《第四节遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四节遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四节第四节 遗传信息的表达遗传信息的表达- RNA RNA和蛋白质的合成和蛋白质的合成基因与蛋白质的联系需要媒介基因与蛋白质的联系需要媒介-RNARNA，并且要通过并且要通过“转录转录”与与“翻译翻译”两步进两步进行行疑问疑问: :基因在细胞核内基因在细胞核内, ,怎样控制核糖体合成蛋白质怎样控制核糖体合成蛋白质? ? 遗传物质遗传物质DNA的重要功能之一：的重要功能之一：将将遗传信息遗传信息完整的传递给下一代完整的传递给下一代-传递遗传信息传递遗传信息 遗传物质遗传物质DNA的重要功能之二：的重要功能之二：将将遗传信息遗传信息反映到蛋白质的分子结构上反映到蛋白质的分子结构上-表达表达遗遗
2、传信息传信息DNADNA与与RNARNA在化学组成上的区别在化学组成上的区别填写下表：填写下表：简称简称全称全称基本单位基本单位所含所含C5所所含含碱碱基基空间空间结构结构DNA 脱氧核糖脱氧核糖核酸核酸脱氧脱氧(核糖核糖)核苷酸核苷酸脱氧核糖脱氧核糖 AGCT 双双螺旋螺旋RNA 核糖核酸核糖核酸 核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖AGCU单链单链简称简称全称全称基本单位基本单位所含所含C5所所含含碱碱基基空间空间结构结构DNA 脱氧核糖脱氧核糖核酸核酸脱氧脱氧(核糖核糖)核苷酸核苷酸脱氧核糖脱氧核糖 AGCT 双双螺旋螺旋RNA简称简称全称全称基本单位基本单位所含所含C5所所含含碱碱基基空间空间
3、结构结构DNARNA1.1.2.2.各种各种 RNARNA分子都是以分子都是以 DNADNA上的基因区段为上的基因区段为模板模板“转录转录”而来的。而来的。 在细胞核内，以在细胞核内，以 DNADNA的一条链为的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成模板，按照碱基互补配对的原则合成RNARNA的过程。的过程。碱基碱基 DNA DNA A T G CA T G C 互补互补 配对配对 RNA RNA U A C G U A C G过程过程1 1：转录：转录 转录产物转录产物 RNARNA的碱基序列的碱基序列, ,除了除了 T T变变U U 外外, ,其余与编码链相同。其余与编码链相同。DNA:
4、 -GCAGTACATGTC-编码链编码链 -CGTCATGTACAG-模板链模板链-GCAGUACAUGUC-RNA:转录转录问：问：RNARNA的碱基序列更像哪一条链？的碱基序列更像哪一条链？ 1.1.模板链并非固定在模板链并非固定在DNADNA分子中某一条链分子中某一条链2.2.转录方向均为转录方向均为5 533 转录模转录模板板 转录和复制的转录和复制的区别区别复制复制转录转录模板模板DNADNA双双链链DNADNA的的一条一条链链原料原料四种四种脱氧脱氧核苷酸核苷酸四种四种核糖核糖核苷酸核苷酸酶酶DNADNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶聚合酶产物产物D DNANAR RNANA配对
5、配对A-A-T T、G-CG-CA-A-U U、T-AT-A、G-CG-C 转录与复制的相似点：转录与复制的相似点：1. 1. 模板均为模板均为DNADNA2. 2. 延长机理都是形成磷酸二酯键延长机理都是形成磷酸二酯键3. 3. 方向均为方向均为5 533（1 1）信使）信使RNA RNA （messager RNA, mRNA ）RNARNA的种类：的种类：以以DNADNA的一条链为模板合成的的一条链为模板合成的RNARNA单链单链功能：功能：mRNAmRNA携带着携带着遗传密码遗传密码从核孔出来的从核孔出来的到到 细胞质中与核糖体结合。细胞质中与核糖体结合。它能决定它能决定氨氨 基酸基酸
6、的排列顺序的排列顺序遗传信息：遗传信息：DNADNA上上的碱基排列顺序的碱基排列顺序 遗传密码：遗传密码：mRNAmRNA上上的碱基排列顺序的碱基排列顺序c)c)一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基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才足以组合出构成蛋白质的2020种氨基酸？种氨基酸？b) b) 如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能个碱基编码一个氨基酸，最多能 编码多少种氨基酸？编码多少种氨基酸？mRNAmRNA的碱基的碱基与与氨基酸氨基酸之间有何对应关系？之间有何对应关系？4种种16种种3个个(共有共有64种组合种组合)4种种20种种? ?a) a) 如果如果
7、1 1个碱基决定个碱基决定1 1种氨基酸，种氨基酸，4 4种碱基种碱基 能决定多少种氨基酸？能决定多少种氨基酸？ 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子G GA AG GU UC CA A U UG GC CmRNAmRNA19661966年，年，NirenbergNirenberg和和KhoranaKhorana 破译了全部遗传密码，破译了全部遗传密码，NirenbergNirenberg 和和 KhoranaKhorana于于19681968年年 获诺贝尔奖获诺贝尔奖密码子密码子：在：在mRNAmRNA上上, , 决定一个氨基酸的三个决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。相邻的碱基。mRNAA
8、 U G G A A G C A U G U C C G A G C A A G C C G甲硫甲硫谷谷丙丙半胱半胱脯脯丝丝赖赖脯脯遗传密码的特性：遗传密码的特性：1 1、共、共6464个个遗传密码遗传密码子子，其中有，其中有3 3个终个终止密码，没有对应止密码，没有对应的氨基酸。能的氨基酸。能决定决定氨基酸的氨基酸的遗传密码遗传密码子只有子只有6161个个。2 2、通用性通用性：地球上：地球上几乎所有的生物共几乎所有的生物共用一套密码子表。用一套密码子表。3 3、简并性简并性：一种氨：一种氨基酸可能有两种以上基酸可能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止由于一个碱基在一定程
9、度上能防止由于一个碱基的改变而导致的遗传信息的改变。的改变而导致的遗传信息的改变。（2 2）转运）转运RNARNA（tranfertranfer RNA, RNA, tRNAtRNA ） 三叶草形三叶草形, ,局部自我局部自我配对配对反密码子反密码子：在：在tRNAtRNA一端一端, ,能与能与mRNAmRNA上的上的密码子密码子发生碱基配对的发生碱基配对的三个碱基。三个碱基。tRNAtRNA功能功能：按照遗传密码将氨基酸按照遗传密码将氨基酸有次序地运送到核糖体有次序地运送到核糖体1 1、细胞中的、细胞中的tRNAtRNA有多有多少种？少种？61种种2 2、tRNAtRNA和氨基酸转运和氨基酸
10、转运有何对应关系？有何对应关系？ 每种氨基酸可能由一每种氨基酸可能由一种或几种种或几种tRNAtRNA转运。转运。 每种每种tRNAtRNA只能识别并只能识别并转运一种氨基酸。转运一种氨基酸。结合氨基结合氨基酸的部位酸的部位碱基配对碱基配对反密码子反密码子C CA AC CG GU UA AG GC CU UG GG GU UmRNAmRNA：A AG GC CC CA AU U缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸t tRNARNA：氨基酸：氨基酸：（3 3）核糖体）核糖体RNARNA（ribosome RNA, rRNA）：rRNArRNA和和蛋白质蛋白质共同组成共同组成的复合体就是的复合体
11、就是核糖体核糖体， 核糖体是蛋白质合成的核糖体是蛋白质合成的场所场所。r-RNA分子图：分子图：RNARNA转录转录示意图示意图过程过程2 2、翻译、翻译以以 mRNAmRNA为模板为模板, ,合成合成蛋白质蛋白质的过程的过程亮氨酸亮氨酸UAA精氨酸精氨酸UCU异亮异亮氨酸氨酸GAU核糖体核糖体 合成蛋白质合成蛋白质的的“生产线生产线”UCAUA G AUAmRNA细胞质中细胞质中需要哪些需要哪些tRNAtRNA来转来转运这些氨运这些氨基酸？基酸？细胞质中，翻译是一个快速过程，一段细胞质中，翻译是一个快速过程，一段mRNAmRNA可以相继与多个核糖体相结合，同时连可以相继与多个核糖体相结合，同
12、时连续进行多条同一种新肽链的合成。续进行多条同一种新肽链的合成。多聚核糖体多聚核糖体遗传信息的遗传信息的转录与翻译转录与翻译的比较的比较转录转录翻译翻译场所场所原料原料碱基碱基配对配对解旋解旋产物产物细胞核细胞核细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸2020种氨基酸种氨基酸 DNADNAmRNAmRNAA AU U、T TA A、C CG G、G GC CmRNAmRNAtRNAtRNAA AU U、 U UA A、C CG G、G GC C 有有无无RNARNA多肽（还需加工）多肽（还需加工）二、遗传信息的表达过程：二、遗传信息的表达过程：过程过程1 1、转录、转录(
13、1)(1)概念：遗传信息由概念：遗传信息由DNADNA传递到传递到RNARNA上的过程上的过程(2)(2)发生场所：细胞核发生场所：细胞核(3)(3)转录结果转录结果: :形成形成RNARNA过程过程2 2、翻译、翻译(1)(1)概念：以概念：以mRNAmRNA为模板为模板, ,合成蛋白质的过程合成蛋白质的过程(2)(2)发生场所：细胞质核糖体发生场所：细胞质核糖体(3)(3)翻译结果翻译结果: :形成多肽（蛋白质）形成多肽（蛋白质） DNADNA RNA RNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质三、中心法则：三、中心法则：1.信息流：遗传信息的流动方向信息流：遗传信息的流动方向DNA分子脱氧核苷酸分子
14、脱氧核苷酸(碱基碱基)的排列顺序的排列顺序mRNA中核糖核苷酸中核糖核苷酸(碱基碱基)的排列顺序的排列顺序氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能(生物体的各种性状生物体的各种性状)决定决定决定决定决定决定2.信息流方向：信息流方向：DNA RNA 蛋白质蛋白质 DNA DNADNA RNA RNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质DNADNA 3.3.中心法则图解：中心法则图解：4.4.反映了反映了DNA(DNA(基因基因) )的基本功能：的基本功能：通过通过DNA复制把遗传信息传递给下一代复制把遗传信息传递给下一代通过基因的表达通过基因的表达, 使遗传信息反映到蛋白使遗传
15、信息反映到蛋白 质分子结构上质分子结构上四、基因对性状的控制：四、基因对性状的控制：2.通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状 (例例:镰刀型贫血症镰刀型贫血症)1.通过控制酶的合成来控制代谢过程通过控制酶的合成来控制代谢过程 (例例:白化病白化病)1.若有一段若有一段DNA单链的碱基顺序为单链的碱基顺序为:A-A-C-G-T-A-C-C-G则另一条互补链的对应碱基顺序为则另一条互补链的对应碱基顺序为:2.DNA分子的一条链中分子的一条链中C+TG+A=0.8,那么在那么在它互补链中其比例应该是多少它互补链中其比例应该是多少?思考：思考：DNA分子分子中的
16、碱基之比有何规律？中的碱基之比有何规律？T-T-G-C-A-T-G-G-C1.25AT = GC = C+TG+A = 14. 某基因一条链碱基为某基因一条链碱基为-ATTACGGAGTAG-, 它的互补链是转录模板它的互补链是转录模板,请填写下列顺序请填写下列顺序: 互补链互补链: m-RNA: t-RNA: 氨基酸氨基酸: 该基因指导合成的是几肽化合物该基因指导合成的是几肽化合物?-T-A-A-T-G-C-C-T-C-A-T-C-U-A-A-U-G-C-C-U-C-A-U-C-A-U-U-A-C-G-G-A-G-U-A-G-异亮异亮-苏苏-谷谷-终止终止- 氨酸氨酸 氨酸氨酸 氨酸氨酸 三
17、肽三肽5. 把把你做的你做的DNA模型，以模型，以链做模板链做模板(35) 指导合成的多肽链写在实验报告上。指导合成的多肽链写在实验报告上。基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成主要在细胞核主要在细胞核在在细胞质进行细胞质进行通过通过RNA以以DNADNA转录成转录成mRNAmRNA为例为例: :RNARNA聚合酶与转录起始位点（启动子）结合，聚合酶与转录起始位点（启动子）结合，在此处使在此处使DNADNA双链解开，于是，转录从此起双链解开，于是，转录从此起点开始。点开始。 解开的解开的DNA双链双链中只有一条链成为中只有一条链成为转录的模板；转录的模板； RNA聚合酶沿着聚合酶沿着这条这条
18、DNA模板链由模板链由3 5 移行；移行；一方面使一方面使DNA双链双链陆续解开，陆续解开，另一方面根据碱基另一方面根据碱基互补配对原则合成互补配对原则合成RNA单链；单链； RNA聚合酶只能聚合酶只能在在RNA的的3 连接连接新的核苷酸，故新的核苷酸，故RNA合成方向为合成方向为5 3 当当RNARNA聚合酶遇到聚合酶遇到DNADNA模板上的终止子（在基因的模板上的终止子（在基因的末端）时，末端）时，RNARNA聚合酶会从聚合酶会从RNARNA分子和基因上脱离。分子和基因上脱离。合成的合成的RNARNA单链会陆续脱离单链会陆续脱离DNADNA模板，模板，DNADNA重新合重新合拢形成双链。拢
19、形成双链。在在真核生物真核生物中，转录后新合成的中，转录后新合成的mRNAmRNA是未成熟的是未成熟的mRNAmRNA，需要在特定部位剪接，最后形成较短的有功能的，需要在特定部位剪接，最后形成较短的有功能的mRNA,mRNA,即成熟的即成熟的mRNAmRNA。在在原核生物原核生物中，转录产生的中，转录产生的mRNAmRNA即为成熟的即为成熟的mRNAmRNA原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞G GA AG GU UC CA AU UG GC CmRNAmRNA转转 录录A AG GA AG GT TC CT TG G C CT T C C C CC C A AG G A A G G T T DN
20、ADNA翻翻 译译蛋白质蛋白质缬氨酸缬氨酸组氨酸组氨酸精氨酸精氨酸基因表达基因表达：基因形成：基因形成RNARNA产物以及产物以及mRNAmRNA被翻译为基因的蛋白质产物的过程。被翻译为基因的蛋白质产物的过程。6 63 31 1比值比值1.1.信息流：遗传信息的流动方向信息流：遗传信息的流动方向DNADNA分子脱氧核苷酸分子脱氧核苷酸( (碱基碱基) )的排列顺序的排列顺序mRNAmRNA中核糖核苷酸中核糖核苷酸( (碱基碱基) )的排列顺序的排列顺序氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能( (生物体的各种性状生物体的各种性状) )决定决定决定决定决定决定三、中心
21、法则：三、中心法则： D DN NA AD DN NA A R RN NA A R RN NA A蛋蛋白白质质蛋蛋白白质质D DN NA AD DN NA A2 2. .信信息息流流方方向向：以以D DN NA A作作 为为 遗遗传传物物质质的的生生物物 中心法则图解中心法则图解 以以RNARNA作为遗传物质的生物作为遗传物质的生物 19651965年，科学家在年，科学家在RNARNA肿瘤病毒里发现了一肿瘤病毒里发现了一种种RNARNA复制酶复制酶，像，像DNADNA复制酶能对复制酶能对DNADNA进行复进行复制一样，制一样，RNARNA复制酶能对复制酶能对RNARNA进行复制。进行复制。RN
22、A蛋白质蛋白质RNA复制复制翻译翻译RNA复制酶复制酶 以以RNARNA作为遗传物质的生物作为遗传物质的生物 19701970年，科学家在致癌的年，科学家在致癌的RNARNA病毒（如劳氏病毒（如劳氏肉瘤病毒、肉瘤病毒、HIVHIV、SARSSARS）中发现）中发现逆转录酶逆转录酶，它能以它能以RNARNA为模板反向地合成单链为模板反向地合成单链DNADNA。DNARNA逆转录逆转录蛋白质蛋白质RNA转录转录翻译翻译逆转录酶逆转录酶中心法则图解中心法则图解从本质上讲：从本质上讲：基因基因就是一段包含了一个完整遗传信就是一段包含了一个完整遗传信息单位的有功能的核酸分子片断息单位的有功能的核酸分子片
23、断大多数生物中是大多数生物中是一段一段DNA，而在而在RNA病毒中则是病毒中则是一段一段RNA 一、基因：一、基因：1.基因是决定生物性状的基本单位基因是决定生物性状的基本单位.4.每个基因都有特定的每个基因都有特定的碱基排列顺序碱基排列顺序.(代表特定代表特定 的的遗传信息遗传信息)3.基因在染色体上直线排列基因在染色体上直线排列.2.基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片断片断.(基因的本质基因的本质)DNADNA与与 基因基因的关系的关系 基因：基因：1.1.基因是遗传的一个基本功能单位基因是遗传的一个基本功能单位. .3.3.基因在染色体上呈线性排列基因在染色体上呈线性排列. .2.2.基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片断，片断，即：在适当条件下控制生物的性状即：在适当条件下控制生物的性状. . ( (基因的本质基因的本质) )
