1、第四节第四节 遗传信息的表达遗传信息的表达 RNA和蛋白质的合成和蛋白质的合成遗传物质（基因）通过指导蛋白质的合成来控制性状，遗传物质（基因）通过指导蛋白质的合成来控制性状，将这一过程称为将这一过程称为遗传物质（基因）的表达遗传物质（基因）的表达生物的性状是由生物的性状是由 控制的控制的性状是由性状是由 物质体现的物质体现的基因基因蛋白质蛋白质 基因基因（细胞核）（细胞核） 蛋白质蛋白质（细胞质）（细胞质）？DNA的功能的功能携带遗传信息携带遗传信息：表达遗传信息表达遗传信息：以自身为模板，半保留复制保以自身为模板，半保留复制保持遗传信息的稳定性持遗传信息的稳定性根据根据DNA所贮存的遗传信息
2、决所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构，以控制性状定蛋白质的结构，以控制性状转录转录转录转录：遗传信息由遗传信息由DNA传递到传递到RNA上的过程，转录上的过程，转录 的结果是形成的结果是形成RNA。DNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含含N碱基碱基单双链单双链分子大小分子大小脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A、T、G、C双链双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A、U、G、C单链单链很大很大比较小比较小DNA和和RNA的比较的比较RNARNA种类种类信使信使 RNA(mRNA)RNA(mRNA)核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(tRNA)RNA(tRNA)RN
3、ARNA按功能分按功能分类：类：传达传达DNA上的遗传信息是上的遗传信息是合成蛋白质的直接模板合成蛋白质的直接模板组成核糖体的成分，是核组成核糖体的成分，是核糖体行使功能必需的糖体行使功能必需的把氨基酸运送到核糖体，把氨基酸运送到核糖体，使之按照使之按照mRNA的信息指的信息指令连接起来形成蛋白质酸令连接起来形成蛋白质酸核糖核糖AU C GRNA的结构单的结构单元元转录泡转录泡恢复螺旋恢复螺旋解螺旋解螺旋转录示意图转录示意图编码链编码链模板链模板链DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T TCATG A TT A模板链模板链编码链编码链以以DNADNA的一条链为模板合
4、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 UUGGACUGCUGAUAG T AC A A A T AGCUGACGGUUU DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AUAU；TATA；CGCG；TATARNA RNA 聚合酶聚合酶UAGCGACGGUU 组组 RNA的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来AG T AC A A A T U UUAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAUAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAUAG T AC A A A T G
5、CGACGUGU UAUUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UUAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UAUAG 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 A T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的mRNAmRNA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
6、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为什么为什么RNA适于作适于作DNA的信使？的信使？（1）RNA也是由核苷酸连接而成，也是由核苷酸连接而成，也能也能储存遗传信息储存遗传信息。（2）RNA与与DNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循碱基互补配对原则碱基互补配对原则。（3）RNA一般为单链，比一般为单链，比DNA短，短，能能通过核孔通过核孔，从细胞核转移到细，从细胞核转移到细胞质中。胞质中。？转录小结转录小结（）定义：（）定义： （）场所：（）场所： （）转录的条
7、件：（）转录的条件：（）转录时的碱基配对（）转录时的碱基配对:（）转录的结果：（）转录的结果：在细胞核中以在细胞核中以DNA的一条链为模板的一条链为模板, 合成合成RNA的过程的过程细胞核细胞核模板：模板：DNA的一条链的一条链原料：原料：4种核糖核苷酸种核糖核苷酸能量：能量：ATP 酶：酶：RNA聚合酶等聚合酶等碱基互补配对原则碱基互补配对原则 A-UmRNA 转录得到的转录得到的RNA仍是碱基序列，而仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？数量和排列顺序呢？mRNA如
8、何将信息如何将信息翻译成蛋白质？翻译成蛋白质？翻译翻译翻译翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸就以游离在细胞质中的各种氨基酸就以mRNA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。核糖体核糖体核糖体是蛋白质合成（翻译）的场所核糖体是蛋白质合成（翻译）的场所mRNA：蛋白质：蛋白质：决定决定决定?种?种4种20种讨论：一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够决定决定2020种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？U U A G AUA U C密码子密码子密码子密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，4
9、 43 3=64=64密码子：密码子：mRNA上决上决定一种氨基定一种氨基酸的三个相酸的三个相邻的碱基。邻的碱基。密码子密码子mRNA上的遗传密码上的遗传密码遗传密码的特性：遗传密码的特性： 1、有、有3个终止密码，没有对应的氨基个终止密码，没有对应的氨基酸，所以在酸，所以在64个遗传密码中，能决定个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有氨基酸的遗传密码子只有61个。个。 2、通用性通用性：地球上几乎所有的生物：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。共用一套密码子。 3、简并性简并性：一种氨基酸有两种以上：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况的密码子的情况 。在一定程度上能防在一定程度上能防止由
10、于碱基的改变而导致的遗传信息止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。的改变。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？转运转运RNA(RNA(tRNAtRNA) )转运转运RNA是氨基酸的载体，一种是氨基酸的载体，一种tRNA识别一种氨基酸识别一种氨基酸UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNAmRNA翻译的过程翻译的过程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mRNAmRNA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tRN
11、AtRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNA上的密码子互补上的密码子互补配对配对 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上的相应位上的相应位置置UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸缩合缩合两个氨基酸分子缩合，形成肽键两个氨基酸分子缩合，形成肽键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，另一个滑动，另一个
12、tRNAtRNA上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的密码子配上的密码子配对对 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多肽一个个氨基酸分子缩合成多肽缩合缩合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t tRNARNA离开，再去转运新的氨基离开，再去转运新的氨基酸酸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蛋白为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质质图示图示一个一个mRNA分子可以相继结分子可
13、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，翻译的效率非常翻译的效率非常高。高。多肽的合成方式多肽的合成方式细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA蛋白质（多肽）蛋白质（多肽）氨基酸氨基酸ATP、酶、转运、酶、转运RNARNA（tRNAtRNA）GC、CG、UA、AUmRNA蛋白质（多肽）蛋白质（多肽）翻译小结小结表表2 DNA的的复制复制、转录转录、翻译翻译比较比较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
14、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 CG中心法则中心法则克里克提出的中心法则克里克提出的中心法则发现发现RNA病毒及逆转录修改后的中心法则病毒及逆转录修改后的中心法则1.基因是遗传的一个基因是遗传的一个基本功能单位基本功能单位，它在适，它在适当的环境条件下当的环境条
15、件下控制生物的性状控制生物的性状。2.基因以一定的基因以一定的次序次序排列在排列在染色体染色体上。上。3.本质上，基因就是一段包含一个完整的遗本质上，基因就是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的传信息单位的有功能的核酸分子片段核酸分子片段，大，大多数生物中是一段多数生物中是一段DNA，而在，而在RNA病毒中则病毒中则是一段是一段RNA基因的完整概念基因的完整概念1、骨骼肌细胞中合成、骨骼肌细胞中合成mRNA 及多肽链的场所分别是及多肽链的场所分别是 A .细胞质与细胞核细胞质与细胞核 B .细胞核与线粒体细胞核与线粒体 C .内质网与核糖体内质网与核糖体 D .细胞核与核糖体细胞核与核糖体2、mRNA上的上的64种密码子能编码几种氨基酸种密码子能编码几种氨基酸 A .64种种 B .61种种 C.59种种 D .20种种3、参与分泌蛋白合成的细胞结构有（多选）、参与分泌蛋白合成的细胞结构有（多选） A 细胞核细胞核 B 线粒体线粒体 C 高尔基体高尔基体 D 核糖体核糖体 E 中心体中心体 F 内质网内质网课堂巩固课堂巩固
