1、第四章第四章 基因的表达基因的表达科学家实验科学家实验：19551955年，有人分别用洋葱根尖和变形虫进行年，有人分别用洋葱根尖和变形虫进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入RNARNA酶分解细胞酶分解细胞质中的质中的RNA,RNA,细胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵细胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵母菌中提取的母菌中提取的RNARNA，则又能够合成一定数量的蛋白质。，则又能够合成一定数量的蛋白质。实验结果表明：实验结果表明：蛋白质合成显然跟蛋白质合成显然跟RNARNA有关有关材料分析材料分析一、一、RNARNA的组成及分类的组成及分类1.
2、基本单位：。2.组成成分：3.结构：一般是 链，长度比DNA ；能通过 从细胞核转移到细胞质中。核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）胞嘧啶（胞嘧啶（C C）尿嘧啶（尿嘧啶（U U）单单短短核孔核孔信使信使RNARNA：遗传信息传递的媒介遗传信息传递的媒介核糖体核糖体RNARNA：与蛋白质构成核糖体与蛋白质构成核糖体转运转运RNARNA：转运氨基酸的工具转运氨基酸的工具4.种类：、和 三种。mRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA5、DNA与RNA的比较 DNADNARNARNA结构结构组成单位组成单位碱基碱基 嘌呤嘌呤A、GA、G 嘧啶嘧啶C、C
3、、五碳糖五碳糖无机酸无机酸磷酸磷酸磷酸磷酸主要存在部位主要存在部位规则的双螺旋规则的双螺旋通常为单链通常为单链脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸U(尿嘧啶尿嘧啶)脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖细胞核细胞核细胞质细胞质T（胸腺嘧啶）（胸腺嘧啶）RNA在蛋白质合成的过程中充当什么样的角色？在蛋白质合成的过程中充当什么样的角色？DNADNA主要存在于主要存在于细胞核细胞核中中蛋白质的合成在蛋白质的合成在细胞质细胞质中中RNAm（信使（信使RNA）蛋白质的生产车间蛋白质的生产车间 核糖体核糖体vRNA是由是由4 4种核糖核苷酸连接而成，跟种核糖核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存一样能储存遗传信息。遗传
4、信息。vRNA一般为单链，比一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。移到细胞质中。vRNA与与DNA之间也遵循之间也遵循“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”。因此以因此以RNARNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。转录：转录：在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的一条的一条链为模板合成链为模板合成RNA的过程的过程TCATGTTT AAG T AC A A A T DNADNA（基因）的平面结构图（基因）的平面结构图二、转录的过程二、转录的过程过程：1、解旋AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU转
5、录的模板与原料转录的模板与原料AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU转录的条件转录的条件AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU转录遵循的原则转录遵循的原则过程：2、配对AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU过程：3、连接AG T AC A A A T GCGACGGUUUUAAG T AC A A A T GCGACGUUGUUAAG T AC A A A T GCGACGUGUUAUAG T AC A A A T GCGACGGUUAU UAG T AC A A A T GCGACGGUUAU UAAG T AC A A A T GCGC
6、GGUUAU UA UAG T AC A A A T GGCGGUUAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGUUAU UA U CmRNA细胞质细胞质 细胞核细胞核 核核 孔孔mRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T GUUAU UA U CDNADNAmRNAmRNAAG T AC A A A T UCAUGA 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UCAUGA UUAmRNA转录小结转录小结场所场所:模板模板:原料原料:条件条件:产物产物:特点特点:原则原则:细胞核细胞核DNA上基
7、因的上基因的一条一条链链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸(A、G、C、U）需要酶（需要酶（RNA聚合酶）和聚合酶）和ATP单链的单链的mRNA边解旋边转录边解旋边转录碱基互补配对原则（碱基互补配对原则（A=U,T=A;G=C,C=G）转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？思考与讨论思考与讨论mRNA模板链模板链非模板链非模板链编码链编码链（有义链）（有义链）TCATGTTT AAG T AC A A A T AG T AC A A A T GUUAU UA
8、 U CmRNA模板链模板链非模板链非模板链编码链编码链（有义链）（有义链）模板链模板链DNA转录转录DNA复制和转录的对比复制和转录的对比对比项目对比项目复制复制转录转录场所场所模板模板原料原料产物产物遵循原则遵循原则细胞核细胞核两条母链两条母链4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸DNA分子分子(2个，相同个，相同)A-T、C-G细胞核细胞核一条母链一条母链4种核糖核苷酸种核糖核苷酸mRNA(1个个)C-G、A-U碱基互补配对原则碱基互补配对原则 归纳总结归纳总结 1.下列关于下列关于RNA的叙述的叙述,错误的是错误的是()A.有些有些RNA可催化细胞内的某些生化反应可催化细胞内的某些生化反应B.RN
9、A的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成C.RNA参与构成核糖体参与构成核糖体D.RNA参与构成细胞膜参与构成细胞膜D练一练练一练 2.关于关于DNA聚合酶和聚合酶和RNA聚合酶发挥作用的异同点聚合酶发挥作用的异同点,下列下列叙述错误的是叙述错误的是()A.都以都以DNA的一条链为模板的一条链为模板B.在真核细胞中在真核细胞中,两者发挥作用的场所相同两者发挥作用的场所相同C.都遵循碱基互补配对原则都遵循碱基互补配对原则AT,CGD.所需原料不同所需原料不同C练一练练一练 三、翻译三、翻译 翻译：翻译：在在细胞质的细胞质的核糖体上核糖体上,以游离在细胞质中的各种
10、以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，氨基酸为原料，以以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程的蛋白质的过程。mRNA：蛋白质：蛋白质：决定决定决定决定决定决定4种20种U U A G AU A U C密码子密码子密码子密码子：密码子：mRNA上决定上决定一个氨基酸的三个相一个氨基酸的三个相邻的碱基。邻的碱基。一个碱基决定一个氨基酸只能决定一个碱基决定一个氨基酸只能决定4种：种：411，不行，不行二个碱基决定一个氨基酸只能决定二个碱基决定一个氨基酸只能决定16种种：4216，不行，不行三个碱基决定一个氨基酸只能决定三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种种：4
11、364，有余，有余密码子具有密码子具有通用性通用性：不同的生物密码子基本相同，即：不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。共用一套密码子。密码子具有密码子具有简并性简并性：除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一：除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一个氨基酸都至少有两个密码子。这样可以在一定程度内，个氨基酸都至少有两个密码子。这样可以在一定程度内，使氨基酸序列不会因为某一个碱基被意外替换而导致氨使氨基酸序列不会因为某一个碱基被意外替换而导致氨基酸错误。基酸错误。密码子的阅读与翻译具有一定的密码子的阅读与翻译具有一定的方向性方向性：从：从55端到端到33端。端。遗传密码子遗传密码子无逗号无逗号：两个密码子间没有
12、标点符号，密码子与密：两个密码子间没有标点符号，密码子与密码子之间没有任何不编码的核苷酸，读码必须按照一定的读码框码子之间没有任何不编码的核苷酸，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。遗传密码子遗传密码子不重叠不重叠，在多核苷酸链上任何两个相邻的密码子不，在多核苷酸链上任何两个相邻的密码子不共用任何核苷酸。共用任何核苷酸。有起始密码子和终止密码子，起始密码子有两种，一种是甲硫有起始密码子和终止密码子，起始密码子有两种，一种是甲硫氨酸（氨酸（AUGAUG），一种是缬氨酸（），一种是缬氨酸（GUGGUG），而），
13、而终止密码子终止密码子（有（有3 3个，分个，分别是别是UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA）一般情况下一般情况下不编码任何氨基酸不编码任何氨基酸，只供释放因，只供释放因子识别来实现翻译的终止。子识别来实现翻译的终止。下列三个相邻的碱基能构成密码子的是下列三个相邻的碱基能构成密码子的是 ()A.ATCB.TAGC.AUCD.CATCAC U 天冬天冬氨酸氨酸反密码子反密码子转运转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)：一端是氨基酸的结合部位，另一端有三个特：一端是氨基酸的结合部位，另一端有三个特殊的碱基，能与殊的碱基，能与mRNAmRNA上的上的“密码子密码子”碱基互补配对，叫碱基互补配对
14、，叫反密码子反密码子。由于决定氨基酸的密码子只有由于决定氨基酸的密码子只有62个，所以个，所以tRNA只有只有62种。种。下列有关密码子和反密码子的描述中下列有关密码子和反密码子的描述中,正确的有哪些正确的有哪些?(1)密码子位于密码子位于tRNA上上,反密码子位于反密码子位于mRNA上。上。(2)一种密码子决定一种氨基酸一种密码子决定一种氨基酸,一种氨基酸只能由一种密一种氨基酸只能由一种密码子决定。码子决定。(3)密码子与反密码子配对时能够形成氢链。密码子与反密码子配对时能够形成氢链。(4)密码子与反密码子均有密码子与反密码子均有64种。种。(5)密码子具有简并性。密码子具有简并性。密码子和
15、反密码子的比较密码子和反密码子的比较 归纳总结归纳总结 mRNAmRNAtRNAtRNA6464种种,其中决定氨基酸的有其中决定氨基酸的有62种种,终止密码子有终止密码子有3种种6262种种直接决定蛋白质中氨基酸的序列直接决定蛋白质中氨基酸的序列识别密码子识别密码子,转运氨基酸转运氨基酸一种密码子只决定一种氨基酸一种密码子只决定一种氨基酸,一种氨基酸可以由几种密码子决一种氨基酸可以由几种密码子决定。定。一种一种tRNA只能运输一种氨基只能运输一种氨基酸。一种氨基酸可以由多种酸。一种氨基酸可以由多种tRNA转运。转运。与与DNA模板链上的碱基互补模板链上的碱基互补与与mRNA中密码子的碱基互补中
16、密码子的碱基互补翻译是一个很翻译是一个很快速、高效快速、高效的过程。的过程。翻译小结翻译小结场所场所:模板模板:原料原料:条件条件:产物产物:原则原则:细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上mRNA21种氨基酸种氨基酸需要酶和需要酶和ATP多肽（链）多肽（链）/具有一定氨基酸顺序的蛋白质具有一定氨基酸顺序的蛋白质密码子与反密码子碱基互补配对（密码子与反密码子碱基互补配对（A-U、C-G）翻译过程有哪几种翻译过程有哪几种RNA参与参与?mRNA、tRNA和和rRNA都参与了都参与了细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体DNA的一条链的一条链以以mRNA为模板为模板四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸20种氨
17、基酸种氨基酸特定的酶和特定的酶和ATP单链的单链的mRNA特定氨基酸序列的蛋白质特定氨基酸序列的蛋白质DNA的一条链与的一条链与mRNA配对配对mRNA与与tRNA配对配对碱基互补配对原则碱基互补配对原则 归纳总结归纳总结 DNADNA的碱基数的碱基数 ：mRNAmRNA的碱基数的碱基数 ：蛋白质中氨基酸数蛋白质中氨基酸数说明：因为基因中存在有终止密说明：因为基因中存在有终止密码子等片段，实际上基因（码子等片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于上所含有的碱基数要大于6n,或氨或氨基酸数目小于基酸数目小于n。因此一般题目。因此一般题目中带有中带有“至少至少”或或“最多最多”字样。字样。
18、nDNA3n3n3n某基因中含有某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多最多含有肽键的个数是含有肽键的个数是()A198个个 B199个个 C200个个 D201个个 6 :3 :1B肽链肽链mRNA(1)(1)图示过程的名称为翻译图示过程的名称为翻译,图中、图中、分别是、分别是 。(2)(2)图示过程所需的原料为图示过程所需的原料为 ,产物为产物为 。(3)(3)结构移动的方向是结构移动的方向是 (填填“向左向左”或或“向右向右”)。(4)(4)若若mRNAmRNA中部有一段中部有一段9 9个核苷酸长度的片段个核苷酸长度的片段,其决定的多其
19、决定的多肽片段最多含肽片段最多含 氨基酸。氨基酸。(5)(5)图示过程与图示过程与DNADNA复制相比复制相比,特有的碱基配对方式为特有的碱基配对方式为 。tRNA、核糖体、核糖体、mRNA主要是细胞核主要是细胞核主要是细胞核主要是细胞核核糖体核糖体DNA的两条链的两条链DNA的一条链的一条链mRNA4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸酶酶(解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶等聚合酶等)和和ATP酶酶(RNA聚合酶聚合酶)和和ATP酶、酶、ATP和和tRNAAT CGAU TA GCAU GCDNADNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质细胞分裂间期细胞分裂间期生物生长发育的过程中生物生长发育的过程中2个相同的个相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)有一定氨基酸排列顺有一定氨基酸排列顺序的蛋白质序的蛋白质边解旋边复制边解旋边复制、半保留复制半保留复制、多、多起点复制起点复制边解旋边边解旋边转录转录1个个mRNA分子可结分子可结合多个核糖体合多个核糖体,提高合提高合成蛋白质的速度成蛋白质的速度
