统一体。物质物质信息信息4 4、中
22、心法则的意义中心法则的意义能量能量当堂检测当堂检测1.下列关于RNA分子的叙述,正确的是（ ）A.线粒体中含有mRNA、tRNA和rRNAB.ATP中的“A”在RNA分子中不存在C.RNA分子中不含氢键,有的RNA具有催化功能D.RNA可以在细胞内运输某种物质,还可以作为细菌的遗传物质A9.在蛋白质合成过程中,少量的mRNA分子就可以指导迅速合成出大量的蛋白质。其主要原因是（ ）A.一种氨基酸可能由多种密码子来决定B.一种氨基酸可以由多种tRNA携带到核糖体中 C.一个核糖体可同时与多条mRNA结合,同时进行 多条肽链的合成D.一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同 时进行多条肽链的合成D10.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有20个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱 基个数、合成这段多肽最多所需要的氨基酸的种类数及转录此mRNA的基因至少含有的碱基数依次为（ ）A.60 21 120 B.63 20 126C.63 21 126 D.60 20 60C
