第第4 4章章 基因的表达基因的表达问题一：问题一：在现实生活中，我们能不能像电影侏罗纪公园在现实生活中，我们能不能像电影侏罗纪公园中描述的那样，利用恐龙的中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？，使恐龙复活呢？ 问题二：问题二：如果能利用恐龙的如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？要解决什么问题？ 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1.DNA1.DNA主要存在哪里？主要存在哪里？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？蛋白质在哪里合成？蛋白质在哪里合成？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： 2、为什么、为什么RNA适于做适于做DNA的信使呢？的信使呢？ 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 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、RNA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RNA的种类的种类信使信使 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信使信使RNA（m RNA）：）：转录遗传信息，翻译的转录遗传信息，翻译的 模板，即传递遗传信息模板，即传递遗传信息 的作用。的作用。转运转运RNA （t RNA ）：）：识别密码子，运输特定识别密码子，运输特定 氨基酸，呈三叶草型结构。氨基酸，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 它也是由基本单位它也是由基本单位核苷酸连接而成，核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。存遗传信息。 在在RNA与与DNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互碱基互补配对原则补配对原则”，因，因RNA中没有中没有T，DNA中没有中没有U，所以当所以当RNA与与DNA有关系时，有关系时，U与与A配对。配对。 RNA一般是单链，而且比一般是单链，而且比DNA短，因此能短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 3、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转录的定义：转录的定义： 转录的场所：转录的场所： 转录的模板：转录的模板： 转录的原料：转录的原料： 转录的条件：转录的条件： 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： 4、转录、转录（8）遗传信息传递的方向）遗传信息传递的方向 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）遗传信息传递的方向）遗传信息传递的方向 小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU转录的过程转录的过程游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T AGCGACGGUUU U小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T AGCGACGGUUU U小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T GCGACGGUUU UA小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T GCGACGUUGU UA小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T GCGACGUGU UAU小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T GCGACGGU UAU U小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T GCGACGGU UAU UA小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA U小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C小飞守角制作小飞守角制作AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA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？ 2、转录成的、转录成的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？小飞守角制作小飞守角制作复复 制制转转 录录场场 所所细胞核细胞核细胞核细胞核解解 旋旋完全解旋完全解旋只解有遗传效应的片段只解有遗传效应的片段模模 板板DNA的两条链的两条链只有只有DNA的一条链的一条链原原 料料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸酶酶DNA解旋酶、解旋酶、 DNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶能能 量量ATPATP碱基配对碱基配对AT CG TA GCAU GC TA CG产产 物物子代子代DNAmRNA、tRNA、rRNA小结：小结：小飞守角制作小飞守角制作课堂练习：课堂练习： 1构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位 核苷酸有多少种？碱基有多少种？核苷酸有多少种？碱基有多少种？ A2种种 4种种 B4种种 4种种 C5种种 5种种 D8种种 5种种D 2细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构 层次是层次是 ADNA染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因 B染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA基因基因 CDNA染色体染色体基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸 D染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸D小飞守角制作小飞守角制作3下列哪一组物质是下列哪一组物质是RNA的组成成分的组成成分 A脱氧核糖核酸和磷酸脱氧核糖核酸和磷酸 B脱氧核糖、碱基和磷酸脱氧核糖、碱基和磷酸 C核糖、碱基和磷酸核糖、碱基和磷酸 D核糖、嘧啶和核酸核糖、嘧啶和核酸4DNA分子的解旋发生在分子的解旋发生在 过程中过程中 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CD5果蝇的遗传物质由果蝇的遗传物质由 种核苷酸组成种核苷酸组成 A2 B4 C5 D8B小飞守角制作小飞守角制作遗传信息的翻译遗传信息的翻译1、概念：、概念： 游离在细胞质中的各种氨基酸，就以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为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。蛋白质的过程。问题：问题： 转录得到的转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，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、数量和排列顺序成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？呢？小飞守角制作小飞守角制作mRNA： 碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序种类种类种类种类蛋白质蛋白质：氨基酸的数量氨基酸的数量排列顺序排列顺序种类种类决定决定决定决定决定决定?种种?种种4种种20种种讨论：讨论：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够 决定决定20种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？一个碱基决定一个氨基酸，一个碱基决定一个氨基酸，41 = 4二个碱基决定一个氨基酸，二个碱基决定一个氨基酸，42 = 16三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，43 = 642、碱基与氨基酸的对应关系、碱基与氨基酸的对应关系小飞守角制作小飞守角制作UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子3 3、密码子、密码子 密码子：密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的上决定一个氨基酸的三个相邻的 碱基碱基小飞守角制作小飞守角制作密码子表U U A G AUA U CmRNA小飞守角制作小飞守角制作 遗传密码共遗传密码共64个，能决定氨基酸的遗传密个，能决定氨基酸的遗传密码只有码只有61个。个。有有3 3个个终止密码终止密码子，没有对应的氨子，没有对应的氨基酸基酸。（。（起始密码子起始密码子） 一个密码子决定一个特定的氨基酸。一个密码子决定一个特定的氨基酸。 简并性：色氨酸及甲硫氨酸各只简并性：色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密有一个密码。多数氨基酸有二个以上的密码子。码。多数氨基酸有二个以上的密码子。在一定程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度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。改变。 4、遗传密码的特性、遗传密码的特性 通用性：地球上通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表几乎所有的生物共用一套密码子表。小飞守角制作小飞守角制作问题：问题：mRNA如何将信息翻译成蛋白质？如何将信息翻译成蛋白质？ 5、翻译的过程、翻译的过程转运转运RNA(tRNA)小飞守角制作小飞守角制作A U G G AUA U CmRNAmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体tRNA作用作用小飞守角制作小飞守角制作UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNA小飞守角制作小飞守角制作UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体核糖体mRNA mRNA 与核糖体结合与核糖体结合小飞守角制作小飞守角制作UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 tRNA tRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 .小飞守角制作小飞守角制作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 tRNA tRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位置相应位置 小飞守角制作小飞守角制作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 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合缩合缩合小飞守角制作小飞守角制作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 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动. . 另一个另一个 tRNA tRNA 上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对. . 小飞守角制作小飞守角制作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 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构小飞守角制作小飞守角制作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 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸小飞守角制作小飞守角制作UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质小飞守角制作小飞守角制作小结：小结：场所：场所：产物：产物：模板：模板：原料：原料：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RNA（tRNA）碱基互补配对：碱基互补配对： GC、CG、UA、AU遗传信息流动：遗传信息流动： mRNA蛋白质蛋白质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转录转录翻译翻译数量数量n3n6n小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作小飞守角制作转转 录录翻翻 译译定定 义义在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成mRNA的过程的过程以以mRNA为模板，合成具为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程质的过程场场 所所细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体模模 板板DNA的一条链的一条链信使信使RNA信息传递信息传递的方向的方向DNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质原原 料料含含A、U、C、G的的4种核苷酸种核苷酸合成蛋白质的合成蛋白质的20种氨基种氨基酸酸产产 物物信使信使RNA有一定氨基酸排列顺序有一定氨基酸排列顺序的蛋白质的蛋白质实实 质质是遗传信息的转录是遗传信息的转录是遗传信息的表达是遗传信息的表达小飞守角制作小飞守角制作复制、转录和翻译的比较复制、转录和翻译的比较比较项目比较项目复制复制 转录转录 翻译翻译场场 所所 细胞核细胞核 细胞核细胞核细胞质细胞质模模 板板DNA的两条链的两条链DNA的一条链的一条链 mRNA酶酶解旋酶，解旋酶，DNA聚合酶等聚合酶等解旋酶，解旋酶，RNA聚合酶等聚合酶等多种酶多种酶能能 量量 ATP ATPATP原原 料料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸氨基酸氨基酸产产 物物子代子代DNA mRNA 多肽链多肽链碱基配对碱基配对A-T T-AG-C C-GA-U T-AG-C C-GA-U U-AG-C C-G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 CRNA、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6一条多肽链中有氨基酸一条多肽链中有氨基酸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7某某DNA片段所转录的片段所转录的mRNA中中U%28%，A%18%，则个，则个DNA片段中片段中T%和和G%分别占分别占（ ）。）。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)%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小飞守角制作小飞守角制作