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基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，将这一过程基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，将这一过程称为称为基因的表达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所贮存的遗传信息决所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构，以控制性状定
2、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)RNARNA按功能分按功能分类：类：传达传达DNA上
3、遗传信息，是上遗传信息，是合成蛋白质的直接模板合成蛋白质的直接模板核糖体的重要成分，是核核糖体的重要成分，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，形成蛋白质令连接起来，形成蛋白质核糖核糖AU C GRNA的结构单的结构单元元运载运载氨基氨基酸酸参与核糖参与核糖体构成体构成指导蛋白指导蛋白质合成质合成D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的呢？的呢？ 转录转录在在细胞核细胞核中，以中，以DNADNA的一条链为的一条链为模板模板，按，按照照碱基互补配对碱基互补配对的原则合成
4、的原则合成RNARNA的过程的过程, ,通通过转录合成的过转录合成的RNARNA称为称为信使信使RNA(mRNA)RNA(mRNA)。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； GG C CRNA RNA 聚合酶
5、聚合酶UAGCGACGGUU 组成组成 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 GCGACGUGU 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
6、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
7、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。？转录小结细胞核细胞核核糖核苷酸核糖核苷酸DNA的一条链的一条链mRNAATP、酶、酶GC、CG、TA、DNAmRNA练习：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DNA分子上腺嘌呤占碱基分子上腺嘌呤占碱基总数的（总数的（ ）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、
8、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。 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
9、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 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
10、个相邻的碱基。邻的碱基。遗传密码遗传密码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，没有对应的氨基酸，个终止密码，没有对应的氨基酸，所以在所以在64个遗传密码中，能决定氨基个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有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共：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。用一套密码子。3、简并性简并性：一种氨基酸有两种以上的一种氨基酸有两种以上的密码子的情况密码子的情况 。在一定程度上能防止在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。改变。问题：氨基酸是怎样
11、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) )反密码子反密码子转运转运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tRNA一头能携带氨基酸；一头能携带氨基酸；另一头有三个碱基与另一头有三个碱基与mRNA上的密码子互补上的密码子互补配对，称为配对，称为反密码子反密码子。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UCA
12、UG 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
13、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质为模
14、板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质图示图示一个一个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，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 遗传信息、遗传密码与蛋白质合成的关系遗传信息、遗传密码与蛋白质合成的关系DNAR
15、NA蛋白质蛋白质/多肽多肽1366n3nn遗传信息：遗传信息：基因基因中脱氧核苷酸的中脱氧核苷酸的排列顺序排列顺序遗传密码：遗传密码：mRNA中核糖核苷酸的中核糖核苷酸的排列顺序排列顺序碱基数碱基数/核糖核糖核苷酸数核苷酸数碱基数碱基数/脱氧脱氧核苷酸数核苷酸数氨基酸数氨基酸数肽键数肽键数n- 1（一条链）（一条链）n-m（ m条链）条链）0DNA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 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
16、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.
17、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
18、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A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CCCAAT C GU C G5. 5. 某基因中含有某基因中含有12001200个碱基，则由它控制个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是合成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)%
