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基因指导蛋白质的合成(获奖课件)

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第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成

电 影 《 侏 罗 纪 公 园 》 中 恐 龙 复 活 的 场 景 问题一: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DNA,使恐龙复活呢?
问题二:如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活,你认为主要 要解决什么问题?

第 四 章 的 章 图

请同学们阅读章图中的文字和图解,你们看懂 了什么,又产生了哪些问题。

肤色 有遗传效应的DNA片段 控制生物性状 在染色体上呈线性排列 眼皮单双 血型

基因

基因控制生物性状
指导 合成

体现者 蛋白质

基因指导蛋白质合成的过程,叫基因的表达。 问题:基因是怎样指导蛋白质的合成呢?

第1节 基因指导蛋白质的合成

1.DNA主要存在哪里? 2.蛋白质在哪里合成?

DNA 主要在 细胞核

指导 媒 介 RNA

蛋白质的合成

在细胞质(核 糖体)进行

问题:

1、DNA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? 2、为什么RNA适于做DNA的信使呢?

一、RNA的概述
1、RNA与DNA的区别

比较RNA与DNA结构的不同 比较项目 DNA 通常双螺旋结构 脱氧核苷酸 脱氧核糖 ATCG
遗传信息的储存、传递、 表达

RNA 一般单链结构 核糖核苷酸 核 糖 AUCG

结 构 基本单位 五碳糖
含氮碱基 功能

主要存在部位

细胞核

细胞质

2、RNA的类型

信使 RNA—— mRNA
RNA的种类 核糖体 RNA—— rRNA 转运 RNA—— tRNA

3、RNA的功能
信使RNA(m RNA):转录遗传信息,翻译的 RNA:某些生物的遗传物 模板,即传递遗传信息的作用 质,某些RNA还具有生物 催化作用 转运RNA (t RNA ):识别密码子,运输特定 氨基酸,呈三叶草型结构

核糖体RNA (r RNA ):核糖体的组成成分
RNA还具有其他的功能吗?

4、RNA适于做DNA的信使的原因:
⑴它也是由基本单位——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 存遗传信息。 ⑵在RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基互 补配对原则”,因RNA中没有T,DNA中没有U, 所以当RNA与DNA有关系时,DNA中的A与只能 与RNA中的U配对。 ⑶RNA一般是单链,而且比DNA短,因此能 够通过核孔,从细胞核转移到细胞质中。 DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢?

二、转录
1、转录的概述 ⑴转录的定义:___________ ⑵转录的场所:___________ ⑶转录的模板:___________ ⑷转录的原料:___________ ⑸转录的条件:___________ ⑹转录时的碱基配对_________ ⑺转录的产物:___________
(8)遗传信息传递的方向:_____

在细胞核中,以DNA的一条链为模板, ⑴转录的定义: 合成RNA的过程(DNA---RNA )

⑵转录的场所:主要在细胞核 ⑶转录的模板:DNA分子的一条链 ⑷转录的原料:四种核糖核苷酸 ⑸转录的条件:模板、原料、能量、酶 ⑹转录时的碱基配对:
G-C、C-G、T-A、A-U DNA A T C G U A G C
mRNA

mRNA ⑺转录的产物:

RNA

(8)遗传信息的传递方向:DNA

2、转录的过程

A A T C A A T A G U U

G
游离的核糖核苷酸

A A T C A A T A G U U
RNA 聚合酶

G

A A T C A A T A G U U

G

A A T C A A T A G U U

G

A A T C A A T A G U U A

G

A A T C A A T A G U U A G

G

A A T C A A T A G U U A G U

G

A A T C A A T A G U U A G U U

G

A A T C A A T A G U U A G U U A

G

A A T C A A T A G U U A G U U A U

G

A A T C A A T A G U U A G U U A U C

G
小飞守角制作

A A T C A A T A G U U A G U U A U C

mRNA G

A A T C A A T A G

mRNA

思考与讨论:
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、转录成的RNA的碱基序列,与作为模板 的DNA单链的碱基序列有哪些关系?与该 DNA的另一条链的碱基 序列有哪些异同?

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小结:
复 制 转 录
个体生长发育的整个过程 主要在细胞核 只解有遗传效应的片段

时 场 解 模 原

间 所 旋 板 料

细胞分裂的间期 主要在细胞核 完全解旋 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸 解旋酶 ATP
A—T C—G T—A G—C

只有DNA的一条链
四种核糖核苷酸 解旋酶 RNA聚合酶

酶 能 量

DNA聚合酶

ATP
A—U G—C T—A C—G

碱基配对 产 物

子代DNA

mRNA、tRNA、rRNA

细胞核 A U A U T A C G T A mRNA A U T A A U G C

翻 译:

核孔

细胞质

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。 ( mRNA ---蛋白质 )

三、遗传信息的翻译
1、遗传密码(密码子)
思考: 组成蛋白质的氨基酸: 20种 信使RNA的碱基: 4种 4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢? 假设: 如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种 4 16 如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种 如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定_ 64 __种

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,即密码子

密码子: 信使RNA上的3个相邻的碱基
密码子 密码子 密码子

U U A G A U A U C
mRNA
决定氨基酸的密码子共有多少种? 氨基酸有多少种?

密 码 子 表

U U A G A U A U C
mRNA

遗传密码的特性

⑴遗传密码共64种,能决定氨基酸的遗传密码只 有61种。有3种终止密码(UAA、UAG、UGA)没有 对应的氨基酸;有2种起始密码(AUG、GUG)有对 应的氨基酸。 ⑵特异性:一个密码子决定一个特定的氨基酸。

⑶简并性:一个氨基酸可有多个密码子来决定。

⑷通用性:地球上几乎所有的生物共用一套密码子。

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2、反密码子

甲硫氨酸



U A C
反密码子 反密码子:在tRNA上,与mRNA 上的密码子互补配对的三个相邻碱 基

转运RNA(tRNA)

甲硫氨酸 一种tRNA只能转运一种氨基酸
一种氨基酸可以有多种tRNA来转运

U A C
反密码子

A U G G A U A U C
mRNA
核糖体
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3、翻译的过程 肽键 -H2O
甲硫氨 酸

组氨酸


核糖体



G U G

U A C A U G C A C A U C C A C

甲硫氨酸

组氨酸





U A C G U G A U G C A C U G G C A C

精氨酸

甲硫氨酸

组氨酸

?? G C A




G U G A U G C A C U G G C G U UA A
mRNA 和肽链被释放到细胞质中。

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小结: 场所: 细胞质中的核糖体 mRNA 模板: 原料: 氨基酸 条件:ATP、酶 、转运RNA(tRNA) 产物:多肽链 碱基互补配对: G-C、C-G、U-A、A-U 遗传信息流动: mRNA
蛋白质

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转 录 定 义 场 所 模 板 信息传递 的方向
原 料 产 物
在细胞核中,以DNA 的一条链为模板合成 mRNA的过程 主要在细胞核 DNA的一条链 DNA→mRNA 游离的四种核糖核苷酸 RNA

翻 译
在核糖体中,以mRNA为 模板,合成具有一定氨基 酸顺序的蛋白质的过程 细胞质的核糖体 信使RNA mRNA→蛋白质 20种氨基酸 多肽链

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四、复制、转录和翻译的比较
比较项目 场 所 模 板 复制
细胞核 DNA的两条链 解旋酶 DNA聚合酶 ATP 4种脱氧核苷酸 子代DNA A-T G-C T-A C-G

转录
主要在细胞核 DNA的一条链 解旋酶 RNA聚合酶 ATP 4种核糖核苷酸 mRNA A-U G-C T-A C-G

翻译
核糖体 mRNA 合成酶 ATP 氨基酸 多肽链 A-U G-C U-A C-G
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能 量 原 料 产 物

碱基配对

五、相关计算
DNA
转 录

A—C—T—G— G—A—T—C —T T—G—A—C— C—T—A—G —A
3个碱基

6 个碱基

mRNA
翻 译

A—C—U—G—G—A—U—C —U
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
肽键 肽键 1个氨基酸

蛋白质

注意:常常与蛋白质中的计算 相联系来考察

蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系

1、如果某蛋白质中有n个氨基酸,则指导该 蛋白质合成的mRNA的碱基数目为 3n ,

控制该蛋白质合成的DNA(基因)中的碱基 数目为 6n 。

1∶3∶6 比例是_________

例1:一条多肽链中有氨基酸1000个,则作为合成 该多肽的模板信使RNA和用来转录信使RNA 的DNA分子分别至少要有碱基多少个[ C ] A.3000个和3000个 B.1000个和2000个 C.3000个和6000个 D.2000个和4000个
基因中碱基数:mRNA中碱基数:蛋白质中氨基酸数 6 : 3 : 1

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例2:某基因中含有1200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 ( B ) A.198个 B.199个 C.200个 D.201个

基因中碱基数:mRNA中碱基数:蛋白质中氨基酸数 6 : 3 : 1

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课堂练*
1.DNA复制、转录、翻译分别形成[ A.DNA、RNA、蛋白质 B.RNA、DNA、多肽 C.RNA、DNA、核糖体 D.RNA、DNA、蛋白质

A

]

2.遗传密码位于[ D ] A.蛋白质分子上 B.DNA分子上 C.RNA分子上 D.信使RNA分子上

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3.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DNA模板链上相应的 三个碱基的顺序应为[ D ] A.UAC B.AUG C.ATG D.TAC 4.一个转运RNA的3个碱基为CGA,此RNA 运载的氨基酸是 [ D ] A.酪氨酸(UAC) B.谷氨酸(GAG) C.精氨酸(CGA) D.丙氨酸(GCU)
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5.某DNA片段所转录的mRNA中U%=28%, A%=18%,则个DNA片段中T%和G%分别占

A. 46%,54% C.27%,23%

B.23%,27% D.46%,27%

B

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6.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:
DNA 双链 mRNA

G C
C G C

C G G C
精氨酸

T A A U A
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tRNA 氨基酸
密码子

G

7、一条多肽链上有氨基酸300个,则作为合成该多肽链 模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要 有碱基多少个? A.300;600 B.900;1800 C.900;900 D.600;900 8、某生物基因单链的一段是┅G–C–A–G–A–C–A–A–A┅ 若以此链为模板,经转录翻译形成的多肽链上所对应 的氨基酸顺序是 ①苯丙氨酸UUU; ②天冬氨酸GAC; ③亮氨酸CUG; ④赖氨酸AAA; ⑤精氨酸CGU; ⑥丙氨酸GCA A.①③⑤ B.⑥②④ C.②④⑥ D.⑤③①

9、在人体中,由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共 A.2种 B.4种 C.5种 D.6种 10、DNA分子的基本功能是遗传信息的 A.贮存和表达 B.传递和表达 C.贮存和传递 D.转录和翻译 11、某种蛋白质中含200个氨基酸,在控制此蛋白质合成 的DNA中,最少应有( )个脱氧核苷酸 A.1200 B.600 C.400 D.200 12、DNA复制,转录和翻译后所形成的产物分别是 A.DNA,RNA,蛋白质 B.DNA,RNA和氨基酸 C.RNA,DNA和核糖 D.RNA,DNA和蛋白质

13、某信使RNA中有碱基40个,其中C+U为15个,那么转录 此RNA的DNA中G+A为 A.15 B.25 C.30 D.40 14、某DNA分子片段中碱基为2400对,则由此片段所控制 合成的多肽链中,最多有氨基酸( )种 A.800 B.400 C.200 D.20 15、已知tRNA一端的三个碱基是CUA,则此tRNA运载的氨 基酸是 A.亮氨酸 B.天冬氨酸 C.丙氨酸 D.缬氨酸

16、在胰蛋白质酶合成过程中,决定它性质的根本因素是 A.mRNA B.tRNA C.DNA D.核糖体

17、骨骼肌细胞中合成mRNA 及多肽链的场所分别是 A .细胞质与细胞核 B .细胞核与线粒体

C .内质网与核糖体

D .细胞核与核糖体

18、mRNA上的64种密码子能编码几种氨基酸

A .64种

B .61种

C.59种

D .20种

19、参与分泌蛋白合成的细胞结构有(多选) A 细胞核 E 中心体 B 线粒体 F 内质网 C 高尔基体 D 核糖体

20、下列哪一项不可能是遗传密码 A. ATC B. UUC C. CAG

C GGC D.

21、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

22.如右图为人体内蛋白质合成 的一个过程。据图分析并回答 问题: (1)图中所示属于基因控制蛋白 质合成过程中的______步骤, 翻译 该步骤发生在细胞的 核糖体 ______ 部分。
tRNA (2)图中Ⅰ是______。按从左到右 次序写出Ⅱ ______内mRNA区段 核糖体 所对应的DNA碱基的排列顺序 TGATTCGAA 。 (3)该过程不可能发生在[ C]

A.神经细胞 B.肝细胞 C.成熟的红细胞 D.脂肪细胞




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