4.1 基因指导蛋白质合成(共32张PPT)

(共32张PPT)
第一节 基因指导蛋白质合成
转录
1
密码子与氨基酸的关系
2
翻译
3
中心法则
4
DNA和RNA的区别
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
核糖
脱氧核糖
DNA
胸腺嘧啶（T）
尿胞嘧啶（U）
RNA
磷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
RNA的种类
一、DNA分子上的遗传信息通过转录传递RNA
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
RNA的种类
（1）mRNA: 携带着从DNA转录来的遗传信息，是合成蛋白质的模板。mRNA上三个相邻的碱基遗传学上将这三个碱基称为密码子。
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
RNA的种类
（2）tRNA: 它的一端是氨基酸结合的部位，相对的一端有3个碱基决定着携带氨基酸的各类，并能与mRNA上特定的密码子配对，称为反密码子。
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
RNA的种类
（3）rRNA: 它是核糖体的组成成分，同时催化肽键的形成。
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
基因
蛋白质
mRNA
（一）核基因携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中？
（二）遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的？
基因如何指导蛋白质的合成？
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
转录的概念
转录：以DNA的一条链为模板，通过RNA聚合酶合成RNA的过程叫作转录。
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
转录的过程
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
转录过程
a. 首先，RNA聚合酶与基因中的启动子结合，DNA双链解螺旋。
b. 依据碱基互补配对原则，4种游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。核糖核苷酸不含有碱基T,与模板链上的碱基A配对的是碱基U。
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
转录过程
c. 在RNA聚合酶的作用下，这些与模板链互补的核糖核苷酸依次聚合形成RNA链。
d.随着RNA聚合酶在DNA分子上移动，RNA链不断延伸，并随之与模板链分离，DNA双链恢复原双螺旋结构。
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
转录过程
e. RNA聚合酶转录至基因的终止子时，RNA聚合酶脱离DNA分子，mRNA合成完成。
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
小结转录过程
（1）转录的场所：细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
（2）转录的条件：
模板：DNA的一条链
原料：4种游离的核糖核苷酸
能量：ATP
酶：RNA聚合酶
（3）转录的产物：RNA
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段，该片段携带的遗传信息能准确地传递给mRNA分子。
（4）转录的原则：碱基互补配对
一、遗传信息的转录
第1节
基因指导蛋白质的合成
思考以下问题
1.转录与DNA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？
2.与DNA复制相比，转录所需的原料和酶有什么不同？
3.转录的RNA的碱基序列，与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同
下图是某种Bt蛋白基因编码链4到62号碱基序列，请写出该片段转录的mRNA的碱基序列。
转录练习
mRNA: 携带着从DNA转录来的遗传信息，是合成蛋白质的模板。mRNA上三个相邻的碱基遗传学上将这三个碱基称为密码子。
任务一：阅读P67密码子表，思考下列问题
1.表中的密码子共有多少种？其中决定氨基酸的有多少种？
2.反密码子位于tRNA上，有多少种？
4.几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？
3.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子。这一现象称为密码子的简并。你认为密码子简并对生物体的生存发展有什么意义？
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
基因
蛋白质
mRNA
（一）核基因携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中？
（二）遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的？
基因如何指导蛋白质的合成？
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
（二）遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的？
翻译需要解决的问题：
1.mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
2.游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的？
3.在生产线上蛋白质是如何合成的？
基因如何指导蛋白质的合成？
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
1954年，美籍理论物理学家伽莫夫（G·Gamow）数学推理
(1)如果一个碱基决定一种氨基酸：
基因如何指导蛋白质的合成？
1.mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
41=4
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
(2)如果两个碱基决定一种氨基酸：
基因如何指导蛋白质的合成？
42=16
A AA
AG
AC
AU
U UA
UG
UC
UU
G GA
GG
GC
GU
C CA
CG
CC
CU
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
(2)如果二个碱基决定一种氨基酸：
基因如何指导蛋白质的合成？
43=64
A AAA
AAG
AAC
AAU
AGA
AGG
AGC
AGU
A ACA
ACG
ACC
ACU
AUA
AUG
AUC
AUU
……
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
翻译的概念
翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
翻译的过程
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
翻译小结
（1）翻译场所：核糖体
（2）翻译的条件：
模板：mRNA
原料：21种游离的氨基酸
能量：ATP
酶
（3）原则：碱基互补配对
（4）产物：多肽
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
翻译是一个高效的过程
在翻译过程中会观察到如图所示的一个mRNA分子结合多个核糖体现象，观察图片回答下列问题：
（1）图中显示有几条肽链正在同时合成？每条肽链合成结束后，它们都相同吗？
（2）这样翻译有什么意义？
翻译是一个高效的过程
二、遗传信息的翻译
第1节
基因指导蛋白质的合成
任务二：比较复制、转录和翻译
项目 复制 转录 翻译
场所
条件 模板
原料
能量
酶
产物
原则
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
20种游离的氨基酸
ATP
ATP
ATP
DNA解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
与蛋白质合成有关的酶
DNA
RNA
多肽
碱基互补配对
A=T G=C
碱基互补配对
A=U T=A G=C
碱基互补配对
A=U G=C
中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。
三、中心法则
生命是物质、能量和信息的统一体
三、中心法则
第1节
基因指导蛋白质的合成
DNA
RNA
转录
逆转录
复制
复制
蛋白质
图4-8 中心法则图解（虚线表示少数生物的遗体信息的流向）