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1、第4章 基因的表达,第一节 基因指导蛋白质的合成,电影 侏罗纪公园,思考：电影中的科学家是怎么使已 灭绝的恐龙复活的？,利用恐龙的DNA使恐龙的基因表达出来,表现恐龙的特性,才是恐龙的复活。,在基因表达的时候,基因(DNA)就像一张蓝图，生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的，因为蛋白质是生命活动的主要承担者（或体现者），基因对性状的控制，是通过控制蛋白质的合成来实现的。,问：基因（DNA）在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质的核糖体上进行的，在细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白质的合成呢？两者如何联系起来的呢？,推测：在DNA和蛋白质之间，有一种中间物质能够作为传达DNA信息的信使。科学家
2、发现此物质就是RNA。,1. 细胞核中DNA如何指导细胞质中蛋白质的合成？在DNA和蛋白质之间，充当信使的是谁？ 2. RNA与DNA有哪些区别？ 3.RNA有几种类型？,一、遗传信息的转录,DNA,RNA,双链结构,单链结构，有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA,脱氧核苷酸（四种）,核糖核苷酸（四种）,腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）,腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G),胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）,胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）,脱氧核糖,核糖,磷酸,磷酸,1.RNA 与DNA结构的比较：,例1 烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？,烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4种，碱基种类有
3、4种。,烟草中的核苷酸种类有8种，碱基种类有5种。,图4-3三种RNA示意图,2. RNA的在细胞中有三种： mRNA（信使RNA），tRNA（转运RNA），rRNA（核糖体RNA）,基因控制蛋白质的合成的过程,第一、先按照DNA分子结构合成出一份“副本” -mRNA；,因为DNA和RNA都是由核苷酸所组成的化合物，两者都用基本一样的“字母”来编码，文字相同,由于RNA和蛋白质的结构不同，组成的“文字”不同。,第二、由“副本”指导合成蛋白质。,基因控制蛋白质的合成是通过两个步骤完成的。因DNA分子和蛋白质分子的遗传信息是不同的。DNA（基因）的遗传信息是脱氧核苷酸的排列顺序，而蛋白质的“遗传信
4、息”是氨基酸的排列顺序。,DNA,细胞核,转录（一）,（一）过程：,内容,条件,1、 DNA解旋酶,1、DNA双链解旋,2、碱基配对;,3、聚合;,3、原料：,核糖核苷酸,4、RNA聚合酶,2、模板：,DNA一条链,是整条DNA或者某片段解旋？,转录（二）,（二）模板链：,作为转录模板的是DNA一条或两条链？是整条链或是片段？,转录（三）,（三）模板链：,RNA,RNA,遗传信息,遗传信息,不同的基因模板链一定相同吗？ 对于特定的基因模板链一定吗？,细胞质,细胞核,核孔,DNA,mRNA在细胞核中合成,转录（四）,细胞质,细胞核,mRNA通过核孔进入细胞质,例2 信使RNA合成后，离开合成部位
5、到达核糖体上，需要经过几层生物膜 （ ） A.1层 B.2层 C.3层 D.0层,解 析,信使RNA在细胞核转录形成后，经核孔到达细胞质与核糖体结合起来，不经过生物膜。,达标训练,定义: 转录的场所: 转录的模板: 转录的原料: 转录的能量酶: 碱基配对原则 转录产物：,在细胞核中,以DNA的一条链为模板合成 mRNA的过程,主要在细胞核,DNA分子的一条链,四种核糖核苷酸,ATP、酶（RNA聚合酶）,DNA ： ATGC RNA ： UACG,mRNA,转录（五）,（五）转录与复制的比较：,细 胞 核,完全解旋,只解有遗传效应的片段,亲代DNA的两条链 均为模板,DNA的一条链（信息链） 某
6、片段为模板,解旋酶、聚合酶等,ATP,AT GC TA C G,AU GC TA C G,四种脱氧核苷酸,四种核苷酸,两个子代DNA,信息RNA,练习巩固： 1.DNA分子的解旋发生在_过程中。 A.复制 B.转录 C.翻译 D.复制和转录 2.果蝇的遗传物质由_种核苷酸组成。 A.2 B.4 C.5 D.8 3.一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNA 分子( ) A.一种一个 B.一种多个 C.多种多个 D.无数种无数个,D,B,C,4、 mRNA上有25的腺嘌呤，35的尿嘧啶，则转录该 mRNA的DNA分子上腺嘌呤占碱基总数的（ ） A .50 B. 25 C. 30 D .35,C
7、,思考与讨论： 1、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？ 2、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？,共同之处：均需要模板、均遵循碱基互补配对的原则。 碱基互补配对规律保证遗传信息传递的准确性。,转录成的RNA的碱基序列与模板的DNA单链的碱基序列之间是互补配对的关系，与DNA双链间的碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U而不是T。与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA上的T的位置RNA链上是。,复习,定义: 转录的场所: 转录的模板: 转录的原料: 转录的能
8、量酶: 碱基配对原则 转录产物：,在细胞核中,以DNA的一条链为模板合成 mRNA的过程,主要在细胞核,DNA分子的一条链,四种核糖核苷酸,ATP、酶（RNA聚合酶）,DNA ： ATGC RNA ： UACG,mRNA,二、翻译,（一）概念：,细胞核,细胞质,氨基酸,怎样来完成运送氨基酸?,（二）密码子,概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基,6、遗传密码表,（三）遗传密码表：,（三）遗传密码的特点：,特点,简并性：一种氨基酸可以有多个密码子,通用性：说明所有生物可能有共同的起源或在,生命本质上是统一的,思考：,若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换，这种变化是否一定能反映到蛋白质结构
9、上？,不一定，因为密码子有简并性。,P65思考与讨论题 1、甲硫氨酸-谷氨酸-丙氨酸-半胱氨酸-脯氨酸-丝氨酸-赖氨酸-脯氨酸 2、生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命本质上是统一的。,思考 讨论,3、当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸； 当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。,问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？,（四）转运RNA（tRNA）的结构和功能：,A,C,G,反密码子,三个碱基,识别密码子，与其互补配对。,（五）翻译的过程：,多肽链,图4-6中所示的正在合成的肽链的氨基酸序列是什么
10、?,甲硫氨酸组氨酸色氨酸精氨酸 半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸,核糖体,mRNA,正在合成的肽链,一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链,（ 七）转录与翻译的比较：,细胞核,细胞质（核糖体）,DNA的一条链（为模板,mRNA,ATP,AU GC TA CG,AU GC UA CG,四种核糖核苷酸,约20种氨基酸,信使RNA,多肽链,解旋酶、聚合酶,缩合酶,A,密码子,精氨酸,氨基酸,转运RNA,G,信使RNA,G,G,DNA 双链,例4、根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：,C,C,C,A,A,T,C,G,U,C,G,练习,（八）DNA、RNA的碱基和
11、氨基酸的数量关系,结论:,G,C,A,C,U,G,G,U,A,tRNA,基因的碱基 ,信使RNA的碱基 ,氨基酸 =,6 ,3 ,1,例5、 一条多肽链中有1000个氨基酸,那么作为合成该多肽链的信息RNA和用来转录信息RNA的DNA分子分别至少有碱基 ( ) A.3 000个和3 000个 B.1 000个和3 000个 C.1 000个和4 000个 D.3 000个和6 000个,D,例6、 某基因中含有1200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 ( ) A198个 B199个 C200个 D201个,B,根据碱基互补配对原则和中心法则，完成表格（假定“转录”和“翻译
12、”是从左向右进行的）。,供选的氨基酸及其密码如下： CUA亮氨酸，CGA精氨酸，GAU天门冬氨酸,G A T,C U A,G A U,C A,G,T A,G A T,C U A,天门冬氨酸,G C T,C G A,G C A,精氨酸,六、基因表达中相关数量计算,1、转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另 一条链则不能转录。因此，转录形成的mRNA分子中碱 基数目是基因中碱基数目的1/2。,2、翻译过程中，信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸， 所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信 使RNA碱基数目的1/3。,综上可知，蛋白质中氨基酸数目=tRNA数目=1/3mRNA碱基 数目=1
13、/6DNA碱基数目。,3、计算中“最多”和“最少”的分析,（1）翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸， 因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质 中氨基酸数目的3倍还要多一些。,（2）基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨 基酸数目的6倍还要多一些。,（3）在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。,如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n 个 碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有1/3n个氨基酸。,3、某DNA片段所转录的mRNA中U%28%，A%18%，则个DNA片段中T%和G%分别占（ ）。,A. 46%,54% B.23%,27% C.27%,23%
14、 D.46%,27%,B,比较复制，转录和翻译三个过程的差异：,七、相关高考题分析,1、由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的 蛋白质。氨基酸的平均相对分子质量为a ,则该蛋白质 的相对分子质量最大为（ ） A.na/6 B.na/3-18(n/3-1) C.na-18(n-1) D.na/6-18(n/6-1),D,2、在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部 碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶 分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的 信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的（ ） A24%，22% B.22%, 28% C. 26%, 24% D.
15、23%, 27%,A,3、人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本 原因是这两种细胞的（ ） A.DNA碱基排列顺序不同 B.核糖体不同 C.转运RNA不同 D.信使RNA不同,D,4、科学家将含人的a-抗体胰蛋白酶基因的DNA片段，注射 到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含a-抗体胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（ ） A. DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B. DNA以其一条链为模板合成RNA C. RNA以自身为模板自我复制 D. 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质,ABD,5、回答有关真核细胞中遗传信息及其表达的问题 （1）将同位素标记的尿核苷（尿嘧啶和核糖的结合物）加入细胞培养液中，不久在细胞核中发现被标记的 、 、 。 （2）将从A细胞中提取的核酸，通过基因工程的方法，转移到另一种细胞B中；当转入 时，其遗传信息在B细胞中得到表达并能够复制传给下一代，当转入 时，在B细胞中虽能合成相应的蛋白质，但性状不会遗传。,mRNA,tRNA,rRNA,DNA,RNA,（3
