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基因指导蛋白质合成2_图文

DNA分子是怎样控制遗传性状的?
现代遗传学认为: 生物的性状是由 基因 控制的

性状是由 蛋白质 物质体现的 DNA(基因)



蛋白质(性状)

电 影 《 侏 罗 纪 公 园 》 片 段

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?

基因指导蛋白质的合成
遗传信息的转录 遗传信息的翻译
密 码 子 与 蛋 白 质 的 关 系

的 结 构 、 分 类 和 作 用

转 录 的 具 体 过 程

练 习 反 馈

翻 译 的 具 体 过 程

练 习 练 习 反 馈

RNA

一 遗传信息的转录
问题1:DNA主要 存在细胞核中,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?

(一)RNA的结构、分类和作用 DNA RNA

脱氧核糖

核糖

?当细胞中只有RNA时,它是遗传物质;当细胞

中含有DNA时,RNA主要是负责DNA遗传信息 的翻译和转录。

比较RNA与DNA结构的不同
比较项目
基本单位 五碳糖 含氮碱基 结构 主要存在部位

DNA
脱氧核苷酸 脱氧核糖

RNA
核糖核苷酸 核糖

A T C G
双链结构
细胞核

A U C G
多为单链结构
细胞质

RNA按功能分:

信使 RNA(mRNA)
RNA 核糖体 RNA(rRNA) 的种类 转运 RNA(tRNA)

mRNA为什么叫做信使RNA?它是谁的信使?
因为它是遗传信息的传递者,所以叫做信使 RNA。它是DNA的信使。 为什么mRNA适于作DNA的信使?
? 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。 ? 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。 ? RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基互补配对原 则”。因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞 质中。

(二) 转录的具体过程

问题2:DNA的 遗传信息是怎样传 给mRNA的呢?

请同学们阅读课本P63的第四自然段和图4-4,然 后完成下列填空。 (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)转录的结果:

DNA的平面结构图

细 胞 核 中

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

DNA 解旋,以一条链为模板合成RNA 细 胞 核 中
DNA的 一条链

A A T C T A T A G

G
游离的核糖核苷酸
(原料)

DNA与RNA的碱基互补配对:A——U; T——A;

C——G;

G—C

细 胞 核 中

A A T C T A T A G
RNA
聚合酶

G

组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来

细 胞 核 中

A A T C T A T A G U U

G

细 胞 核 中

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

G

细 胞 核 中

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

G

细 胞 核 中

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

G

细 胞 核 中

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

G

细 胞 核 中

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

G

细 胞 核 中

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

G

细 胞 核 中

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

G

DNA

细 胞 mRNA 核 G 中

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

DNA上的遗传信息就传递到mRNA上

mRNA在细胞核中合成
细胞核

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

DNA

核孔

细胞质

mRNA通过核孔进入细胞质
细胞核

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

U U A G A U A U C
mRNA

细胞质

(1)转录的定义: 在细胞核中以DNA的一条链为模板,
按碱基互补配对原则原则,合成 mRNA的过程

(2)转录的场所: 细胞核 (3)转录的模板: DNA的一条链 (4)转录的原料: 四种核糖核苷酸(A、G、C、U) (5)转录的条件: 需要酶和ATP (6)转录时的碱基配对: 碱基互补配对原则
(A=U,G=C)

( 7)转录的结果: mRNA

巩固练习
1、DNA的复制和转录有何异同之处?

2、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?( D ) A.2种 4种 B.4种 4种 C.5种 5种 D.8种 5种 3、下列哪一组物质是RNA的组成成分( C ) A.脱氧核糖核酸和磷酸 B.脱氧核糖﹑碱基和磷酸 C.核糖﹑碱基和磷酸 D.核糖﹑嘧啶和核酸

3.DNA分子的解旋发生在___过程中( D ) A.复制 B.转录 C.翻译 D.复制和转录 4.一个DNA分子转录出多少种多少个 mRNA( C ) A.一种一个 B.一种多个 C.多种多个 D.无数种无数个

类别 项目

复制

转录 细胞核 只解有遗传效应的片段 只有DNA的一条链 四种核糖核苷酸
DNA解旋酶、 RNA聚合酶

场所
解旋 模板 原料 酶 能量 碱基 配对 产物

细胞核
完全解旋 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸
DNA解旋酶、DNA聚合酶

ATP A-T C-G T-A G-C 子代DNA

ATP A-U G-C T-A C-G mRNA

二、遗传信息的翻译
转录得到的RNA仍是碱基序列,而不是蛋 白质。那么,RNA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?mRNA 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。

翻译: 遗传学上把以信使RNA为模板,合成具有 一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译。

碱基与氨基酸之间的对应 关系
?DNA和RNA都只含有4种碱基,而组成生

物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是 怎样决定蛋白质的20种氨基酸的?

如果1个碱基决定1个氨基酸,4种碱基能决定多少种氨基酸

4种碱基只能决定4种氨基酸,41=4。
如果2个碱基编码一个氨基酸,最多能编码多少种氨基酸?

二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种,42=16。
如果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20种氨基酸?

三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种,43=64,足够有余。

密码子
密码子 密码子 密码子

U U A G A U A U C
mRNA 密码子:mRNA上决定氨基酸的三个相邻 的碱基。

a、一个密码子只和 一种氨基酸相对应 b、一种氨基酸可以 和多个密码子相对 应 c、两个起始密码 子:AUG、GUG

d、三个终止密码: UAA、UAG、UGA

思考:
当某DNA碱基发生改变,是否一定 会导致生物性状发生改变? 不一定。

因为发生改变的碱基可能有以下两 种情况: 1、该碱基位于DNA无效片段上;
2、该碱基改变后形成的密码子与原 来的密码子决定同一种氨基酸

解决课文P65 1.AUG GAA GCA UGU CCG AGC AAG CCG
对应的氨基酸序列为: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。

2.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子,这一事实 说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系, 或者生物都具有相同的遗传语言,或者生命在本质上是 统一。

3.从密码的简并性我们能认识到;如果密码子中的一个 碱基发生变化,可能影响到蛋白质氨基酸的种类,也 有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化(GAU→GAC 都决定天冬氨酸),这就保证了生物遗传的相对稳定 性,又使生物出现变异,从而促进生物的发展进化 。

tRNA——“搬运工”
天门冬 酰氨

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----核糖体”上?

每种tRNA只能识别并转运 一种特定的氨基酸!

C U A
反密码子 与密码子相互配对,转运的氨 基酸由配对的密码子决定

一共有多少种tRNA? 决定氨基酸的密码子有61种, 所以tRNA 有61种

亮氨酸

天冬氨酸

异亮氨酸

氨基酸(原料) 转运 RNA(tRNA)
(运载工具)

C U A

tRNA的一端运载着氨基酸
亮氨酸 天冬氨酸

A A U

C U A
反密码子

核糖体
U U A G A U A U C
mRNA 与核糖体结合

缩合

U U A G A U A U C
两个氨基酸分子缩合

U U A G A U A U C

一个个氨基酸分子缩合成链状结构

U U A G A U A U C
tRNA离开,再去转运下一个氨基酸

U U A G A U A U C

以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的多肽链

翻译的具体过程:
1.翻译的场所: 核糖体

2.翻译时的模板: mRNA
3.翻译的原料: 游离的氨基酸 4.翻译的条件: 酶,ATP、模板、原料 5.翻译的工具: tRNA

6.翻译的产物: 蛋白质

从基因的表达过程可以看出:
DNA(基因)中脱氧核苷酸的排列顺序决定 了信使RNA中 核糖核苷酸/密码子的排列顺 序,进而决定 氨基酸 的排列顺序, 最终决定了 的结构和功能 蛋白质 特异常。

练习反馈:
1、课本思考与讨论 2、比较转录与翻译的不同之处

3、据基因控制蛋白质合成过程遗传信息的传递的规律,填 写下表:
DNA双链

T T
U G

信使RNA
转运RNA 氨基酸

2、按图4-6所示的正在合成的肽链 的氨基酸序列是: 甲硫氨酸—组氨酸—色氨酸—精氨 酸—半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸

阶段 项目

转录
在细胞核中,以DNA的一 条链为模板合成mRNA的过 程。 细胞核 DNA的一条链 DNA→mRNA

翻译
以信使RNA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

定义

场所 模板 遗传信息传 递的方向 原料 产物 实质

信使RNA
mRNA→蛋白质

含A、U、C、G的4种核 糖核苷酸
信使RNA

合成蛋白质的20种氨基 酸
有一定氨基酸排列顺序的多肽, 进一步加工为蛋白质 是遗传信息的表达

是遗传信息的转录

DNA双 链

G

T
A
A U

A

C
C

T U
A

信使 RNA 转运 RNA 氨基酸

G

组氨酸

1.翻译的起始码有: 2 个, 终止码有: 3 个 2.决定氨基酸的密码子 61 3.翻译时的碱基配对: 种。

A U C G mRNA ─┴─┴─┴─┴─ t RNA ─┴─┴─┴─┴─ U A G C

4.肽链由各相邻的氨基酸通过 肽键 连接形成。

5.翻译的条件:酶,ATP、模板、原料

思考和讨论
1、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什 么?

? 根本原因:DNA分子上的脱氧核苷酸的 排列顺序不同。 ? 直接原因:氨基酸的种类,数目和排列顺 序不同,肽链的空间结构不同。

DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者 之间有何数量关系?
n 翻译 3n 转录 信使RNA 蛋白质

3n
3n DNA

? DNA的碱基数:mRNA的碱基数:密码子:蛋白质 中氨基酸数=6n:3n:n:n。 (6:3:1:1) ? 说明:因为基因中存在又终止密码子等片段,实际上基 因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目 小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。

2、某一多肽链共有100个氨基酸,则控制 合成该肽链的基因中的碱基数至少有
A、600 B、300 C、297 D、594

基因碱基:信使RNA碱基:氨基酸数目=== (双链) (单链)

6

3



1

真核细胞中复制、转录、翻译的比较

DNA复制

转录
生长发育过程 细胞核

翻译
生长发育过程

时间 场所 模板
原料 酶

细胞分裂间期
细胞核

细胞质
mRNA为模板 二十种氨基酸 特定的酶等 ATP mRNA与tRNA配对 A-U, G-C 多个特定氨基酸顺序的 蛋白质

DNA的两条链均为模板 基因的一条链为模板 四种脱氧核苷酸 DNA聚合酶等 ATP A-T、G-C 半保留复制 边解旋边复制 2个子代DNA分子 四种核糖核苷酸 RNA聚合酶等 ATP A-U、T-A G-C ,C-G 边解旋边转录 1个信使RNA

能量 原则 特点
产物

(遗传信息)

(遗传密码)

(生物性状)

3、已知一段信使RNA上有12个A和G,该信使 RNA上共有30个碱基,那么转录成信使RNA的 这一段DNA分子中应有C和T( ) A、12 B、18 C、24 D、30

4、一个双链DNA分子中碱基A占30%,其转录 成的信使RNA上的U为35%,则信使RNA上的 碱基A为( ) A、30% B、35% C、40% D、25%

5、根据蛋白质中遗传信息传递规律,填写表 中空白并回答问题 A链 DNA双链 C A B链 G T C链 信使RNA A U D链 转运RNA G A G
氨基酸

丙氨酸

1、丙氨酸的密码子是 GCA ,决定合成该氨基 酸的DNA上的碱基是 CGT 。 2、第二个氨基酸是 UGC半胱氨酸 ,(查密码表) 3、 A 链为转录的模板链,遗传密码子存 在于 C 链上。