基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成第第 一一 节节在现实生活中，利用已灭绝的恐龙的在现实生活中，利用已灭绝的恐龙的DNA，真的能够使恐龙复活吗？，真的能够使恐龙复活吗？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基因基因控制生物控制生物性状性状指导指导合成合成蛋白质蛋白质体现者体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。1.DNA1.DNA主要存在哪里？主要存在哪里？2.2.蛋白质在哪里合成？蛋白质在哪里合成？DNA主要在细胞核蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质进行指导指导通过RNA问题：问题：1.RNA是由基本单位是由基本单位核苷酸连接而核苷酸连接而成，跟成，跟DNA一样能储存遗传信息。一样能储存遗传信息。2.RNA一般为单链，比一般为单链，比DNA短，能通过短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。核孔，从细胞核转移到细胞质中。3.RNA与与DNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基碱基互补配对原则互补配对原则”。因此。因此以以RNA为媒介可为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。将遗传信息传递到细胞质中。为什么为什么RNA适于做适于做DNA的信使呢？的信使呢？图图4-1核糖与脱氧核糖核糖与脱氧核糖图图4-2DNA与与RNA在化学组成上的区别在化学组成上的区别RNA和和DNA的比较的比较DNARNA基本单位五碳糖含N碱基单双链？分子大小脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A、T、G、C双链双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A、U、G、C单链单链很大很大比较小比较小图图4-3三种三种RNA示意图示意图RNA的在细胞中有三种：的在细胞中有三种：mRNA（信使（信使RNA），），tRNA（转运（转运RNA），），rRNA（核糖体（核糖体RNA）构成人体的核酸有两种，构成人体核酸的基本单位核苷酸有（）A.2种B.4种C.5种D.8种D问题：问题：DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给RNA的呢？的呢？1.1.遗传信息的转录：遗传信息的转录：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，按的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成照碱基互补配对的原则合成RNARNA的过程，的过程，叫做转录。叫做转录。AGTAC A AATAGCUGACGGUUUAGTAC A AATAGCUGACGGUUURNA聚合酶聚合酶AGTAC A AATAGCGACGGUUU UAGTAC A AATAGCGACGGUUU UAGTAC A AATGCGACGGUUU UAAGTAC A AATGCGACGUUGU UAAGTAC A AATGCGACGUGU UAUAGTAC A AATGCGACGGU UAU UAGTAC A AATGCGACGGU UAU UAAGTAC A AATGCGCGGU UAU UA UAGTAC A AATGGCGGU UAU UA U CAGTAC A AATGGCGGU UAU UA U CmRNA转录场所：场所：场所：场所：产物：产物：产物：产物：模板：模板：模板：模板：原料：原料：原料：原料：条件：条件：条件：条件：碱基互补配对：碱基互补配对：碱基互补配对：碱基互补配对：细胞核细胞核核糖核苷酸核糖核苷酸DNA的一条链的一条链mRNAATP、酶、酶GC、CG、TA、A AU U遗传信息流动：遗传信息流动：遗传信息流动：遗传信息流动： DNAmRNA问问:（1）DNA的碱基与的碱基与RNA的碱基的碱基如何互补配对？（强调如何互补配对？（强调A-U）（2）转录与复制过程有何异同）转录与复制过程有何异同？比较复制，转录过程的差异：比较复制，转录过程的差异：RNADNA产物产物DNA的一条链的一条链DNA的两条链的两条链模板模板边解旋边转录边解旋边转录半保留复制，半保留复制，边解旋边复制边解旋边复制特点特点DNAmRNADNADNA信息传信息传递方向递方向RNA聚合酶聚合酶DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶(主要酶主要酶)酶酶4种核糖核苷酸种核糖核苷酸4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸原料原料只解有遗传效应的片段只解有遗传效应的片段完全解旋完全解旋解旋解旋细胞核细胞核细胞核细胞核场所场所转录转录DNA复制复制练习：练习：1、mRNA上有上有25的腺嘌呤，的腺嘌呤，35的尿嘧啶，的尿嘧啶，则转录该则转录该mRNA的的DNA分子上腺嘌呤占碱基分子上腺嘌呤占碱基总数的（总数的（）A50B25C30D35C2 2、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？类和碱基种类各有多少？烟草中的核苷酸种类有烟草中的核苷酸种类有8 8种，碱基种类有种，碱基种类有5 5种。种。烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4 4种，碱种，碱基种类有基种类有4 4种。种。转录得到的转录得到的RNA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，RNA上的碱基序列如何能变上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？如何将信息翻译成蛋白质？ mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程翻译。 二、二、遗传信息的翻译遗传信息的翻译 遗传学上把以遗传学上把以信使信使RNARNA为模板，合成具有为模板，合成具有一定氨基酸顺序一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做的蛋白质的过程叫做翻译翻译。 碱基与氨基酸之间的对应碱基与氨基酸之间的对应关系关系lmRNAmRNA只含有只含有4 4种碱基，而组成生物体蛋白质种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有的氨基酸有2020种。这种。这4 4种碱基是怎样决定蛋种碱基是怎样决定蛋白质的白质的2020种氨基酸的？种氨基酸的？v如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，4 4种碱基能种碱基能决定多少种氨基酸？决定多少种氨基酸？v如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能编个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？码多少种氨基酸？v一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的才足以组合出构成蛋白质的2020种氨基酸种氨基酸？4种碱基只能决定种碱基只能决定4种氨基酸，种氨基酸，4 41 1=4=4。二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，种，42=16。三个碱基决定一个氨基酸只能决定三个碱基决定一个氨基酸只能决定6464种，种，4 43 3=64=64，足够有余。，足够有余。碱基与氨基酸之间的对应碱基与氨基酸之间的对应关系关系密码子密码子密码子密码子密码子密码子UCAUG A UUAmRNA 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的上决定氨基酸的三个相邻三个相邻 的的碱基。碱基。 密码子密码子 密码子表U U A G AUA U CmRNAmRNA思考与讨论思考与讨论：已知一段：已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你，你能结合密码子表写出对应的氨基酸序列吗？能结合密码子表写出对应的氨基酸序列吗？甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨半胱氨酸酸脯氨酸脯氨酸丝氨酸丝氨酸赖氨酸赖氨酸脯氨酸脯氨酸v遗传密码的特性：遗传密码的特性：v1、有、有3个终止密码，没有对应的氨基个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在酸，所以，在64个遗传密码中，能决个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有定氨基酸的遗传密码子只有61个。个。v2、通用性：地球上、通用性：地球上几乎所有的生物几乎所有的生物共用一套密码子表。共用一套密码子表。v3、简并性：一种氨基酸有两种以上、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况的密码子的情况 。在一定程度上能防在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变的改变。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？图图4-5tRNA的结构示意图的结构示意图专一性：每种专一性：每种tRNA只能识别并转运一只能识别并转运一种氨基酸。种氨基酸。tRNA的反密码子与的反密码子与mRNA上的密码子上的密码子互补配对。互补配对。A U G G AUA U CmRNAmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体AGTAC A AATUCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质细胞核细胞核核孔核孔DNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AGTAC A AATUCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质UCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNAmRNA核糖体核糖体UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨A A U 亮氨酸亮氨酸UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸缩合缩合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸翻译场所：场所：场所：场所：产物：产物：产物：产物：模板：模板：模板：模板：原料：原料：原料：原料：条件：条件：条件：条件：细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸ATP、酶、酶 、转运转运RNARNA（tRNAtRNA）碱基互补配对：碱基互补配对：碱基互补配对：碱基互补配对： GC、CG、U UA A、A AU U遗传信息流动：遗传信息流动：遗传信息流动：遗传信息流动： mRNA蛋白质蛋白质基因控制蛋白质合成的过程基因控制蛋白质合成的过程DNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译136：A密密码码子子精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸转转运运RNAG信使信使RNAGGDNA双双链链1 1、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、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：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基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系的计算v关关键键是是碱碱基基互互补补配配对对原原则则，同同时时注注意意RNARNA与与DNADNA中有一个嘧啶不同。中有一个嘧啶不同。v（1 1）转转录录形形成成的的RNARNA分分子子中中碱碱基基数数目目是是基基因因中中碱碱基基数数目目的的1/21/2。基基因因模模板板上上的的A+TA+T与与RNARNA分分子子中的中的U+AU+A相等。相等。v（2 2）翻翻译译过过程程中中，信信使使RNARNA中中每每三三个个碱碱基基决决定定一一个个氨氨基基酸酸，所所以以经经翻翻译译合合成成的的蛋蛋白白质质分分子子中中的氨基酸数目是信使的氨基酸数目是信使RNARNA碱基数目碱基数目1/3 1/3 。v（3）基基因因中中碱碱基基数数目目：RNA分分子子中中的的碱碱基基数数目目：蛋蛋白白质质分分子子中中氨氨基基酸酸的的数数之之比比为为6：3：1。基因中的碱基、基因中的碱基、RNARNA中的碱基和蛋白质中中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系的计算氨基酸的数量关系的计算例例题题：一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽模板的信使RNA分子和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基（ ）A、3000个和3000个 B、1000个和2000个C、2000个和4000个 D、3000个和6000个 解析解析 ：DNA mRNA 蛋白质碱基数碱基数 碱基数碱基数 氨基酸数氨基酸数转录翻译2 22 23 33 3所以：信使RNA碱基数为10003=3000个 DNA分子碱基数为30002=6000个，选D练习题：练习题：1、经分析某生物的一个核酸分子的碱基比率为A:G:T:C=26:25:36:16，这种核酸是（ ） A. 单链DNA B. 单链RNA C. 双链DNA D. 双链RNAA A 练习题：练习题：2、若测得精氨酸的转运RNA上的反密码子为GCU，则DNA分子模板上决定这个精氨酸的相应碱基为： ( ) A、GCA B、CGA C、GCT D、CGT C C 练习题：练习题：3、某一DNA分子含有20%的A+T，那么它转录成的信使RNA中的G+C的含量为:( ) A、40% B、80% C、60% D、20% B B 练习题：练习题：4、作为遗传物质的核酸及成分核苷酸、五碳糖、碱基种类依次是（ ）： A. 2、8、2、5 B. 2、8、2、2 C. 2、1、1、4 D. 2、2、2、5A A 练习题：练习题：5、下列哪一项不可能是遗传密码（ ） A. ATC B. UUC C. CAG D. GGCA A 练习题：练习题：6、把兔子血红蛋白的信使RNA加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成出兔子的血红蛋白，这说明（ ）A、所有的生物共用一套遗传密码B、蛋白质的合成过程很简单C、兔血红蛋白的合成基因进入大肠杆菌D、兔子的DNA可以指导大肠杆菌的蛋白质合成A A 练习题：练习题： 7.设控制某含a 条肽链的蛋白质合成的基因含X个碱基对，氨基酸的平均分子量为Y，则该蛋白质的分子量约为 。 （X/3）Y（X/3a）18 练习2. 2. 某基因中含有某基因中含有12001200个碱基，则由它控制个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是合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：mRNAmRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸中碱基数：蛋白质中氨基酸数数6 6 ：3 3 ： 1 1练习3 3、某、某、某、某DNADNA片段所转录的片段所转录的片段所转录的片段所转录的mRNAmRNA中中中中U%U%28%28%，A%A%18%18%，则个，则个，则个，则个DNADNA片段中片段中片段中片段中T%T%和和和和G%G%分分分分别占（别占（别占（别占（ ）。）。）。）。A. 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)%再 见 请 提 意 见