1、第4章 基因的表达wangpeiying第一节第一节基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成基因基因肤色肤色眼皮单双眼皮单双血型血型有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排线性排列列基因基因控制生物控制生物性状性状蛋白质蛋白质体现者体现者问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？DNA主要在细胞核蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质进行指导指导通过RNA问题：为什么问题：为什么RNA适于作适于作DNA的信使？的信使？为什么RNA适于作DNA的信使？lRNA也是由核苷酸连接而成，也能储存也是由核苷酸连接而成，也能储存遗
2、传信息。遗传信息。lRNA与与DNA的关系中，也遵循碱基互补的关系中，也遵循碱基互补配对原则。配对原则。lRNA一般为单链，比一般为单链，比DNA短，能通过核短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。孔，从细胞核转移到细胞质中。一、一、RNARNA的分子结构的分子结构1 1、中文全称：、中文全称：2 2、元素组成：、元素组成：3 3、基本组成单位：、基本组成单位：一个核糖核苷酸一个核糖核苷酸一分子含氮的碱基（一分子含氮的碱基（4 4种）种）一分子一分子核糖核糖（C C5 5H H1010O O5 5）一分子磷酸一分子磷酸核糖核酸（高分子化合物）核糖核酸（高分子化合物）C C、H H、O O、N
3、N、P P等等核糖核苷酸核糖核苷酸组成组成RNARNA的四种碱基的四种碱基嘌呤：嘌呤：嘧啶：嘧啶：腺嘌呤（腺嘌呤（A A）、鸟嘌呤（）、鸟嘌呤（G G）尿嘧啶（尿嘧啶（U U）、）、胞嘧啶（胞嘧啶（C C）思考：思考： 4 4种核糖核苷酸分别是？种核糖核苷酸分别是？核酸总共有几种？碱基总共有几种，核苷酸总共核酸总共有几种？碱基总共有几种，核苷酸总共有几种？有几种？T T2 2噬菌体核酸有几种？碱基有几种，核苷酸有几种？噬菌体核酸有几种？碱基有几种，核苷酸有几种？RNARNA完全水解的产物？完全水解的产物？ DNADNA完全水解的产物？完全水解的产物？4 4、RNARNA的结构：的结构：一般是单
4、链，比一般是单链，比DNADNA短短5 5、RNARNA存在的部位存在的部位主要在细胞质中主要在细胞质中6 6、RNARNA的种类的种类信使信使RNARNA（mRNAmRNA）转运转运RNARNA（tRNAtRNA）核糖体核糖体RNARNA（rRNArRNA）RNA的种类和功能信使信使RNA（mRNA）作为作为DNA的信使的信使转运转运RNA（tRNA)氨基酸的运载工具。（一种转运氨基酸的运载工具。（一种转运RNA只能只能识别和转运一种氨基酸）识别和转运一种氨基酸）核糖体核糖体RNA（rRNA）核糖体的组成部分核糖体的组成部分7、RNA的功能：的功能：在存在在存在DNA的生物中的生物中辅助辅助
5、DNA完成功能；在不存在完成功能；在不存在DNA的生的生物中是遗传物质；物中是遗传物质；规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（胞嘧啶（C）尿嘧啶尿嘧啶（U）脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸DNA与与RNA分子的比较分子的比较问题：问题：DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNA的的呢呢？二、基因指导蛋白质的合成二、基因指导蛋白质的合成-表达表达包括包括转录转录和和翻译翻译两
6、个过程两个过程（一）、遗传信息的转录（一）、遗传信息的转录1 1、概念、概念2 2、场所：、场所： 主要在细胞核中进行主要在细胞核中进行4 4、过程、过程3 3、时期：、时期：发育的任何时期发育的任何时期以基因为单位进行转录以基因为单位进行转录1 1、DNADNA分子局部解旋分子局部解旋2 2、合成、合成RNARNA3 3、合成的、合成的mRNAmRNA释放，释放，DNADNA双链恢复双链恢复以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNADNADNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T UUGGACUGCUGAAG T AC A A A T AGCU
7、GACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A
8、 A T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的 mRNA mRNA 链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上RNARNADNADNAAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质5 5、条件、条件DNADNA的一条链的一条链（2 2）原料：）原料：4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸（1 1）模板：）模板：（
9、3 3）酶（）酶（RNARNA聚合酶）聚合酶）6 6、原则：、原则：碱基互补配对原则碱基互补配对原则DNADNA：A T C GA T C G RNA RNA：U U A G C A G C7 7、意义：、意义：DNADNA的遗传信息传递到信使的遗传信息传递到信使RNARNA上。上。（4 4）能量）能量问题：问题：1、转录与、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保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？证遗传信息的准确转录有什么意义？2、转录成的、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该单链的碱基序列有哪些异同？与该D
10、NA的另一条链的碱基的另一条链的碱基 序列有哪些异同？序列有哪些异同？复制与转录的比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配对碱基配对产物产物细胞核细胞核细胞核细胞核完全解旋完全解旋只解有遗传效应的片段只解有遗传效应的片段DNA的两条链的两条链只有只有DNA的一条链的一条链4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸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ATPATP子代子代DNAmRNAAT TA AU TA 练习：1、 mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧啶，的尿嘧啶，则转录该则转录该mRNA的的D
11、NA分子上腺嘌呤占碱基总分子上腺嘌呤占碱基总数的（数的（ ）A 50 B 25 C 30 D 35C2 2、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？类和碱基种类各有多少？烟草中的核苷酸种类有烟草中的核苷酸种类有8 8种，碱基种类有种，碱基种类有5 5种。种。烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4 4种，碱种，碱基种类有基种类有4 4种。种。（二）、遗传信息的翻译（二）、遗传信息的翻译mRNA：蛋白质：蛋白质：决定决定决定?种?种4种20种讨论：一个氨基酸的编码 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子UCAUG
12、 A UUAmRNA 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个相邻上决定氨基酸的三个相邻的碱基。的碱基。 密密码子码子 a a、密码子（遗传密码）、密码子（遗传密码）1 1、概念、概念信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个个相邻的碱相邻的碱基叫做基叫做一个一个密码子密码子2 2、种类：、种类：6464种种起始密码子（起始密码子（2 2个）个）终止密码子（终止密码子（3 3个，个，不决定氨基酸不决定氨基酸）决定氨基酸的密码子：决定氨基酸的密码子：6161种种每种密码子只能决定一种氨基酸每种密码子只能决定一种氨基酸（终止密码子例外）（终止密码子例外）有的氨基酸的
13、密码子却不止一种有的氨基酸的密码子却不止一种3 3、所有生物共用一套遗传密码、所有生物共用一套遗传密码b、转运、转运RNA（tRNA） 氨基酸的氨基酸的“搬运工搬运工”1、结构、结构GAU一端：携带氨基酸的部位一端：携带氨基酸的部位另一端：另一端：3个碱基个碱基（反密码子反密码子：tRNA 上能与上能与mRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对的的3个碱基）个碱基）思考思考:该该tRNA携携带什么氨基酸带什么氨基酸?3 3、种类：、种类：6161种种2 2、每种、每种tRNAtRNA只能识别并转运一种氨基酸只能识别并转运一种氨基酸但是某种氨基酸的但是某种氨基酸的tRNAtRNA却不止一种却不
14、止一种4 4、“译员译员”：能识别两种语言能识别两种语言基因控制蛋白质合成的过程第第1步：步：mRNA进入细胞质，与进入细胞质，与核糖体核糖体结合。结合。携带甲硫氨酸的携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基，通过与碱基AUG互补互补配对，进入位点配对，进入位点1。起始码起始码(甲硫氨酸甲硫氨酸)第第2步：携带组氨酸的步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进以同样的方式进入位点入位点2。第第3步：甲硫氨酸通过与组氨酸步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成形成肽键肽键而转移到占据位点而转移到占据位点2的的tRNA上。上。形成肽键形成肽键第第4步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点步：核糖体读取下一个密码子，原占据
15、位点1的的tRNA离开核糖体，占据位点离开核糖体，占据位点2的的tRNA进入位点进入位点1，一个新的携带氨基酸的一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点进入位点2，继续肽链，继续肽链的合成。重复步骤的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到，直至核糖体读取到mRNA的的终止密码终止密码。终止密码终止密码图示图示一个一个mRNA分子可以相继结分子可以相继结合合多个核糖体多个核糖体，同时进行多条肽同时进行多条肽链的合成，因此链的合成，因此少量的少量的mRNA分分子就可迅速合成子就可迅速合成大量的蛋白质。大量的蛋白质。细胞质中的细胞质中的翻译翻译是是个个快速快速的过程。的过程。UCAUG A UUAm
16、RNA 细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNAmRNAUCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体核糖体mRNA mRNA 与核糖体结合与核糖体结合. .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 tRNAtRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNAtRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位相应位置置 . .UCAUG A UUA
17、A A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合缩合缩合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动. . 另一个另一个 tRNAtRNA 上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对. . UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨
18、酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的肽链为模板形成了有一定氨基酸顺序的肽链 . . 遗传信息的翻译遗传信息的翻译（1 1）概念）概念（2 2）场所：）场所： 细胞质中的核糖体细胞质中的核糖体（3 3）时期：发育任何时期）时期：发育任何时期（4 4）条件）条件1 1、模板：、模板：mRNAmRNA2 2、原料：、原料：2020种氨基酸种氨基酸3 3、能量、酶、能量、酶4.tRNA表表2 DNA的复制、转录、翻译比
19、较的复制、转录、翻译比较DNA复制复制转录转录翻译翻译场所场所模板模板原料原料其他其他条件条件产物产物碱基碱基互补互补配对配对 细胞核细胞核 细胞核细胞核 核糖体核糖体DNA两两条链条链DNA一一条链条链 mRNA四种四种脱氧核苷酸脱氧核苷酸 四种四种核糖核苷酸核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸ATP 解旋酶解旋酶 DNA聚合酶聚合酶ATP 解旋酶解旋酶 RNA聚合酶聚合酶ATP tRNA 酶酶两个两个DNA分子分子 RNA 多肽链多肽链AT GC TA CGAU GC TA CGAU GC UA CGA密码子密码子精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸转运转运RNAG信使信使RNAGGDNA双链双链CCCAA
20、T C GU C G练习DNA的遗传信息mRNA的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序数量数量n3n6n2. 2. 某基因中含有某基因中含有12001200个碱基，则由它控制合成个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( ( ) ) A198个个 B199个个 C200个个 D201个个BA. 46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212(A1 T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)%(G1C1)%= (G2+C2)%= (G总+C总)%AmUmGmCmmRNA= (Am+Um)%= (Gm+Cm)%4、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，转录该段个，转录该段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.12 B. 24 C. 18 D. 30D
