4.1基因指导蛋白质的合成(共32张PPT)

(共32张PPT)
第四章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
1.根据结构和功能观，理解RNA的结构和功能。
2．通过转录、翻译过程比较，形成分类与比较的科学思维。
《侏罗纪公园》
问题探讨
恐龙DNA
（缺陷）
青蛙DNA
补缺
完整DNA
恐龙
从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息,也可以说是构建生物体的蓝图。但是,从DNA到具有各种性状的生物体,需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此,在可预见的将来,利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
基因
蛋白质
什么是基因？基因有什么功能？
生命活动的主要承担者是什么？
肤色
眼皮单双
血型
基因控制生物性状
蛋白质
指导
合成
体现者
蛋白质的合成（核糖体）
基因
主要在细胞核中
核孔
指导
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
媒介：RNA
（信使）
DNA → RNA → 蛋白质
种类 mRNA tRNA rRNA
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
功能
结构
示意图
共同点 遗传信息传递的媒介
转运氨基酸的工具
组成核糖体
单链
单链，部分碱基配对形成三叶草型结构
单链
①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关
RNA中不存在氢键？

一、RNA的种类
单链，部分碱基配对形成三叶草型结构
RNA中不存在氢键？

RNA适合做DNA的信使的原因
1.RNA是由基本单位——核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
2.RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
3.RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。
二、遗传信息的转录
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
细胞核
细胞质中的核糖体
转录场所
RNA聚合酶
T
C
G
A
T
C
G
A
T
T
G
C
A
A
C
G
T
A
C
A
C
G
G
T
A
A
T
T
⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。
该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
游离的核糖核苷酸
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
（2）在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。
模板链
（3）新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键）
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
（2）在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。
模板链
（3）新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键）
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
（4）合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。
（1）转录的定义：？
（2）转录的场所：？
（3）转录的模板：？
（4）转录的原料：？
（5）转录的条件：？
（6）转录时的碱基配对：？
（7）转录的产物：？
在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。
细胞核。
DNA分子的一条链。
四种核糖核苷酸。
模板、原料、ATP（能量）、酶。
A T C G
DNA ─┴─┴─┴─┴─
─┴─┴─┴─┴─
RNA U A G C
mRNA。
遗传信息流动：
DNA　　mRNA
解旋
酶：RNA聚合酶
结果：双链解开，暴露碱基
配对
原则：碱基互补配对原则
模板：解开的DNA双链中的一条链
原料：游离的核糖核苷酸
结果：配对碱基以氢键相连
连接
酶：RNA聚合酶
结果：形成一个mRNA
DNA
DNA
释放
合成的mRNA从DNA链上释放
DNA双链恢复成双螺旋结构
RNA聚合酶
解旋
RNA聚合酶——氢键断裂
配对
碱基互补配对原则
连接
RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键
释放
RNA释放到细胞质，DNA恢复双螺旋
意义：
携带DNA传递的遗传信息，作为翻译的模板。
二、遗传信息的转录
DNA复制 转录
时间
场所 解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A-T、 T—A、C—G 、 G—C
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
(2017·全国卷丙·T1)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是　(　 　)
A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
C
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顺序的蛋白质的过程。
思考：
组成蛋白质的氨基酸：
信使RNA的碱基：
21种
4种
二、遗传信息的翻译
4种碱基如何决定蛋白质的21种氨基酸呢？
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种，即
如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定___种，即
如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种，
即
4
16
64
实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定。
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
密码子:
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
阅读P67的密码子表，找出这三种密码子决定的氨基酸分别是什么？
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸① 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酸 谷氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸（起始②） 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸① 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酸 谷氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸（起始②） 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
终止密码子： 、 、_____
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）
（ 种） _______（缬氨酸）
编码氨基酸的密码子______种
所有生物的密码子是 的。
61或62
64
相同
AUG
GUG
UAA
UAG
UGA
已知一段mRNA的碱基序列是UUAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？
UUAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG
密码子编码氨基酸时要从起始密码子开始到终止密码子结束
甲硫氨酸
— 谷氨酸
— 丙氨酸
— 半胱氨酸
— 脯氨酸
— 丝氨酸
— 赖氨酸
— 脯氨酸
mRNA进入细胞质后与核糖体结合，形成“生产线”。游离于细胞质中的氨基酸是怎样到达核糖体的呢
搬运工——tRNA