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1、吉林省高中生物必修二 第一节 基因指导蛋白质的合成 第五章 遗传信息的表达扶余县第一中学生物组 贾艳霞DNADNA分子是怎样控制遗传性状的？分子是怎样控制遗传性状的？现代遗传学认为：现代遗传学认为：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 体现的体现的基因基因蛋白质蛋白质DNA（基因）基因）蛋白质（性状）蛋白质（性状）？遗遗传传信信息息的的转转录录遗遗传传信信息息的的翻翻译译基因如何指导蛋白质的合成基因如何指导蛋白质的合成问题：问题：DNA主要存在主要存在细胞核中，而蛋白质合成细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中核糖体上进是在细胞质中核糖体上进行的，两者如何联系起来行的，两者如
2、何联系起来的呢？的呢？一一 、遗传信息的转录、遗传信息的转录 脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNARNA脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖（一）（一）RNA的结构、分类和作用的结构、分类和作用 核糖核苷酸核糖核苷酸比较比较RNA与与DNA结构的不同结构的不同 比较项目比较项目DNADNARNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基结构结构主要存在部位主要存在部位脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖A A T T C G C GA A U U C GC G双链结构双链结构多为单链结构多为单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质RNARNA的种类的种类信使信使 RNA(mRNARNA(
3、mRNA) )核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(tRNARNA(tRNA) )将将DNADNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。质合成的模板。氨基酸的运载工具。（一种转运氨基酸的运载工具。（一种转运RNARNA只能识只能识别和转运一种氨基酸。别和转运一种氨基酸。核糖体的组成部分核糖体的组成部分为什么为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？ RNARNA也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息
4、。 RNARNA与与DNADNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。的关系中，也遵循碱基互补配对原则。 RNARNA一般为单链，比一般为单链，比DNADNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。问题问题2：DNA的的遗传信息是怎样传遗传信息是怎样传给给mRNA的呢？的呢？(二二) 转录的具体过程转录的具体过程DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T TCATG A TT A以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNADNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T UUGGACUGCUGA
5、AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU DNA与与RNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AU；TC；CG；TARNA RNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU 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 GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A
6、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 mRNA mRNA 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RNADNAAG 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（1
7、1）DNADNA的两条链都能转录吗？的两条链都能转录吗？（2 2）DNADNA链完全解开吗？链完全解开吗？（3 3）在转录过程中碱基互补配对原则有什）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊么特殊 情况？情况？ A AU U、T TA A、 G GC C、 C CG G思考思考: :转录与转录与DNADNA复制有什么异同点复制有什么异同点? ?转录与转录与DNA分子复制的区别分子复制的区别复制复制转录转录时间时间场所场所原料原料模板模板条件条件配对原则配对原则特点特点产物产物意义意义有丝分裂间期和减数有丝分裂间期和减数第一次分裂间期第一次分裂间期生长发育过程生长发育过程主要在细胞核，少部分在线粒
8、体和叶绿体主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体TA、 GCAU、 CG边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制边边解旋边转录解旋边转录两个两个双链双链DNA分子分子一条单链一条单链mRNA复制遗传信息，使遗传信复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代息从亲代传给子代传递遗传信息，为传递遗传信息，为翻译做准备翻译做准备四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA的两条链的两条链DNA中的一条链中的一条链模板、原料、模板、原料、ATP、酶、酶总结：（）转录的定义：（）转录的定义： （）转录的场所：（）转录的场所： （）转录的模板：（）转录的模板：（）转录的原料：（）转录的原
9、料：（）转录的条件：（）转录的条件：（）转录时的碱基配对（）转录时的碱基配对:（ 7 7）转录的结果：）转录的结果：在细胞核，以在细胞核，以DNA的一条链为模板，的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，形成信使按照碱基互补配对原则，形成信使RNA的过程。的过程。四种四种核糖核苷酸核糖核苷酸(A、G、C、U）需要酶和需要酶和ATP碱基碱基互补配对原则互补配对原则（A=U，G=C）mRNA细胞核细胞核DNA的一条链的一条链 转录得到的转录得到的RNARNA仍是碱基序列，而不是蛋仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，白质。那么，RNARNA上的碱基序列如何能变成蛋白上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种
10、类、数量和排列顺序呢？质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNAmRNA如何将信息翻译成蛋白质？如何将信息翻译成蛋白质？ mRNA通过核孔进入细胞质中， 开始它新的历程翻译。 二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 遗传学上把以遗传学上把以信使信使RNARNA为模板，合成具为模板，合成具有有一定氨基酸顺序一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做的蛋白质的过程叫做翻译翻译。 碱基与氨基酸之间的对应关系碱基与氨基酸之间的对应关系DNADNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4种碱基，而组成生物体种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有蛋白质的氨基酸有2020种。这种。这4 4种碱基是怎样种碱基是怎样决定蛋白
11、质的决定蛋白质的2020种氨基酸的？种氨基酸的？翻译翻译: :4种碱基只能决定种碱基只能决定4种氨基酸，种氨基酸，4 41 1=4=4。二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，种，42=16。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6464种，种，4 43 3=64=64，足够有余。，足够有余。3.3.如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的以组合出构成蛋白质的2020种氨基酸？种氨基酸？2.2.如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基个碱基编码一个氨基酸
12、，最多能编码多少种氨基酸？酸？1 1. .如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，4 4种碱基能决定多少种种碱基能决定多少种氨基酸氨基酸 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子UCAUG A UUAmRNA 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的上决定氨基酸的三个相邻三个相邻 的的碱基。碱基。密码子密码子 对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸对应的氨基酸序列为：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半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸a a、mRNAmRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG, AUGGAAGCAUGC
13、CGCAAGCCG, 你能写出对应的氨基酸序列吗？你能写出对应的氨基酸序列吗？b b、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根 据这一事实说明什么？据这一事实说明什么？ 说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。本质上是统一的。思考和讨论思考和讨论c c、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密 码子决定，这一现象称做密码的简并性。你认为码子决定，这一现象
14、称做密码的简并性。你认为 密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？ 从密码子的简并性我们能够认识到：从密码子的简并性我们能够认识到： 如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如种类不发生变化（例如GAUGAU、GACGAC都决定天冬氨酸）都决定天冬氨酸） 这就保证了生物遗传的这就保证了生物遗传的相对稳定性相对稳定性。又使生物。又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。出现变异，从而促进生物的发展变化。tRN
15、A“搬运工搬运工” 游离在细胞质中的氨基酸，是怎样游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的运送到合成蛋白质的“生产线生产线-核糖体核糖体”上？上？AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨一共有多少种一共有多少种tRNA?反反密码子密码子与与密码子相互配对密码子相互配对,转运的氨转运的氨基酸由配对的密码子决定基酸由配对的密码子决定每种每种tRNA只能识别并转运只能识别并转运一种特定的氨基酸一种特定的氨基酸!决定氨基酸的密码子有决定氨基酸的密码子有61种种,所以所以tRNA 有有61种种密码子与反密码子密码子与反密码子A A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸一种一种tRNAtRNA只能携带一种
16、氨基酸只能携带一种氨基酸? ?一种氨基酸只能由一种一种氨基酸只能由一种tRNAtRNA携带携带? ?AUG异亮氨酸异亮氨酸DNA(DNA(基因基因) )蛋白质蛋白质RNARNA转录转录翻译翻译基基因因指指导导蛋蛋白白质质合合成成的的过过程程翻译的具体过程：翻译的具体过程：1.翻译的场所： 2.翻译时的模板：3.翻译的原料：4.翻译的条件:5.翻译的工具:6.翻译的产物:核糖体核糖体mRNAmRNA游离的氨基酸游离的氨基酸tRNAtRNA肽肽链链酶酶，ATP、模板、原料模板、原料从基因的表达过程可以看出：从基因的表达过程可以看出：DNADNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定基因）中脱氧核苷酸的
17、排列顺序决定了信使了信使RNARNA中中 的排列顺序，进而决定的排列顺序，进而决定 的的排列顺序，最终决定了排列顺序，最终决定了 的的结构和功能特异性。结构和功能特异性。核糖核苷酸核糖核苷酸/ /密码子密码子氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质阶段阶段项目项目转录转录翻译翻译定义定义场所场所模板模板遗传信息传遗传信息传递的方向递的方向原料原料产物产物实质实质在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的的一条链为模板合成一条链为模板合成mRNAmRNA的过程。的过程。以信使以信使RNARNA为模板，合成具为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程质的过程细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质
18、的核糖体DNADNA的一条链的一条链信使信使RNARNADNAmRNADNAmRNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质含含A A、U U、C C、G G的的4 4种种核糖核苷酸核糖核苷酸合成蛋白质的合成蛋白质的2020种种氨基酸氨基酸信使信使RNARNA有一定氨基酸排列顺序的多有一定氨基酸排列顺序的多肽，进一步加工为蛋白质肽，进一步加工为蛋白质是遗传信息的转录是遗传信息的转录是遗传信息的表达是遗传信息的表达1、遗传密码的组成是（、遗传密码的组成是（ ）A、由、由A、T、G、C四种碱基中任何三个做四种碱基中任何三个做排列组合。排列组合。B、由、由A、U、G、C四种碱基中任何三个做四种碱基中任何三个做排
19、列组合。排列组合。C、由、由A、T、G、C、U五种碱基中任何三五种碱基中任何三个做排列组合。个做排列组合。D、由、由A、U、G、T四种碱基中任何三个做四种碱基中任何三个做排列组合。排列组合。答案：答案：B巩固练习巩固练习2、DNA决定决定RNA的性质是通过（的性质是通过（ ）A、信使信使RNA的密码的密码B、DNA特有的自我复制特有的自我复制C、碱基互补配对原则碱基互补配对原则D、转运转运RNA的媒介的媒介答案：答案：C3、已知某转运、已知某转运RNA的一端的三个碱基的一端的三个碱基顺序是顺序是GAU，它所转运的氨基酸是亮它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码是由氨酸，那么决定此氨基
20、酸的密码是由下列哪个转录来的（下列哪个转录来的（ ）A、GATB、GAAC、GUAD、CTA答案：答案：A4、信使、信使RNA中核苷酸的顺序是由中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的（下列哪项决定的（ ）A、转运转运RNA中核苷酸的排列顺序中核苷酸的排列顺序B、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序蛋白质分子中氨基酸的排列顺序C、核糖体上的核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序核苷酸的排列顺序D、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序分子中脱氧核苷酸的排列顺序答案：答案：D5、在遗传信息的转录和翻译过程中，、在遗传信息的转录和翻译过程中，起翻译者作用的是（起翻译者作用的是（ ）A.核糖体核糖体RNAB.转运转运RNAC.信使信使RNAD.氨基酸氨基酸答案：答案：B6、已知一段、已知一段mRNA含有含有30个碱基，其中个碱基，其中A和和G有有12个，转录该段个，转录该段mRNA的的DNA分子中应分子中应有有C和和T的个数是（的个数是（ ）A 12 B. 24 C. 18 D. 30答案：答案：D谢谢谢谢
