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1、 从恐龙化石中提取出恐龙从恐龙化石中提取出恐龙 DNA DNA ，真的可以使恐龙复活吗？真的可以使恐龙复活吗？电电影影侏侏罗罗纪纪公公园园中中恐恐龙龙复复活活的的场场景景14.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成2 基因是有基因是有_的的_片段；片段； DNA DNA 主要存在主要存在于于_中，而蛋白质的合成是在中，而蛋白质的合成是在 中进行的。中进行的。 细胞核中的细胞核中的DNADNA如何指导细胞如何指导细胞质中的蛋白质的合成？质中的蛋白质的合成？遗传效应遗传效应DNADNA细胞核细胞核细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）3 科学家推测，在科学家推测，在DNA和蛋白质之间和蛋白
2、质之间 还有一种中间物质充当信使还有一种中间物质充当信使RNA4问题一：问题一：为什么为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使呢？的信使呢？51 1）基本组成单位）基本组成单位 核糖核苷酸核糖核苷酸 含氮碱基含氮碱基核糖核糖磷酸磷酸 A腺嘌呤腺嘌呤 U尿嘧啶尿嘧啶 G鸟嘌呤鸟嘌呤 C胞嘧啶胞嘧啶62 2）RNARNA的种类的种类v mRNA（messengerRNA） 信使信使RNA v tRNA（transferRNA） 转运转运RNAv rRNA 核糖体核糖体RNA 7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空间结构空间结构主要存在部位主
3、要存在部位3)DNA,RNA 3)DNA,RNA 的主要区别的主要区别脱氧脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖核苷酸核苷酸脱氧脱氧核糖核糖核糖核糖A A T T C G C GA A U U C G C G通常为规则的通常为规则的双螺旋双螺旋多为多为单单链结构链结构细胞细胞核核细胞细胞质质84) RNA4) RNA适于作适于作DNADNA信使的原因信使的原因vRNA也是由也是由四种核苷酸四种核苷酸连接而成，也能连接而成，也能储存储存遗传信息遗传信息。vRNA一般为一般为单链单链，比，比DNA短，因此能短，因此能通过核通过核孔孔，从细胞核转移到细胞质中。，从细胞核转移到细胞质中。vRNA与与DNA的
4、关系中，也的关系中，也遵循碱基互补配对遵循碱基互补配对原则原则。 9问题二：问题二：DNADNA的遗传信息是怎的遗传信息是怎么传给么传给mRNAmRNA的呢？的呢？10一、转录一、转录转录的定转录的定义：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：转录的原料： 转录的条件：转录的条件： 转录的产物：转录的产物： 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（主要）细胞核（主要）DNA分子的一条链分子的一条链四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸能量（能量（ATP）、酶（）、酶（RNA聚合酶、解旋酶）聚合酶、解旋酶）
5、 RNA 1112 转录转录基因A基因B基因C含有3个基因的DNA片段的模式图当细胞开始合成某种蛋白质的时候，编码当细胞开始合成某种蛋白质的时候，编码这个蛋白质的一段这个蛋白质的一段DNADNA的双链将解开螺旋的双链将解开螺旋13TCATG A TT ATCATG A TT AAG T AC T A A T 细细胞胞核核中中DNADNA分子上一个基因片段的平面结构图分子上一个基因片段的平面结构图第第1 1步步 DNADNA双链解开，双链解开，DNADNA的碱基得以暴露的碱基得以暴露 （破坏氢键）（破坏氢键）RNA RNA 聚合酶聚合酶14AG T AC TA A T 模板链模板链细细胞胞核核中
6、中TCATGA TT AAGCUAGCU游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸 ( ( ( (原料）原料）原料）原料）RNA RNA 聚合酶聚合酶第第第第2 2 2 2步步步步 游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与DNADNADNADNA链上的碱基碰撞，当链上的碱基碰撞，当链上的碱基碰撞，当链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与核糖核苷酸与核糖核苷酸与核糖核苷酸与DNADNADNADNA的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两者以氢键结合 DNADNA与与R
7、NARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对： C CG G；G GC C ；T TA A；A AU U15AG T AC T A A T 细细胞胞核核中中AGUGCAGU第第2 2步步 游离的核糖核苷酸随机地与游离的核糖核苷酸随机地与DNADNA链上的碱基碰撞，链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与当核糖核苷酸与DNADNA的碱基互补时，两者以氢键结合的碱基互补时，两者以氢键结合RNA RNA 聚合酶聚合酶UTCATG A TT A16AG T AC TA A T 模板链模板链细细胞胞核核中中TCATG A TT A第第3 3步步 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成新结合的核糖核苷酸连接到正在合成 的的m
8、RNAmRNA分子上分子上A GCAGCU游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸 ( ( ( (原料）原料）原料）原料）RNA RNA 聚合酶聚合酶UUAAU17UAG T AC TA A T 模板链模板链细细胞胞核核中中TCATG A TT AA GCAGCU游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸 ( ( ( (原料）原料）原料）原料）RNA RNA 聚合酶聚合酶UUAA第第4 4步步 RNARNA聚合酶聚合酶脱落下来，脱落下来， 合成的合成的mRNAmRNA分子分子也从也从DNADNA链上释放。链上释放。 而后而后DNADNA双链恢复螺旋
9、双链恢复螺旋状态。状态。结果：结果：DNADNA上上的遗传信息传递的遗传信息传递到到mRNAmRNA上上18AG T AC TA A T 模板链模板链TCATG A TT ACUA GUUUAAmRNAmRNAmRNAmRNA编码链编码链 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔19复复 制制 与与 转转 录录 的的 比比 较较复制复制转录转录场所场所解旋解旋模板模板原料原料酶酶能量能量碱基碱基配对配对产物产物 细胞核（主要）细胞核（主要） 细胞核（主要）细胞核（主要）完全解旋完全解旋只解旋有遗传效应的片段只解旋有遗传效应的片段DNA的两条链的两条链只有只有DNA的的一条链一条链四种脱氧核苷酸四种
10、脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶DNA解旋酶解旋酶、RNA聚合酶聚合酶ATPATPA-T C-G T-A G-CA-U G-C T-A C-G两个相同的双链两个相同的双链DNAmRNA、tRNA、rRNA20 转录成的转录成的RNARNA的碱基序列，与作为模板的碱基序列，与作为模板的的DNADNA单链的碱基序列有哪些异同？与该单链的碱基序列有哪些异同？与该DNADNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？的另一条链的碱基序列有哪些异同？ 例：例：.ACGGATCTT.(.ACGGATCTT.(模板模板DNADNA单链单链) ) .TGCCTAGAA. .
11、TGCCTAGAA. mRNA:.UGCCUAGAA. mRNA:.UGCCUAGAA.思考与讨论思考与讨论211、组成核酸的五碳糖、碱基和核苷酸的种类依次是（、组成核酸的五碳糖、碱基和核苷酸的种类依次是（）A、4种、种、5种、种、4种种 B、2种、种、4种、种、4种种C、2种、种、4种、种、8种种 D、2种、种、5种、种、8种种2、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，转录该个，转录该段段mRNA的的DNA分子中应有分子中应有C和和T的个数是（的个数是（）A、12B、24C、18D、303、已知某信使、已知某信使RNA有有70个碱基，其中嘌呤碱基占
12、个碱基，其中嘌呤碱基占40%，则转录，则转录此信使此信使RNA的一段的一段DNA分子应有嘧啶碱基（分子应有嘧啶碱基（）A、28个个B、42个个C、56个个D、70个个4、一个、一个DNA分子可以转录出多少种多少个分子可以转录出多少种多少个mRNA（）A、一种一个、一种一个 B、一种多个、一种多个C、多种多个、多种多个 D、不确定、不确定课堂巩固课堂巩固22 转录得到的转录得到的mRNAmRNA仍是碱基序列，而不仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，是蛋白质。那么，mRNAmRNA上上的遗传信息的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？如何传递到蛋白质上呢？ 23 这个过程就好比将一种文字信息翻这个过程就好比
13、将一种文字信息翻译成另一种文字信息，所以将译成另一种文字信息，所以将以以mRNAmRNA为模板，使用游离在细胞质中的各种为模板，使用游离在细胞质中的各种氨基酸，合成具有一定氨基酸顺序的氨基酸，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质过程称为翻译蛋白质过程称为翻译。 24 DNADNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4种碱基，而组种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有成生物体蛋白质的氨基酸有2020种。种。 这这4 4种碱基是怎样决定蛋白质的种碱基是怎样决定蛋白质的2020种氨基酸的？种氨基酸的？25问题三：问题三： 碱基与氨基酸之间碱基与氨基酸之间的对应关系如何？的对应关系如何？26v（1 1）如果）
14、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种碱种碱基能决定多少种氨基酸？基能决定多少种氨基酸？ 4 4种碱基只能决定种碱基只能决定4 4种氨基酸，种氨基酸，4 41 1=4 =4 v（2 2）如果）如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？能编码多少种氨基酸？ 4 4种碱基最多只能编码种碱基最多只能编码1616种，种，4 42 2=16 =16 v（3 3）如果）如果3 3个碱基编码一个氨基酸，最多个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？能编码多少种氨基酸？ 4 4种碱基能编码种碱基能编码6464种，种，4 43 3=64 =6
15、4 不行不行不行不行足够足够27实验验证：实验验证： 19611961年英国的克里克和同事用实验证明：年英国的克里克和同事用实验证明：一个氨基一个氨基酸是由酸是由mRNAmRNA上的上的3 3个相邻的碱基决定，即个相邻的碱基决定，即密码子。密码子。信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子: :密码子密码子密码子密码子UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子二、翻译二、翻译28第一个第一个字母字母第二个字母第二个字母第三第三个个字母字母UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨
16、酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸终终 止止终终 止止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸终终 止止色氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸（起始）（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬
17、氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸（起始）（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG1. 密码子表查法密码子表查法 例例:CCU ACA脯氨酸脯氨酸 苏氨酸苏氨酸 2.观察密码子表，观察密码子表，你发现了哪些你发现了哪些特点？特点？29C C、所有生物共用一套密码子、所有生物共用一套密码子1、密码子、密码子：A A、密码子有、密码子有 种，可以编码氨基酸的有种，可以编码氨基酸的有 种种, ,B B、一种氨基酸一种氨基酸可以对应可以对应多种密码子多种密码子, , 一种密码子一种
18、密码子只对应只对应一种氨基酸一种氨基酸。64646161（简并性）简并性）（通用性）（通用性）30问题四：问题四： 游离于细胞质中的游离于细胞质中的氨基酸是怎样到达核氨基酸是怎样到达核糖体呢糖体呢? 31氨基酸的搬运工氨基酸的搬运工tRNAtRNA（转运（转运RNARNA）一种一种tRNAtRNA只能转运只能转运一一种特定的氨基酸种特定的氨基酸，但但一种氨基酸一种氨基酸可以由可以由几几种种tRNAtRNA运输运输 细胞中共有细胞中共有6161种种tRNAtRNAtRNAtRNA的平面结构的平面结构的平面结构的平面结构322.2.一种密码子只决定一种密码子只决定 氨基酸，氨基酸，1 1种种氨基酸
19、由氨基酸由 种密码子决定。种密码子决定。3.3.一种一种tRNAtRNA只能转运只能转运 氨基酸，一种氨基酸，一种氨基酸可由氨基酸可由 tRNAtRNA转运，转运，tRNAtRNA有有 种。种。1.1.密码子共密码子共 种，终止密码子种，终止密码子 种种决定氨基酸的密码子有决定氨基酸的密码子有 种。种。 64643 361611 1种种1 1或多或多1 1种种1 1或多种或多种616133基基因因指指导导蛋蛋白白质质合合成成的的过过程程34UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸核糖体核糖体蛋白质合成过程蛋白质合成过程遗传信息的翻译遗传信息的翻译35UCAUG
20、A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸36UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸37UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键38UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸39UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键40UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸41UCAUG A UUAA A
21、UAC UAUG亮氨酸亮氨酸天门冬天门冬氨酸氨酸异亮氨酸异亮氨酸42 如何提高翻译效率？如何提高翻译效率？多个核糖体多个核糖体43 肽链合成后，就从核糖体与肽链合成后，就从核糖体与mRNAmRNA的复合物上的复合物上脱离，经过加工被运送到各自的脱离，经过加工被运送到各自的“岗位岗位”，开始，开始承担细胞生命活动的各项职责承担细胞生命活动的各项职责44模板：模板：原料：原料：能量：能量：运载工具运载工具：条件：条件：（二）翻译（二）翻译酶酶mRNAmRNA2020种氨基酸种氨基酸ATPATP转运转运RNA ( tRNA )RNA ( tRNA )产物：产物： 肽链肽链场所：场所： 细胞质的核糖体
22、细胞质的核糖体45转录、翻译与转录、翻译与DNADNA复制的比较复制的比较场所场所模板模板原料原料产物产物遗传信息传递遗传信息传递方向方向 DNADNA复制：复制：转录：转录：翻译：翻译：游离的脱游离的脱氧核苷酸氧核苷酸游离的核游离的核糖核苷酸糖核苷酸游离的氨游离的氨基酸基酸DNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质DNADNADNADNADNAmRNADNAmRNA亲代亲代DNADNA的的 每一条链每一条链DNADNA的一条链的一条链（模板链）（模板链）mRNAmRNA小结小结细胞核细胞核细胞核细胞核细胞质细胞质核糖体核糖体mRNAmRNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质RNARNA转录转录翻译翻译细
23、胞核细胞核细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）DNA(DNA(基因基因) )46蛋白质中氨基酸数目与蛋白质中氨基酸数目与mRNAmRNA、DNADNA中碱基数目的关系中碱基数目的关系1 1、如果某蛋白质中有、如果某蛋白质中有n n个氨基酸，则指导该个氨基酸，则指导该蛋白质合成的蛋白质合成的mRNAmRNA的碱基数目为的碱基数目为 ，控制该蛋白质合成的控制该蛋白质合成的DNADNA（基因）中的碱基（基因）中的碱基数目为数目为 。3n3n6n6n 比例是比例是_13613647 转录时，组成基因的两条链中只有一条链转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。因此，转录能转录，另一条
24、链则不能转录。因此，转录形成的形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数分子中碱基数目是基因中碱基数目的目的l2。 翻译过程中，信使翻译过程中，信使RNA中每中每3个碱基决定个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的碱基数目的1/3。 总之，在转录和翻译过程中，基因中的总之，在转录和翻译过程中，基因中的碱基数碱基数(指双链指双链)、RNA分子中的碱基数、蛋分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为白质分子中的氨基酸数之比为6 ：3：1。48ACUGGAUC UACUGGAUC UmRNAmRNAtRN
25、AtRNAU UG GA CA CC CU AU AG GA A苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸 转转录录翻翻译译蛋白质蛋白质密码子密码子ACU GGA UCUACU GGA UCUDNADNAACTGGATCTACTGGATCTTGACCTAGATGACCTAGA肽键肽键 肽键肽键6 63 31 149 1 1、一条多肽链上有氨基酸、一条多肽链上有氨基酸300300个，则作为合成该多肽个，则作为合成该多肽链模板的信使链模板的信使RNARNA分子和转录信使分子和转录信使RNARNA的的DNADNA分子至少分子至少要有碱基多少个？要有碱基多少个？ A.300A.300；600 B.90060
26、0 B.900；18001800 C.900 C.900；900 D.600900 D.600；900900 2 2、某种蛋白质中含、某种蛋白质中含200200个氨基酸，在控制此蛋白质合个氨基酸，在控制此蛋白质合成的成的DNADNA中，最少应有（中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸）个脱氧核苷酸 A A12001200 B B600600 C C400400 D D20020050 3 3、在人体中，由、在人体中，由A A、T T、C C三种碱基参与构成的核苷酸共三种碱基参与构成的核苷酸共 A A2 2种种 B B4 4种种 C C5 5种种 D D6 6种种 4 4、某基因有某基因有192192个
27、脱氧核苷酸其控制合成的多肽应脱个脱氧核苷酸其控制合成的多肽应脱 掉的水分子为掉的水分子为 A.191 B.95 C.32 D.31A.191 B.95 C.32 D.31 5 5、某种蛋白质中含、某种蛋白质中含200200个氨基酸，在控制此蛋白质合成个氨基酸，在控制此蛋白质合成 的的DNADNA中，最少应有（中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸）个脱氧核苷酸 A A12001200 B B600600 C C400400 D D200200 6 6、DNADNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是复制，转录和翻译后所形成的产物分别是 A ADNADNA，RNARNA，蛋白质，蛋白质 B BDNADNA，RNARNA和氨基酸和氨基酸 C CRNARNA，DNADNA和核糖和核糖 D DRNARNA，DNADNA和蛋白质和蛋白质51 练习：练习： 设控制某含设控制某含a 条肽链的蛋白质合成的条肽链的蛋白质合成的基因含基因含X个碱基对，氨基酸的平均分子量个碱基对，氨基酸的平均分子量为为Y，则该蛋白质的分子量约为，则该蛋白质的分子量约为 。 （X/3）Y（X/3a）18 52
