1、第四章第四章 基因的表达基因的表达第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成DNAmRNA细胞质细胞质mRNAmRNA蛋白质蛋白质核孔核孔1.1. RNARNA的结构的结构A核糖核糖PC核糖核糖PU核糖核糖PPG核糖核糖AAGGCUU一一. .遗传信息的转录遗传信息的转录一般一般DNADNA由由 条核苷酸链组成条核苷酸链组成而而RNARNA由由 条核苷酸链组成条核苷酸链组成2 21 1比较项目比较项目DNADNARNARNA基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖含氮碱基含氮碱基 A G C T A G C TA G C UA
2、G C U结结 构构双螺旋结构双螺旋结构单链结构单链结构存在部位存在部位 细胞核（线、叶）细胞核（线、叶）细胞质细胞质DNADNA、RNARNA的区别的区别 RNA RNA的合成的合成20TCATG A TT AAG T AC T A A T DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC T A A T AGCUGACGGUUU3.3.转录转录: :在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，合成的一条链为模板，合成RNARNA的过程。的过程。产物：产物：mRNA tRNA rRNAmRNA tRNA rRNA解解旋旋AG T AC T A A T AGCUGACGGUUUR
3、NA RNA 聚合酶聚合酶AG T AC T A A T AGCGACGGUUU UAG T AC T A A T AGCGACGGUUU UAG T AC T A A T GCGACGGUUU UAAG T AC T A A T GCGACGUUGU UAAG T AC T A A T GCGACGUGU UAAAG T AC T A A T GCGACGGU UAA UAG T AC T A A T GCGACGGU UAA UAAG T AC T A A T GCGCGGU UAA UA UAG T AC T A A T GGCGGU UAA UA U CAG T AC T A A T
4、GGCGGU UAA UA U CmRNA转录过程总结转录过程总结 场所：场所： 主要在细胞核主要在细胞核 模板：模板： DNADNA的一条链（模板链）的一条链（模板链） 原料：原料： 4 4种种 核糖核苷酸核糖核苷酸 原则：原则： 碱基互补配对原则碱基互补配对原则（A-UA-U） 产物：产物： mRNAmRNAUCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质AG T AC T A A T 细胞核细胞核核孔核孔1.1.翻译翻译: :在细胞质中的各种氨基酸，以在细胞质中的各种氨基酸，以mRNAmRNA为为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。二二. .遗传信
5、息的翻译遗传信息的翻译翻翻译译过过程程核糖体核糖体2020种氨基酸种氨基酸mRNAmRNAtRNAtRNA碱基互补配对原则碱基互补配对原则多肽链多肽链通常一个通常一个mRNAmRNA同同时结合多个核糖体，进时结合多个核糖体，进行多个肽链的合成。行多个肽链的合成。 37 37 0 0C C ，细菌内合成，细菌内合成肽链速度是肽链速度是1515个个/ /秒。秒。 碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？思考：19541954年，美籍俄裔理论物理学伽莫夫年，美籍俄裔理论物理学伽莫夫, ,应用排应用排列组合计算来研究遗传密码。列组合计算来研究遗传密码。DNADNA中的中
6、的4 4种核种核苷酸，每次取苷酸，每次取3 3个来进行组合，其组合种数是：个来进行组合，其组合种数是：mRNAmRNA分子中的分子中的4 4种碱基如何决定蛋白质种碱基如何决定蛋白质分子中的分子中的2020种氨基酸？种氨基酸？伽莫夫于是提出遗传密码的三联体（伽莫夫于是提出遗传密码的三联体（triplet）假说。当时，伽）假说。当时，伽莫夫很得意，他将莫夫很得意，他将20称为称为“生物学上的神奇数字生物学上的神奇数字”。1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸 4 41 1=4=42 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸 4 42 2=16=163 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨
7、基酸个氨基酸 4 43 3=64=64 1961 1961年，克里克在烟草花叶年，克里克在烟草花叶病毒的实验中发现，这种病毒病毒的实验中发现，这种病毒的外壳蛋白的每个亚基蛋白质的外壳蛋白的每个亚基蛋白质约由约由400400个氨基酸个氨基酸组成，而每组成，而每个亚基又是受一分子个亚基又是受一分子mRNAmRNA编编码支配。每一分子码支配。每一分子mRNAmRNA约由约由12001200个核苷酸个核苷酸组成。组成。 美国科学家尼伦美国科学家尼伦伯格与美籍印裔伯格与美籍印裔科学家霍拉纳科学家霍拉纳 19611961年，尼伦伯格先合成了年，尼伦伯格先合成了一条全部由尿嘧啶核苷酸（一条全部由尿嘧啶核苷酸
8、（U U）组成的多苷酸链，即组成的多苷酸链，即UUUUUU。然后将这种多聚。然后将这种多聚U U加入到含有加入到含有2020种氨基酸以种氨基酸以及有关酶的缓冲液中，结果及有关酶的缓冲液中，结果只产生了一种由苯丙氨酸组只产生了一种由苯丙氨酸组成的多肽链。这是一个惊人成的多肽链。这是一个惊人的发现：与苯丙氨酸对应的的发现：与苯丙氨酸对应的遗传密码是遗传密码是UUUUUU。这是世界。这是世界上解读出的第一个遗传密码上解读出的第一个遗传密码子。子。 a a、一种、一种氨基酸可以氨基酸可以和和多个多个密码子相对应密码子相对应b b、一个、一个密码子只和密码子只和一种一种氨基酸相对应氨基酸相对应 c c、
9、三个终止密码子：三个终止密码子：UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA，不编码任何氨基酸，不编码任何氨基酸，代表多肽链合成的终代表多肽链合成的终止止通用性通用性尼伦伯格尼伦伯格科拉纳科拉纳霍利霍利19681968年诺贝尔生理学或医学奖获奖年诺贝尔生理学或医学奖获奖 AG T AC T A A T UCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质细胞核细胞核UCAUG A UUAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子2.2.密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的上决定氨基酸的三个相邻的碱基三个相邻的碱基A A U U G G G G C CU U G G G G A A？甲硫氨酸甲硫氨
10、酸CUA反密码子核糖体核糖体UCAUG 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 tRNA tRNA 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 tRNA tRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位置相应位置 . .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸
11、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 tRNA tRNA 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 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 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 UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰
12、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 UUAA A UAC UAUG 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为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质 . . 蛋白质的合成蛋白质的合成思考：思考：哪些生理过程遵循碱基互补配对原则？哪些生理过程遵循碱基互补配对原则？（4 4种）种） DNADNA复制、复制、RNARNA复制、转录、翻译复制、转录、翻译哪些生理过程可以产生水？哪些生理过程可以产生水？ （5 5种）种） 蛋白质合成、有氧呼吸、光合作用、蛋白质合成、有
13、氧呼吸、光合作用、糖的合成、核酸的合成、糖的合成、核酸的合成、ATPATP的合成的合成ACUG G A UC UmRNAtRNAtRNAUGA CCU AGA苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸 转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质密码子密码子ACU GGA UCUDNADNA双链双链ACTGGATC TTGACC TAGA肽键肽键 肽键肽键DNA TAC AAA GCA ATT mRNA AUG UUU CGU UAA tRNA UAC AAA GCA AUU 多肽多肽 甲硫甲硫 苯丙苯丙 精氨精氨 终终 氨酸氨酸 氨酸氨酸 酸酸 止止 起始起始1 1、遗传学上将某种分子上决定一个氨基酸、遗传学上将
14、某种分子上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为的三个相邻碱基称为“密码子密码子”，这种分，这种分子是：子是： A A肽链肽链 B BDNA DNA C C信使信使RNA DRNA D转运转运RNARNA2 2、DNADNA的复制、转录、翻译分别发生在：的复制、转录、翻译分别发生在：A A细胞核、核糖体、核糖体细胞核、核糖体、核糖体B B细胞核、细胞核、核糖体细胞核、细胞核、核糖体C C核糖体、核糖体、细胞核核糖体、核糖体、细胞核D D核糖体、细胞核、细胞核核糖体、细胞核、细胞核CB3 3、基因控制蛋白质合成的过程、基因控制蛋白质合成的过程 包括：包括： A A转录和翻译转录和翻译 B B贮存和复制
15、贮存和复制 C C传递和表达传递和表达 D D传递和贮存传递和贮存A4 4、一段、一段mRNAmRNA有有3030个碱基，个碱基，其中其中A AG G有有1212个，则转录个，则转录成成mRNAmRNA的一段的一段DNADNA分子中分子中应有应有( )( )个个C+TC+T A.12 B.18 A.12 B.18 C.24 D.30 C.24 D.30D205 5、一条肽链含、一条肽链含999999个肽键，则此蛋白个肽键，则此蛋白质含质含( ( ) )个氨基酸，最多个氨基酸，最多( )( )种种氨基酸，合成此蛋白质的氨基酸，合成此蛋白质的mRNAmRNA共含共含碱基碱基( ( ) )个，基因中
16、最少含有脱个，基因中最少含有脱氧核糖数为氧核糖数为( ( ) )个个 基因碱基数基因碱基数 ： mRNA碱基：碱基： 氨基酸数氨基酸数10002030006000286 3 16 6tRNAtRNA与与mRNAmRNA碱基互碱基互补配对现象可出现在补配对现象可出现在真核细胞的真核细胞的A A细胞核中细胞核中B B核糖体上核糖体上 C C核膜上核膜上 D D核孔处核孔处B7.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为A33 11 B36 12 C12 36 D11 36BDNA双链双链CTC G A信使
17、信使RNAAU转运转运RNA氨基酸氨基酸亮氨酸亮氨酸8 8、根据碱基互补配对原则和中心法则，完成表格（假定、根据碱基互补配对原则和中心法则，完成表格（假定“转转录录”和和“翻译翻译”是从左向右进行的）。是从左向右进行的）。供选的氨基酸及其密码如下：供选的氨基酸及其密码如下：CUA亮氨酸，亮氨酸，CGA精氨酸，精氨酸，GAU天门冬氨酸天门冬氨酸G A TC U AG A U C AGT AG A TC U A天冬氨酸天冬氨酸G C TC G AG C U精氨酸精氨酸9.某生物基因单链的一段是某生物基因单链的一段是 G C A G A C A A A ，若以此链为，若以此链为模板，经转录翻译形成的
18、多肽链上所对模板，经转录翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是（应的氨基酸顺序是（ ） 苯丙氨酸苯丙氨酸UUU；天冬氨酸；天冬氨酸GAC 亮氨酸亮氨酸CUG； 赖氨酸赖氨酸AAA 精氨酸精氨酸CGU； 丙氨酸丙氨酸GCA A B C D D 1010. . 在在A A、B B、C C、DD四支试管内都加入一定量的四支试管内都加入一定量的水和水和ATPATP，都加入若干种酶，另外：，都加入若干种酶，另外： A A加入加入DNADNA、脱氧核苷酸、脱氧核苷酸 B B加入加入RNARNA、脱氧核苷酸、脱氧核苷酸 C C加入加入DNADNA、核糖核苷酸、核糖核苷酸 DD加入加入RNARNA、核糖核苷酸
19、、核糖核苷酸 请根据实验结果回答下列问题：请根据实验结果回答下列问题： (1)(1)据分析，据分析，A A、B B管内产物相同，但管内产物相同，但A A管内是管内是_过程；过程；B B管内是管内是 过程。过程。 (2)(2)据分析，据分析，C C、DD管内产物相同，但管内产物相同，但C C管内是管内是_过程；过程；DD管内是管内是 过程。过程。 (3)(3)加入加入C C管内管内DNADNA有有6060对碱基，那么，对碱基，那么，C C管内管内产物中最多含有产物中最多含有 个碱基，有密码子个碱基，有密码子 个。个。 (4)B(4)B与与A A相比，必须有相比，必须有 酶。酶。DNADNA复制复制逆转录逆转录转录转录RNARNA复制复制6060 20 20逆转录逆转录
