1、第第4 4章章 基因的表达基因的表达 蜘蛛侠如何由普通人获得超能力的？蜘蛛侠如何由普通人获得超能力的？ 蜘蛛侠为何能发射出蛛丝的？蜘蛛侠为何能发射出蛛丝的？小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作基因基因肤色肤色眼皮单双眼皮单双血型血型有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排列线性排列小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作基因基因控制生物控制生物性状性状蛋白质蛋白质体现者体现者问题：问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？基因是怎样指导蛋白质的合成呢？小飞守角制作小飞守角制作小飞守
2、角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作DNA主要在主要在细胞核细胞核蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质在细胞质( (核核糖体糖体) )进行进行指导指导通过通过RNA问题：问题： 1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作 如何解读如何解读DNA的信息呢？的信息呢？遗传信息的转录遗传信息的转录1、R
3、NA与与DNA的区别的区别核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作比较比较RNA与与DNA结构的不同结构的不同 比较项目比较项目DNARNA结结 构构基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基功能功能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核 糖糖A T C GA U C G通常双螺旋结构通常双螺旋结构一般单链结构一般单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质遗传信息的储存、传遗传信息的储存、传递、表达递、表达小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作RNA的种类的种类信使信
4、使 RNA mRNA核糖体核糖体 RNA rRNA 转运转运 RNA tRNA 2、RNA的类型的类型小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作信使信使RNA（m RNA）：）：传递遗传信息，传递遗传信息， 翻译的模板，翻译的模板，转运转运RNA （t RNA ）：）：识别并转运特定氨基酸，识别并转运特定氨基酸， 呈三叶草型结构。呈三叶草型结构。核糖体核糖体RNA （r RNA ）：）：核糖体的组成成分。核糖体的组成成分。 2、为什么、为什么RNA适于做适于做DNA的信使呢？的信使呢？小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作 基本组
5、成单位是核苷酸基本组成单位是核苷酸 遵循遵循“碱基互补配对原则碱基互补配对原则” RNA一般是单链，而且比一般是单链，而且比DNA短，短， 能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 2、RNA适于做适于做DNA的信使的原因：的信使的原因：DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？的呢？小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作 4、转录、转录转录的定义：转录的定义：在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的一的一条链为模板，合成条链为模板，合成mRNA的过程的过程。转录的场所：转录的场所：细胞核细胞核。转录的模板：转
6、录的模板：DNA分子的一条链分子的一条链。转录的原料：转录的原料：四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸。转录的条件：转录的条件：模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶。转录时的碱基配对：转录时的碱基配对：转录的产物：转录的产物：mRNA。DNARNAA T C GU A G CGC、CG、TA、AU（8）转录的过程）转录的过程 小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作ACGTG TTT ADNA的平面结构图TG C AC A A A T 解旋酶解旋酶转录的过程：转录的过程：小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作AGCAGACGGUUU
7、DNADNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸RNA 聚合酶TG C AC A A A T 1、DNA解旋，碱基暴露解旋，碱基暴露小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T AGCGACGGUUA2 2、游离的核糖核苷酸与、游离的核糖核苷酸与DNADNA随机碰撞，氢键结合随机碰撞，氢键结合小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T AGCGACGGUUAU小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T AGCGACGGUU
8、AU3 3、连接成、连接成mRNAmRNA。小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T GCGACGGUUAUG小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T GCGACGUUGAUG小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T GCGACGUGAUGU小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T GCGACGUGAUGU小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角
9、制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T GCGACGGAUGU U小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T GCGACGGAUGU UA小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T GCGCGGAUGU UA U小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T GGCGGAUGU UA U C小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作RNA 聚合酶TG C AC A A A
10、 T GGCGGAUGU UA U C形成形成 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mRNAmRNADNADNA小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作TG C AC A A A T 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNADNAACGUGU UUAmRNAmRNAACGTGTT AT4 4、mRNAmRNA释放，释放，DNADNA双链恢复双链恢复ACGUGU UUAmRNAmRNA小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作思考与讨论：思考与讨论： 1、转录成的、转录
11、成的RNA的碱基序列，与作为模板的碱基序列，与作为模板的的DNA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DNA的另一条链的碱基的另一条链的碱基 序列有哪些异同？序列有哪些异同？ 2、转录与、转录与DNA复制有什么共同之处？这对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？保证遗传信息的准确转录有什么意义？ 复制复制转录转录模板模板原料原料酶酶互补配互补配对对产物产物4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸DNA的两条链的两条链DNADNA中的一条链中的一条链两个双链两个双链DNA分子分子单链单链RNARNAA TA A U U不同不同点点：解旋酶
12、、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶聚合酶A1、对比、对比RNA和和DNA化学成分，化学成分，RNA特有的是特有的是A. 核糖和尿嘧啶核糖和尿嘧啶B. 脱氧核糖和尿嘧啶脱氧核糖和尿嘧啶C. 核糖和胸腺嘧啶核糖和胸腺嘧啶D. 脱氧核糖和胸腺嘧啶脱氧核糖和胸腺嘧啶D2、DNA分子的解旋发生在哪一过程中分子的解旋发生在哪一过程中A. 复制复制B. 转录转录C. 翻译翻译D. 复制和转录复制和转录3 3： mRNAmRNA上有上有2525的腺嘌呤，的腺嘌呤，3535的尿的尿嘧啶，则转录该嘧啶，则转录该mRNAmRNA的的DNADNA片段上腺嘌片段上腺嘌呤占碱基总数的（呤占碱基总数的（
13、）A 50A 50 B 25B 25 C 30C 30 D 35D 35C C问题情境 转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数目和排列顺序呢？ mRNA如何将遗传信息翻译成蛋白质？UCAUGA UUAmRNA二、遗传信息的翻译 游离在细胞质中的各种氨基酸就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。叫做翻译。RNA RNA 蛋白质蛋白质思考：思考：mRNAmRNA的四种碱基如何决定的四种碱基如何决定2020种氨基酸种氨基酸? ? 碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的? ?A U
14、C GA AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸A AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸A AC CU UG GA AC CU UG G 氨基酸氨基酸4 (A.U.C.G)4 (A.U.C.G)4 (A.U.C.G)AAAUACAGCACUCCCGU AU UU CU GG AG UG CG GA U CG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: :UCAUGA UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子遗传密码的特性：遗传密码的特性：共共6464个遗传密码，其个遗传密码，其中
15、有中有3 3个终止密码个终止密码，没有对应的氨基酸。没有对应的氨基酸。能决定氨基酸的遗能决定氨基酸的遗传密码子只有传密码子只有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：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。终止终止终止1 1、专一性、专一性一个密码子只对应一一个密码子只对应一种氨基酸种氨基酸mRNAC CA AC CG GU UG G A A U UU
16、 UA A U U A A A AU UA AC CU UA AAUG GUGUAA UAG UGA甲硫氨酸甲硫氨酸终止密码子终止密码子缬氨酸缬氨酸 起始密码子起始密码子编码氨基酸的密码子有编码氨基酸的密码子有6161种种氨基酸氨基酸氨基酸 氨基酸问题： mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ACGUGA UUA异亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸tRNA“搬运工搬运工”1、细胞中的、细胞中的tRNA有多少种？有多少种？61种种2、tRNA和氨基酸转运有何对应关系？和氨基酸转运有何对应关系？每种每种tRNA只能识
17、别并转运一种氨基只能识别并转运一种氨基酸。酸。每种氨基酸可由一种或几种每种氨基酸可由一种或几种tRNA转转运。运。与mRNA上的密码子碱基互补配对专一性：灵活运用：一个tRNA一端的三个碱基是CGA，另一端携带的氨基酸是（ ）A.精氨酸（CGA） B.丙氨酸(GCU) C.脯氨酸（CCU）ACGUG A UUAUA C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸核糖体核糖体核糖体与核糖体与mRNA结合，核糖体占据两个密码子位点结合，核糖体占据两个密码子位点翻译的过程：翻译的过程：ACGUG A UUAU UA AC C甲硫氨酸甲硫氨酸A AC CU U天门冬天门冬氨酸氨酸携带甲硫氨酸的携带甲硫
18、氨酸的tRNA通过与碱基通过与碱基AUG互补配对进入位点互补配对进入位点1AC CG GU UG GA AU UU UA AU UA AC甲硫氨酸甲硫氨酸A AC CU U天门冬天门冬氨酸氨酸A AU UG G异亮氨酸异亮氨酸携带天门冬氨酸的携带天门冬氨酸的tRNA进入位点进入位点2ACGUG A UUAU A C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键甲硫氨酸与天门冬氨酸形成肽键，核糖体转移到占据位甲硫氨酸与天门冬氨酸形成肽键，核糖体转移到占据位点点2的的tRNA上。上。ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨
19、酸核糖体读取下一个密码子，原占据位点核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的的tRNA离开核糖体，占据位点离开核糖体，占据位点2的核糖体进入位点的核糖体进入位点1。ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键一个新的携带氨基酸的一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点进入位点2ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸重复步骤重复步骤1、2、3、4,肽链延长肽链延长ACGUG A UUAU A CAC UAUG甲硫氨甲硫氨酸酸天冬天冬氨酸氨酸异亮氨酸异亮氨酸肽链肽链直到核糖体读取到直到核糖体
20、读取到mRNA的终止密码的终止密码一个mRNA分子同时结合多个核糖体意义：少量的少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质分子就可以迅速合成出大量的蛋白质翻译细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA蛋白质氨基酸氨基酸ATP、酶酶、转运转运RNARNA（tRNAtRNA）GC、CG、mRNA蛋白质蛋白质小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作基因控制蛋白质合成的过程基因控制蛋白质合成的过程DNA的遗传信息的遗传信息mRNA的遗传信息的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序蛋白质的氨基酸排列顺序数量数量n3n6n真核细胞中复制、转录、翻译的比较真核细胞中复制、转录、翻译
21、的比较DNA复制转录翻译时间场所模板原料酶能量原则特点产物信息传递细胞分裂间期细胞分裂间期主要是细胞核主要是细胞核DNADNA的两条链的两条链四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等聚合酶等ATPATPA-TA-T、T-AT-AC-GC-G、G-CG-C半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制2 2个子代个子代DNADNA分子分子生长发育过程生长发育过程主要是细胞核主要是细胞核基因的一条链基因的一条链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸RNARNA聚合酶等聚合酶等ATPATPA-UA-U、T-AT-AG-C G-C 、C-GC-G边解旋边转录边解旋边转录RNARNA生长发育
22、过程生长发育过程细胞质细胞质mRNAmRNA二十种氨基酸二十种氨基酸特定的酶等特定的酶等ATPATP多个特定氨基酸顺序的多个特定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质A-UA-U、U-AU-AG-C G-C 、C-GC-G一个一个mRNAmRNA可结合多个核糖体可结合多个核糖体同时翻译多个蛋白质同时翻译多个蛋白质DNADNADNADNADNAmRNADNAmRNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作课堂练习：课堂练习： 1DNA复制、转录、翻译分别形成复制、转录、翻译分别形成 ADNA、RNA、蛋白质、蛋白质 BRNA、DNA、多肽、多肽 CR
23、NA、DNA、核糖体、核糖体 DRNA、DNA、蛋白质、蛋白质A 2遗传密码位于遗传密码位于 A蛋白质分子上蛋白质分子上 BDNA分子上分子上 CRNA分子上分子上 D信使信使RNA分子上分子上D小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作3. 某基因中含有某基因中含有1200个碱基，则由它控制合个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( ) A198个个 B199个个 C200个个 D201个个B基因中碱基数：基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数中碱基数：蛋白质中氨基酸数6 ： 3 ： 1小飞守角制作小
24、飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作4若某肽链的第一个氨基酸的密码子为若某肽链的第一个氨基酸的密码子为AUG， 那么控制这个氨基酸的那么控制这个氨基酸的DNA模板链上相应的模板链上相应的 三个碱基的顺序应为三个碱基的顺序应为 AUAC BAUG CATG DTACDD5一个转运一个转运RNA的的3个碱基为个碱基为CGA，此，此RNA 运载的氨基酸是运载的氨基酸是 A酪氨酸（酪氨酸（UAC） B谷氨酸（谷氨酸（GAG） C精氨酸（精氨酸（CGA） D丙氨酸（丙氨酸（GCU）小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作6一条多肽链中有氨基酸一条多肽
25、链中有氨基酸1000个，则作为合成个，则作为合成 该多肽的模板信使该多肽的模板信使RNA和用来转录信使和用来转录信使RNA 的的DNA分子分别至少要有碱基多少个分子分别至少要有碱基多少个 A3000个和个和3000个个 B1000个和个和2000个个 C3000个和个和6000个个 D2000个和个和4000个个C基因中碱基数：基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数中碱基数：蛋白质中氨基酸数6 ： 3 ： 1小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作7A. 46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212(A1 T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)%(G1C1)%= (G2+C2)%= (G总+C总)%AmUmGmCmmRNA= (Am+Um)%= (Gm+Cm)%小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作A密码子密码子精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸tRNAGmRNAGGDNA双链双链8根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的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：规律，在下面表格数码中填入相应的字母： CCCAAT C GU C G
