1、第四节第四节 遗传信息的表达遗传信息的表达- RNA RNA和蛋白质的合成和蛋白质的合成基因与蛋白质的联系需要媒介基因与蛋白质的联系需要媒介-RNARNA，并且要通过并且要通过“转录转录”与与“翻译翻译”两步进两步进行行疑问疑问: :基因在细胞核内基因在细胞核内, ,怎样控制核糖体合成蛋白质怎样控制核糖体合成蛋白质? ? 遗传物质遗传物质DNA的重要功能之一：的重要功能之一：将将遗传信息遗传信息完整的传递给下一代完整的传递给下一代-传递遗传信息传递遗传信息 遗传物质遗传物质DNA的重要功能之二：的重要功能之二：将将遗传信息遗传信息反映到蛋白质的分子结构上反映到蛋白质的分子结构上-表达表达遗遗
2、传信息传信息DNADNA与与RNARNA在化学组成上的区别在化学组成上的区别填写下表：填写下表：简称简称全称全称基本单位基本单位所含所含C5所含所含碱碱基基空间空间结构结构DNA 脱氧核糖脱氧核糖核酸核酸脱氧脱氧(核糖核糖)核苷酸核苷酸脱氧核糖脱氧核糖 AGCT 双螺旋双螺旋RNA 核糖核酸核糖核酸 核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖AGCU单链单链简称简称全称全称基本单位基本单位所含所含C5所含所含碱碱基基空间空间结构结构DNA 脱氧核糖脱氧核糖核酸核酸脱氧脱氧(核糖核糖)核苷酸核苷酸脱氧核糖脱氧核糖 AGCT 双螺旋双螺旋RNA简称简称全称全称基本单位基本单位所含所含C5所含所含碱碱基基空间空间
3、结构结构DNARNA1.1.2.2.各种各种 RNARNA分子都是以分子都是以 DNADNA上的基因区段上的基因区段为模板为模板“转录转录”而来的。而来的。 在细胞核内，以在细胞核内，以 DNADNA的一条链为的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成模板，按照碱基互补配对的原则合成RNARNA的过程。的过程。碱基碱基 DNA A T G CDNA A T G C 互补互补 配对配对 RNA U A C G RNA U A C G过程过程1 1：转录：转录 转录产物转录产物 RNARNA的碱基序列的碱基序列, ,除了除了 T T变变U U 外外, ,其余与编码链相同。其余与编码链相同。DNA:
4、 -GCAGTACATGTC-编码链编码链 -CGTCATGTACAG-模板链模板链-GCAGUACAUGUC-RNA:转录转录问：问：RNARNA的碱基序列更像哪一条链？的碱基序列更像哪一条链？在在真核生物真核生物中，转录后新合成的中，转录后新合成的mRNAmRNA是未成熟的是未成熟的mRNAmRNA，需要在特定部位剪接，最后形成较短的有功，需要在特定部位剪接，最后形成较短的有功能的能的mRNA,mRNA,即成熟的即成熟的mRNAmRNA。在在原核生物原核生物中，转录产生的中，转录产生的mRNAmRNA即为成熟的即为成熟的mRNAmRNA原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞 53351.1.模板
5、链并非固定在模板链并非固定在DNADNA分子中某一条链分子中某一条链2.2.转录方向均为转录方向均为5 5 33 转录模板转录模板 转录和复制的转录和复制的区别区别复制复制转录转录模板模板DNADNA双双链链DNADNA的的一条一条链链原料原料四种四种脱氧脱氧核苷酸核苷酸四种四种核糖核糖核苷酸核苷酸酶酶DNADNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶聚合酶产物产物D DNANAR RNANA配对配对A-A-T T、G-CG-CA-A-U U、T-AT-A、G-CG-C 转录与复制的相似点：转录与复制的相似点：1. 1. 模板均为模板均为DNADNA2. 2. 延长机理都是形成磷酸二酯键延长机理都是形
6、成磷酸二酯键3. 3. 方向均为方向均为5 5 33 （1 1）信使）信使RNA RNA （messager RNA, mRNA ）RNARNA的种类：的种类：以以DNADNA的一条链为模板合成的的一条链为模板合成的RNARNA单链单链功能：功能：mRNAmRNA携带着携带着遗传密码遗传密码从核孔出来的从核孔出来的到到 细胞质中与核糖体结合。细胞质中与核糖体结合。它能决定它能决定氨氨 基酸基酸的排列顺序的排列顺序遗传信息：遗传信息：DNADNA上上的碱基排列顺序的碱基排列顺序 遗传密码：遗传密码：mRNAmRNA上上的碱基排列顺序的碱基排列顺序c)c)一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基一个氨基
7、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才足以组合出构成蛋白质的2020种氨基酸？种氨基酸？b) b) 如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能个碱基编码一个氨基酸，最多能 编码多少种氨基酸？编码多少种氨基酸？mRNAmRNA的碱基的碱基与与氨基酸氨基酸之间有何对应关系？之间有何对应关系？4种种16种种3个个(共有共有64种组合种组合)4种种20种种? ?a) a) 如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1种氨基酸，种氨基酸，4 4种碱基种碱基 能决定多少种氨基酸？能决定多少种氨基酸？ 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子G GA AG GU UC CA A U UG G
8、C CmRNAmRNA 19661966年，年，NirenbergNirenberg和和Khorana Khorana 破译了全部遗传密码，破译了全部遗传密码， Nirenberg Nirenberg 和和 KhoranaKhorana于于19681968年年 获诺贝尔奖获诺贝尔奖密码子密码子：在：在mRNAmRNA上上, , 决定一个氨基酸的三个决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。相邻的碱基。mRNAA U G G A A G C A U G U C C G A G C A A G C C G甲硫甲硫谷谷丙丙半胱半胱脯脯丝丝赖赖脯脯 遗传密码的特性：遗传密码的特性：1 1、共、共6464个个遗传
9、密码遗传密码子子，其中有，其中有3 3个终个终止密码，没有对应止密码，没有对应的氨基酸。能的氨基酸。能决定决定氨基酸的氨基酸的遗传密码遗传密码子只有子只有6161个个。2 2、通用性通用性：地球上：地球上几乎所有的生物共几乎所有的生物共用一套密码子表。用一套密码子表。3 3、简并性简并性：一种氨：一种氨基酸可能有两种以上基酸可能有两种以上的密码子的情况的密码子的情况在一定程度上能防止由于一个碱基在一定程度上能防止由于一个碱基的改变而导致的遗传信息的改变。的改变而导致的遗传信息的改变。（2 2）转运）转运RNARNA（tranfertranfer RNA, RNA, tRNAtRNA ） 三叶草
10、形三叶草形, ,局部自我局部自我配对配对反密码子反密码子：在：在tRNAtRNA一端一端, ,能与能与mRNAmRNA上的上的密码子密码子发生碱基配对的发生碱基配对的三个碱基。三个碱基。tRNAtRNA功能功能：按照遗传密码将氨基酸按照遗传密码将氨基酸有次序地运送到核糖体有次序地运送到核糖体1 1、细胞中的、细胞中的tRNAtRNA有多有多少种？少种？61种种2 2、tRNAtRNA和氨基酸转运和氨基酸转运有何对应关系？有何对应关系？ 每种氨基酸可能由一每种氨基酸可能由一种或几种种或几种tRNAtRNA转运。转运。 每种每种tRNAtRNA只能识别并只能识别并转运一种氨基酸。转运一种氨基酸。结
11、合氨基结合氨基酸的部位酸的部位碱基配对碱基配对反密码子反密码子C CA AC CG GU UA AG GC CU UG GG GU UmRNAmRNA：A AG GC CC CA AU U缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸t tRNARNA：氨基酸：氨基酸：（3 3）核糖体）核糖体RNARNA（ribosome RNA, rRNA）：rRNArRNA和和蛋白质蛋白质共同组成共同组成的复合体就是的复合体就是核糖体核糖体， 核糖体是蛋白质合成的核糖体是蛋白质合成的场所场所。过程过程2 2、翻译、翻译以以 mRNAmRNA为模板为模板, ,合成合成蛋白质蛋白质的过程的过程亮氨酸亮氨酸UAA精氨酸精
12、氨酸UCU异亮异亮氨酸氨酸GAU核糖体核糖体 合成蛋白质合成蛋白质的的“生产线生产线”UCAUA G AUAmRNA细胞质中细胞质中需要哪些需要哪些tRNAtRNA来转来转运这些氨运这些氨基酸？基酸？细胞质中，翻译是一个快速过程，一段细胞质中，翻译是一个快速过程，一段mRNAmRNA可以相继与多个核糖体相结合，同时连可以相继与多个核糖体相结合，同时连续进行多条同一种新肽链的合成。续进行多条同一种新肽链的合成。多聚核糖体多聚核糖体遗传信息的遗传信息的转录与翻译转录与翻译的比较的比较转录转录翻译翻译场所场所原料原料碱基碱基配对配对解旋解旋产物产物细胞核细胞核细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）4 4种
13、核糖核苷酸种核糖核苷酸2020种氨基酸种氨基酸 DNA DNAmRNAmRNAA AU U、T TA A、C CG G、G GC CmRNAmRNAtRNAtRNAA AU U、 U UA A、C CG G、G GC C 有有无无RNARNA多肽（还需加工）多肽（还需加工）二、遗传信息的表达过程：二、遗传信息的表达过程：过程过程1 1、转录、转录(1)(1)概念：遗传信息由概念：遗传信息由DNADNA传递到传递到RNARNA上的过程上的过程(2)(2)发生场所：细胞核发生场所：细胞核(3)(3)转录结果转录结果: :形成形成RNARNA过程过程2 2、翻译、翻译(1)(1)概念：以概念：以mR
14、NAmRNA为模板为模板, ,合成蛋白质的过程合成蛋白质的过程(2)(2)发生场所：细胞质核糖体发生场所：细胞质核糖体(3)(3)翻译结果翻译结果: :形成多肽（蛋白质）形成多肽（蛋白质）三、中心法则：三、中心法则：1.信息流：遗传信息的流动方向信息流：遗传信息的流动方向DNA分子脱氧核苷酸分子脱氧核苷酸(碱基碱基)的排列顺序的排列顺序mRNA中核糖核苷酸中核糖核苷酸(碱基碱基)的排列顺序的排列顺序氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能(生物体的各种性状生物体的各种性状)决定决定决定决定决定决定2.信息流方向：信息流方向：DNA RNA 蛋白质蛋白质 DNA例题例
15、题:某基因一条链碱基为某基因一条链碱基为-ATTACGGAGTAG-, 它的互补链是转录模板它的互补链是转录模板,请填写下列顺序请填写下列顺序: 互补链互补链: m-RNA: t-RNA: 氨基酸氨基酸: 该基因指导合成的是几肽化合物该基因指导合成的是几肽化合物?-T-A-A-T-G-C-C-T-C-A-T-C-U-A-A-U-G-C-C-U-C-A-U-C-A-U-U-A-C-G-G-A-G-U-A-G-异亮异亮-苏苏-谷谷-终止终止- 氨酸氨酸 氨酸氨酸 氨酸氨酸 三肽三肽G GA AG GU UC CA AU UG GC CmRNAmRNA转转 录录A AG GA AG GT TC CT
16、 TG G C CT T C C C CC C A AG G A A G G T T DNADNA翻翻 译译蛋白质蛋白质缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸基因表达：基因形成基因表达：基因形成RNARNA产物以及产物以及mRNAmRNA被翻译为基因的蛋白质产物的过程。被翻译为基因的蛋白质产物的过程。6 63 31 1比值比值RNA蛋白质蛋白质RNA复制复制翻译翻译RNA复制酶复制酶DNARNA逆转录逆转录蛋白质蛋白质RNA转录转录翻译翻译逆转录酶逆转录酶中心法则图解中心法则图解从本质上讲：从本质上讲：基因基因就是一段包含了一个完整遗传信就是一段包含了一个完整遗传信息单位的有功能的核酸分子片断息
17、单位的有功能的核酸分子片断大多数生物中是大多数生物中是一段一段DNA，而在而在RNA病毒中则是病毒中则是一段一段RNA基因控制性状表现的主要途径是：（基因控制性状表现的主要途径是：（ ） A A、RNA RNA 蛋白质蛋白质 （性状）（性状） B B、 DNA DNA 蛋白质（性状）蛋白质（性状） C C、RNA DNA RNA DNA 蛋白质（性状）蛋白质（性状） D D、DNA RNA DNA RNA 蛋白质（性状）蛋白质（性状） 一条一条DNA分子上的某个基因有分子上的某个基因有300个碱基对，则它控制合成的蛋白质个碱基对，则它控制合成的蛋白质分子中含有肽键的个数最多为：分子中含有肽键的
18、个数最多为： A、99个个 B、100个个 C、49个个 D、50个个 决定氨基酸的密码子是指（ ）A、DNA上的3个相邻的碱基B、转运RNA上的3个相邻的碱基C、信使RNA上的3个相邻的碱基D、基因上的3个相邻的碱基C 下列哪一项不可能是遗传下列哪一项不可能是遗传密码（密码（ ） A. ATC B. UUC C. CAG D. GGCA 在蛋白质合的合成过程中，决在蛋白质合的合成过程中，决定蛋白质种类的是：定蛋白质种类的是： A、核苷酸、核苷酸 B、信使、信使RNA C、核糖体、核糖体 D、转运、转运RNA 若测得精氨酸的转运若测得精氨酸的转运RNA上的反上的反密码子为密码子为GCU，则，则DNA分子模板分子模板上决定这个精氨酸的相应碱基为：上决定这个精氨酸的相应碱基为： A、GCA B、CGA C、GCT D、CGT
