1、第四节第四节 遗传信息的表达遗传信息的表达RNARNA和蛋白质的合成和蛋白质的合成高中生物学高中生物学(浙科版浙科版)遗传与进化遗传与进化第三章第三章 遗传的分子基础遗传的分子基础思考：为什么子女长的像自己的父母思考：为什么子女长的像自己的父母？DNA子代DNA复制遗传信息遗传信息：遗传信息：DNA上脱氧核苷酸的排列顺序。上脱氧核苷酸的排列顺序。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
2、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，以控制性状定蛋白质的结构，以控制性状基因的概念基因的概念基因：是控制生物性状的遗传物质的功能和基因：是控制生物性状的遗传物质的功能和 结构单位结构单位,是有遗传效应的是有遗传效应的DNADNA片段片段。每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息代表
3、着遗传信息基因的表达遗传信息反映到蛋白质的结构上遗传信息反映到蛋白质的结构上染色体、染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因三者之间的关系 染色体是染色体是DNA的载体的载体基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片断片断遗传信息的表达遗传信息的表达核酸不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，核酸不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分还可以使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状，子结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状，遗传学上把这一过程叫做遗传信息的表达。遗传学上把这一过程叫做遗传信息的表达。基因
4、性状基因的表达蛋白质（性状的体现者）问题：1、基因控制蛋白质合成的过程包括哪几 个阶段？2、什么叫转录？3、什么叫翻译？RNARNA种类种类信使信使 RNA(mRNARNA(mRNA)核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(tRNARNA(tRNA)RNARNA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
5、质酸核糖核糖AU C GRNA的结构单的结构单元元转录翻译（遗传信息从 到 ）（信息从 到 ）基因的表达DNAmRNAmRNA蛋白质1、转录（1）概念：（2）实质：从DNA转移到了mRNA（3）场所：指以DNA的一条链为模板，按照 碱基互补配对原则，合成mRNA的过程遗传信息在细胞核中转录转录转录转录：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
6、很大很大比较小比较小DNA和和RNA的比较的比较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ACGTG T TT ADNA的平面结构图TG C AC A A A T AGCAGACGGUUUDNADNA游离的核糖核苷酸以DNA的一条链为模板合成mRNARNA 聚合酶TG C AC A A A T TG C AC A A A T AGCGACGGUUA 组成组成 mmRNA 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TG C AC A A A T AGCGACGGUUA UTG C AC A A A T AGCGACGGUUA UTG C
7、 AC A A A T GCGACGGUUA UGTG C AC A A A T GCGACGUUGA UGTG C AC A A A T GCGACGUGA UGUTG C AC A A A T GCGACGUGA UGUTG C AC A A A T GCGACGGA UGU UTG C AC A A A T GCGACGGA UGU UATG C AC A A A T GCGCGGA UGU UA UTG C AC A A A T GGCGGA UGU UA U CTG C AC A A A T GGCGGA UGU UA U C形成的形成的 mRNA mRNA 链，链，DNADNA上的
8、遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上mRNAmRNADNADNATG C AC A A A T ACGUG U UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核 核孔DNAmRNA在细胞核中合成TG C AC A A A T ACGUG U UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核 核孔DNAmRNA通过核孔进入细胞质ACGUG U UUAmRNAACGUG U UUAmRNA 氨基酸 氨基酸 氨基酸密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基密码子ACGUG U UUAmRNA细胞质中的mRNAAG T AC AA A T UCAUGUUUA为什么为什么RNA适于作适于作DNA的信使？的
9、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，也遵的关系中，也遵循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。？转录与转录与DNA复制的异同点是什么？复制的异同点是什么？1、模板链、模板链2、原料、原料3、结果、结果转录转录DNA复制复制一条一条两条两条核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸信使信使RNA子代子代DNA转录小结转录小结（）定义：（）定义：（）场所：（）场所：（）转录的条件：（）转
10、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：解旋酶、酶：解旋酶、RNA聚合酶聚合酶碱基互补配对原则碱基互补配对原则 A-U等等形成形成RNA 转录得到的转录得到的RNA仍是碱基序列，仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？类、数量和排列顺序呢？
11、mRNA如何如何将信息翻译成蛋白质？将信息翻译成蛋白质？2、翻译（1）概念：（2）地点：指以 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程在细胞质中信使RNA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）的场所密码子、密码子、tRNA、反密码子、反密码子遗传学上把信使信使RNA上上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子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
12、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
13、。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？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与核糖体与核糖体结
14、合结合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上的相应位置上的相应位置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
15、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tRNAtRNA上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的密码子配对上的密码子配对 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
16、的蛋白质为模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酶酶转运转运RNARNA（tRNAtRNA）GC、CG、UA、AUmRNA蛋白质（多肽）蛋白质（多肽）翻译小结小结DNA脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列蛋白质蛋白质氨基酸序列氨基酸序列密码子密码子
17、mRNA核糖核苷酸序列核糖核苷酸序列遗传信息遗传信息（基因）（基因）（性状）（性状）转录转录翻译翻译细胞核内进行细胞核内进行细胞质内进行细胞质内进行信息流信息流表表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 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
18、分子 RNA 多肽链多肽链AT GC TA CGAU GC TA CGAU GC UA CG课堂巩固练习1、在转录过程中，碱基互补配对原则是：A与T配对，G与C配对 （）2、遗传信息是指蛋白质中氨基酸的排列顺序 （）3、在真核生物中，DNA的复制和转录主要 发生在细胞核内，翻译发生在细胞质内 （）4、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C5、思考题 染色体、DNA和基因都与遗传有关，你能概括地说出这三者之间的关系吗？ATACCGAGTATTC甲硫氨酸-丙氨酸-组氨酸-赖氨酸BTACCCG
19、AGTATT甲硫氨酸-甘氨酸-丝氨酸DNA的一条单链片段DNA的一条单链片段DNATCGT信使信使RNAAU密码子密码子CGAC基因对性状的控制基因对性状的控制1、控制代谢过程中的酶的合成、控制代谢过程中的酶的合成2、通过控制蛋白质的结构直接影响性状、通过控制蛋白质的结构直接影响性状白化病白化病人红细胞中血红蛋白的异常人红细胞中血红蛋白的异常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蛋白质（性状）蛋白质（性状）DNA(基因）基因）转录转录逆转录逆转录 RNA翻译翻译中心法则中心法则1.基因是遗传的一个基因是遗传
20、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.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病毒中病毒中则是一段则是一段RNA基因的完整概念基因的完整概念总总 结结1、基因有遗传效应的、基因有遗传效应的DNA片断片断2、基因控制蛋白质的合成、基因控制蛋白质的合成3、中心法则及其发展、中心法则及其发展转录转录翻译翻译
21、4、基因对性状的控制、基因对性状的控制1.某多肽分子中共有某多肽分子中共有49个肽键，那么控制该多肽分子合成的个肽键，那么控制该多肽分子合成的基因中至少有多少个碱基？（基因中至少有多少个碱基？（）A.49个个 B.147个个 C.153个个 D.300个个D2.某基因中某基因中A和和C共有共有180个，那么经转录和翻译形成的多肽个，那么经转录和翻译形成的多肽链中有多少个肽键？（链中有多少个肽键？（）A.60 B.59 C.61 D.119B3.假设一段假设一段mRNA上有上有60个碱基，其中个碱基，其中A有有15个，个，G有有25个，个，那么转录该那么转录该mRNA的的DNA分子这段中，分子这段中，C和和T的个数有的个数有()A.15 B.40 C.60 D.80C
