《第四节遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成ppt课件》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ppt课件（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基因与蛋白质的的联络需求媒介需求媒介-RNA-RNA，并且要并且要经过“转录与与“翻翻译两步两步进展展疑疑问: :基因在基因在细胞核内胞核内, ,怎怎样控制核糖体合成蛋白控制核糖体合成蛋白质? ? 遗传物物质DNA的重要功能之一：的重要功能之一：将将遗传信息完好的信息完好的传送送给下一代下一代-传送送遗传信息信息 遗传物物质DNA的重要功能之二：的重要功能之二：将将遗传信息反映到蛋白信息反映到蛋白质的分子构造上的分子构造上-表达表达遗 传信信息息DNADNA与与RNARNA在化学组成上的区别在化学
2、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所含所含碱基碱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 双螺旋双螺旋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所含所含碱基碱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 双螺旋双螺旋RNA简称简称全称全称基本单位基本单位所含所含C5所含所含碱基碱基空间空间结构结构DNARNA1.1.2.2.各种各种 RNA RNA分子
3、都是以分子都是以 DNA DNA上的基因区段上的基因区段为模板模板“转录而来的。而来的。 在在细胞核内，以胞核内，以 DNA DNA的一条的一条链为模板，按照碱基互模板，按照碱基互补配配对的原那么合的原那么合成成RNARNA的的过程。程。碱基碱基 DNA A T G C DNA A T G C 互补互补 配对配对 RNA U A C G RNA U A C G过程程1 1：转录 转录产物物 RNA RNA的碱基序列的碱基序列, ,除了除了 T T变U U 外外, ,其他与其他与编码链一一样。DNA: -GCAGTACATGTC-编码链 -CGTCATGTACAG-模板模板链-GCAGUACAU
4、GUC-RNA:转录转录问：RNARNA的碱基序列更像哪一条的碱基序列更像哪一条链？ 1.1.模板模板链并非固定在并非固定在DNADNA分子中某一条分子中某一条链2.2.转录方向均方向均为5 533 转录模转录模板板 转录和复制的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配对配对A-A-T T、G-CG-CA-A-U U、T-AT-A、G-CG-C 转录与复制的与复制的类似点：似点：1. 1. 模板均模板均为D
5、NADNA2. 2. 延伸机理都是构成磷酸二延伸机理都是构成磷酸二酯键3. 3. 方向均方向均为5 5331 1信使信使RNA RNA messager RNA, mRNA messager RNA, mRNA RNARNA的种类：的种类：以以DNADNA的一条的一条链为模板合成的模板合成的RNARNA单链功能：功能：mRNAmRNA携携带着着遗传密密码从核孔出来的到从核孔出来的到 细胞胞质中与核糖体中与核糖体结合。它能决合。它能决议氨氨 基酸的基酸的陈列列顺序序遗传信息：信息：DNADNA上的碱基上的碱基陈列列顺序序 遗传密密码：mRNAmRNA上的碱基上的碱基陈列列顺序序c)c)一个氨基酸
6、的一个氨基酸的编码至少需求多少个碱基至少需求多少个碱基, ,才足以才足以组合出构成蛋白合出构成蛋白质的的2020种氨基酸？种氨基酸？b) b) 假假设2 2个碱基个碱基编码一个氨基酸，最多能一个氨基酸，最多能 编码多少种氨基酸？多少种氨基酸？mRNAmRNA的碱基与氨基酸之的碱基与氨基酸之间有何有何对应关系？关系？4种种16种种3个个(共有共有64种种组合合)4种种20种种? ?a) a) 假假设1 1个碱基决个碱基决议1 1种氨基酸，种氨基酸，4 4种碱基种碱基 能决能决议多少种氨基酸？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 G
7、C CmRNAmRNA19661966年，年，NirenbergNirenberg和和Khorana Khorana 破破译了全部了全部遗传密密码，Nirenberg Nirenberg 和和 Khorana Khorana于于19681968年年 获诺贝尔奖密密码子：在子：在mRNAmRNA上上, , 决决议一个氨基酸的三个一个氨基酸的三个相相邻的碱基。的碱基。mRNAA 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密码的特性：的特性：1 1、共、共6464个个遗传密密码子，其中有子，其中有3 3个个
8、终止密止密码，没有，没有对应的氨基酸。能决的氨基酸。能决议氨基酸的氨基酸的遗传密密码子只需子只需6161个。个。2 2、通用性：地球、通用性：地球上几乎一切的生物上几乎一切的生物共用一套密共用一套密码子表。子表。3 3、简并性：一种氨并性：一种氨基酸能基酸能够有两种以上有两种以上的密的密码子的情况子的情况在一定程度上能防止由于一个碱基在一定程度上能防止由于一个碱基的改的改动而而导致的致的遗传信息的改信息的改动。2 2转运运RNARNAtranfer RNA, tRNA tranfer RNA, tRNA 三叶草形三叶草形, ,部分自我部分自我配配对反密反密码子：在子：在tRNAtRNA一端一端
9、, ,能与能与mRNAmRNA上的密上的密码子子发生碱基配生碱基配对的的三个碱基。三个碱基。tRNAtRNA功能：功能：按照按照遗传密密码将氨基酸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、细胞中的胞中的tRNAtRNA有多有多少种？少种？61种种2 2、tRNAtRNA和氨基酸和氨基酸转运运有何有何对应关系？关系？ 每种氨基酸能每种氨基酸能够由一由一种或几种种或几种tRNAtRNA转运。运。 每种每种tRNAtRNA只能只能识别并并转运一种氨基酸。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
10、 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tRNAtRNA：氨基酸：氨基酸：3 3核糖体核糖体RNARNAribosome RNA, rRNAribosome RNA, rRNA：rRNArRNA和蛋白质共同组成和蛋白质共同组成的复合体就是核糖体，的复合体就是核糖体， 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转录转录表示图表示图过程程2 2、翻、翻译以以 mRNA mRNA为模板模板, ,合成蛋白合成蛋白质的的过程程亮氨酸亮氨酸UAA精氨酸精氨酸UCU异亮异亮氨酸氨酸GAU核糖体核
11、糖体 合成蛋白合成蛋白质的的“消消费线UCAUA G AUAmRNA细胞质中细胞质中需求哪些需求哪些tRNAtRNA来来转运运这些氨些氨基酸？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，同时延可以相继与多个核糖体相结合，同时延续进展多条同一种新肽链的合成。续进展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转录与翻译的比较遗传信息的转录与翻译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胞核细胞胞质核糖体核糖体4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸2020种氨基酸种氨基酸 DNA DNAmR
12、NAmRNAAUAU、TATA、CGCG、GCGCmRNAmRNAtRNAtRNAAUAU、 UA UA、CGCG、GC GC 有有无无RNARNA多多肽还需加工需加工二、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(1)(1)概念：概念：遗传信息由信息由DNADNA传送到送到RNARNA上的上的过程程(2)(2)发生生场所：所：细胞核胞核(3)(3)转录结果果: :构成构成RNARNA过程过程2 2、翻译、翻译(1)(1)概念：以概念：以mRNAmRNA为模板模板, ,合成蛋白合成蛋白质的的过程程(2)(2)发生生场所：所：细胞胞质核糖体核糖体(3)(3)翻翻译结果
13、果: :构成多构成多肽蛋白蛋白质 DNA DNA RNA RNA蛋白蛋白蛋白蛋白质质三、中心法那么：三、中心法那么：1.信息流：信息流：遗传信息的流信息的流动方向方向DNA分子脱氧核苷酸分子脱氧核苷酸(碱基碱基)的的陈列列顺序序mRNA中核糖核苷酸中核糖核苷酸(碱基碱基)的的陈列列顺序序氨基酸的氨基酸的陈列列顺序序蛋白蛋白质的构造和功能的构造和功能(生物体的各种性状生物体的各种性状)决议决议决议决议决议决议2.信息流方向：信息流方向：DNA RNA 蛋白蛋白质 DNA DNA DNA RNA RNA蛋白蛋白蛋白蛋白质质DNADNA 3. 3.中心法那么中心法那么图解：解：4.4.反映了反映了D
14、NA(DNA(基因基因) )的根本功能：的根本功能：经过DNA复制把复制把遗传信息信息传送送给下一代下一代经过基因的表达基因的表达, 使使遗传信息反映到蛋白信息反映到蛋白 质分子构造上分子构造上四、基因四、基因对性状的控制：性状的控制：2.经过控制蛋白控制蛋白质分子的构造来直接影响性状分子的构造来直接影响性状 (例例:镰刀型刀型贫血症血症)1.经过控制控制酶的合成来控制代的合成来控制代谢过程程 (例例:白化病白化病)1.假假设有一段有一段DNA单链的碱基的碱基顺序序为:A-A-C-G-T-A-C-C-G那么另一条互那么另一条互补链的的对应碱基碱基顺序序为:2.DNA分子的一条分子的一条链中中C
15、+TG+A=0.8,那么在那么在它互它互补链中其比例中其比例应该是多少是多少?思索：思索：DNA分子中的碱基之比有何分子中的碱基之比有何规律？律？T-T-G-C-A-T-G-G-C1.25AT = GC = C+TG+A = 14. 某基因一条某基因一条链碱基碱基为-ATTACGGAGTAG-, 它的互它的互补链是是转录模板模板,请填写以下填写以下顺序序: 互互补链: m-RNA: t-RNA: 氨基酸氨基酸: 该基因指点合成的是几基因指点合成的是几肽化合物化合物?-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-
16、G-U-A-G-异亮异亮-苏-谷谷-终止止- 氨酸氨酸 氨酸氨酸 氨酸氨酸 三三肽5. 把他做的把他做的DNA模型，以模型，以链做模板做模板(35) 指点合成的多指点合成的多肽链写在写在实验报告上。告上。基因指点蛋白质的合成基因指点蛋白质的合成主要在细胞核主要在细胞核在细胞质进展在细胞质进展经过经过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，转录从此起点开场。点开场。 解开的解开的DNA双双链中只需一条中只需一条链成成为转录的模板
17、；的模板； RNA聚合聚合酶沿着沿着这条条DNA模板模板链由由3 5 移行；移行；一方面使一方面使DNA双双链陆续解开，解开，另一方面根据碱另一方面根据碱基互基互补配配对原那么原那么合成合成RNA单链； RNA聚合聚合酶只能只能在在RNA的的3 衔接新接新的核苷酸，故的核苷酸，故RNA合成方向合成方向为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
18、拢构成双链。拢构成双链。在真核生物中，转录后新合成的在真核生物中，转录后新合成的mRNAmRNA是未成熟的是未成熟的mRNAmRNA，需求在特定部位剪接，最后构成较短的有功能的，需求在特定部位剪接，最后构成较短的有功能的mRNA,mRNA,即成熟的即成熟的mRNAmRNA。在原核生物中，转录产生的在原核生物中，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
19、 T T DNADNA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：基因构成基因表达：基因构成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比比值1.1.信息流：信息流：遗传信息的流信息的流动方向方向DNADNA分子脱氧核苷酸分子脱氧核苷酸( (碱基碱基) )的的陈列列顺序序mRNAmRNA中核糖核苷酸中核糖核苷酸( (碱基碱基) )的的陈列列顺序序氨基酸的氨基酸的陈列列顺序序蛋白蛋白质的构造和功能的构造和功能( (生物体的各种性状生物体的各种性状) )决议决议决议决议决议决议三、中心法那三、
20、中心法那么：么： D DN NA A D DN NA A R RN NA A R RN NA AD DN NA AD DN NA A2 2. .信信息息流流方方向向：以以D DN NA A 中心法那么图解中心法那么图解 以以RNARNA作作为遗传物物质的生物的生物 1965 1965年，科学家在年，科学家在RNARNA肿瘤病毒里瘤病毒里发现了一了一种种RNARNA复制复制酶，像，像DNADNA复制复制酶能能对DNADNA进展复展复制一制一样，RNARNA复制复制酶能能对RNARNA进展复制。展复制。RNA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作作为遗传物物质的生
21、物的生物 1970 1970年，科学家在致癌的年，科学家在致癌的RNARNA病毒如病毒如劳氏氏肉瘤病毒、肉瘤病毒、HIVHIV、SARSSARS中中发现逆逆转录酶，它能以它能以RNARNA为模板反向地合成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那么图解中心法那么图解从本从本质上上讲：基因就是一段包含了一个完好基因就是一段包含了一个完好遗传信信息息单位的有功能的核酸分子片断位的有功能的核酸分子片断大多数生物中是一段大多数生物中是一段DNA，而在而在RNA病毒中那么是一段病毒中那么是一段RNA 一、基因：一、基因：1.基因是决基因是决议生物性状的根本生物性状的根本单位位.4.每个基因都有特定的碱基每个基因都有特定的碱基陈列列顺序序.(代表特定代表特定 的的遗传信息信息)3.基因在染色体上直基因在染色体上直线陈列列.2.基因是有基因是有遗传效效应的的DNA片断片断.(基因的本基因的本质)DNADNA与与 基因基因的关系的关系 基因：基因：1.1.基因是基因是遗传的一个根本功能的一个根本功能单位位. .3.3.基因在染色体上呈基因在染色体上呈线性性陈列列. .2.2.基因是有基因是有遗传效效应的的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. . ( (基因的本基因的本质) )
