基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成.pptVIP

第4章 基因的表達,基因,基因控制生物性狀,基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，叫基因的表達。,問題：基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成呢？,第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,1.DNA主要存在哪里？ 2.蛋白質(zhì)在哪里合成？,DNA,主要在細胞核,蛋白質(zhì)的合成,在細胞質(zhì)(核糖體)進行,指導(dǎo),通過RNA,問題：,2、為什么RNA適于做DNA的信使呢？,1、DNA在細胞核中，而蛋白質(zhì)合成是在細胞質(zhì)中進行的，兩者如何聯(lián)系起來的呢？,如何解讀DNA的信息呢？,遺傳信息的轉(zhuǎn)錄,1、RNA與DNA的區(qū)別,核糖,脫氧核糖,P,脫氧 核糖,含氮堿基,DNA與RNA的基本組成單位,A 腺嘌呤 G 鳥嘌呤 C 胞嘧啶 U 尿嘧啶,A 腺嘌呤 G 鳥嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶,4種核糖核苷酸,4種脫氧核糖核苷酸,RNA 的種類,信使 RNA mRNA,核糖體 RNA rRNA,轉(zhuǎn)運 RNA tRNA,2、RNA的類型,信使RNA（m RNA）：轉(zhuǎn)錄遺傳信息，翻譯的 模板，即傳遞遺傳信息的作用。,轉(zhuǎn)運RNA （t RNA ）：識別密碼子，運輸特定 氨基酸，呈三葉草型結(jié)構(gòu)。,核糖體RNA （r RNA ）：核糖體的組成成分。,為什么RNA適于做DNA的信使呢？,RNA也是由基本單位核苷酸連接而成，由核糖、磷酸、堿基共同組成核苷酸，它也能儲存遺傳信息。,在RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補配對原則”，因RNA中沒有T，DNA中沒有U，所以當RNA與DNA有關(guān)系時，U與A配對。,RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。,3、RNA適于做DNA的信使的原因：,DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的呢？,小飛守角制作,1、DNARNA如何轉(zhuǎn)錄，特點是什么？,問題：,2、DNA的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄嗎？,3、DNA鏈完全解開嗎？,4、在轉(zhuǎn)錄過程中堿基互補配對原則有什么特殊情況？,4、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄,DNA,游離的核糖核苷酸,1、DNA解旋，堿基暴露,2、游離的核糖核苷酸與DNA隨機碰撞，氫鍵結(jié)合,3、連接成mRNA。,RNA 聚合酶,形成mRNA鏈，DNA上的遺 傳信息就傳遞到mRNA上,mRNA,DNA,細胞質(zhì),細胞核,DNA,4、mRNA釋放，DNA雙鏈恢復(fù),轉(zhuǎn)錄過程中遺傳信息的流動方向：,DNA mRNA,基因中脫氧核苷酸的序列決定著mRNA中核糖核苷酸的序列,轉(zhuǎn)錄的過程,轉(zhuǎn)錄小結(jié)： 場所： 模板： 原料： 條件： 原則： 產(chǎn)物,主要在細胞核,DNA的一條鏈,4 種核糖核苷酸,遵循堿基互補配對原則 （A=U,T=A; G=C,C=G）,轉(zhuǎn)錄：在細胞核內(nèi)以DNA的一條鏈為模板按照堿基互補配對原則合成RNA的過程。,RNA聚合酶、能量（ATP）,主要是細胞核,邊解旋邊轉(zhuǎn)錄,只有DNA的一條鏈,四種核糖核苷酸,RNA聚合酶,ATP,A-U G-C T-A C-G,RNA,主要是細胞核,邊解旋邊復(fù)制,DNA的兩條鏈,四種脫氧核苷酸,DNA解旋酶、DNA聚合酶,ATP,A-T C-G T-A G-C,子代DNA,遺傳信息的翻譯,1、概念：,游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。,問題： 轉(zhuǎn)錄得到的RNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，RNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？,mRNA：,堿基的數(shù)量,排列順序,種類,蛋白質(zhì)：,氨基酸的數(shù)量,排列順序,種類,決定,決定,決定,?種,?種,4種,20種,討論：至少要多少個堿基的不同排列順序才能夠 決定20種不同的氨基酸？,一個堿基決定一個氨基酸，41 = 4,二個堿基決定一個氨基酸，42 = 16,三個堿基決定一個氨基酸，43 = 64,2、堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系,3、密碼子,密碼子：mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的 堿基,1、一種氨基酸可以和多個密碼子相對應(yīng) 2、一個密碼子只和一種氨基酸相對應(yīng) 3、三個終止密碼： UAA、UAG、UGA 4、氨基酸的種類:20種 密碼子的種類:64種,起始密碼子：2種（AUG、GUG），是翻譯第一個氨基酸的密碼 終止密碼子：3種（UAA、UGA、UAG），不編碼氨基酸，是翻譯終止的信號。 普通密碼子 編碼20種氨基酸的密碼子共61種。一種氨基酸可能有幾種密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼的簡并。如UUU、UUC、UUA、UUG都翻譯成苯丙氨酸。,密碼子的種類,1、簡并性：一種氨基酸可以有兩種以上的密碼子。,在一定程度上能防止由于堿基的改變而導(dǎo)致的遺傳信息的改變。,2、通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子。,遺傳密碼的特性：,4、tRNA把氨基酸運送到核糖體上的“搬運工”,（1）tRNA上的種類很多，每種tRNA只能識別并運送一種氨基酸。 （2）tRNA的分子結(jié)構(gòu)很特別：其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端是反密碼子用于與mRNA上的密碼子互補配對的3個堿基。,天冬 氨酸,異亮 氨酸,轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)：分子結(jié)構(gòu)呈三葉草形，其“葉柄”端能與一個特定的氨基酸結(jié)合，“葉片”端有三個特殊的堿基稱為“反密碼子”，能與mRNA上的“密碼子”相識別。反密碼子的種類：61種。,5、遺傳信息、密碼子、反密碼子區(qū)別 位置不同。遺傳信息位于DNA分子的基因上，密碼子位于 mRNA 上，反密碼子位于 tRNA 上。這里要注意的是， DNA 分子上并不是所有片段都代表著遺傳信息，非基因上的脫氧核苷酸的排列不含遺傳信息。, 作用不同。遺傳信息決定著mRNA上密 碼子的排序, 密碼子決定著氨基酸的種類, tRNA 上的反密碼子識別密碼子，則保證了tRNA準確的運載相應(yīng)的氨基酸。 不同的生物個體具有不同的基因遺傳信息,合成不同的mRNA ，但共用一套密碼子與反密碼子，因此不同生物的密碼子、反密碼子和tRNA 的種類是相同的。,6、遺傳信息、密碼子、反密碼子的聯(lián)系 遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序，通過轉(zhuǎn)錄，使遺傳信息傳遞到mRNA的核糖核苷酸的排列順序上。, mRNA的密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸排列順序，反密碼子則起到翻譯的作用。,遺傳信息、遺傳密碼和反密碼子,7、翻譯的過程,（1）mRNA進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1,7、翻譯的過程,（2）攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方式進入位點2,（3）甲硫氨酸通過與組氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點2的tRNA上,7、翻譯的過程,（4）核糖體讀取下一個密碼子，原占據(jù)位點1的tRNA離開核糖體，占據(jù)位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成。重復(fù)步驟（2）、（3）、（4），直至核糖體讀取到mRNA的終止密碼,7、翻譯的過程,ABD,轉(zhuǎn)錄和翻譯,ACUGGAUC U,mRNA,轉(zhuǎn)錄,翻譯,蛋白質(zhì),mRNA （遺傳密碼）,ACU GGA UCU,DNA雙鏈,ACTGGATC T TGACC TAGA,tRNA （反密碼子）,UGA CCU AGA,小飛守角制作,翻譯小結(jié)：,場所：,產(chǎn)物：,模板：,原料：,條件：,細胞質(zhì)（核糖體）,mRNA,多肽鏈,氨基酸,ATP、酶,、轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）,堿基互補配對：,GC、CG、UA、AU,遺傳信息流動：,翻譯：在核糖體上，以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。,（2012新課標）1、同一物種的兩類細胞各產(chǎn)生一種分泌蛋白，組成這兩種蛋白質(zhì)的各種氨基酸含量相同，但排列順序不同。其原因是參與這兩種蛋白質(zhì)合成的（ ） A.tRNA種類不同 B.mRNA堿基序列不同 C.核糖體成分不同 D.同一密碼子所決定的氨基酸不同,【解析】細胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)過程中，tRNA種類和核糖體成分是相同的，A、C項錯誤；直接決定氨基酸順序的是mRNA堿基序列，mRNA堿基序列不同，合成的氨基酸順序也不同，B項正確；同一密碼子決定的氨基酸是相同的，D項錯誤。,B,（2010天津）2.根據(jù)表中的已知條件，判斷蘇氨酸的密碼子是（ ） A. TGU B. UGA C. ACU D. UCU,C,【解析】mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基稱作1個密碼子。據(jù)表，mRNA的密碼子和tRNA上的反密碼子互補配對，可推知mRNA的密碼子最后的堿基為U；DNA的一條鏈為TG，另一條鏈為AC，若DNA轉(zhuǎn)錄時的模板鏈為TG鏈，則mRNA的密碼子為ACU，若DNA轉(zhuǎn)錄時的模板鏈為AC鏈，則mRNA的密碼子為UGU。,小飛守角制作,（2013全國新課標）1、關(guān)于蛋白質(zhì)生物合成的敘述，正確的是（ ） A一種tRNA可以攜帶多種氨基酸 BDNA聚合酶是在細胞核中合成的 C反密碼子是位于mRNA上相鄰的三個堿基 D線粒體中的DNA能控制某些蛋白質(zhì)的合成,D,一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成。,8、提高翻譯的速率,（2013浙江卷）3某生物基因表達過程如圖所示。下列敘述與該圖相符的是 ( ) A在RNA聚合酶作用下DNA雙螺旋解開 BDNA-RNA雜交區(qū)域中A應(yīng)與T配對 CmRNA翻譯只能得到一條肽鏈 D該過程發(fā)生在真核細胞中,A,（2012安徽）5圖示細胞內(nèi)某些重 要物質(zhì)的合成過程，該過程發(fā)生 在（ ） A真核細胞內(nèi)，一個mRNA分子上 結(jié)合多個核糖體同時合成多條肽鏈 B原核細胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄促使mRNA 在核糖體上移動以便合成肽鏈 C原核細胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄還未結(jié)束便啟動遺傳信息的翻譯 D真核細胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄的同時核糖體進入細胞核啟動遺傳信息的翻譯,【解析】圖示過程為轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一時間同一地點進行，故為原核生物的基因表達過程，故A、D錯，轉(zhuǎn)錄是核糖體沿mRNA移動，故B錯，選C。,C,“漢水丑生的生物同行”超級群大型公益活動：歷年高考題PPT版制作。本課件為公益作品，版權(quán)所有，不得以任何形式用于商業(yè)目的。2012年1月15日，漢水丑生標記。,下圖為真核細胞中合成蛋白質(zhì)的示意圖（f代表4個核糖體），下列說法不正確的是（ ） Aa為mRNA，b、c、d、e可為多肽 B最終合成的b、c、d、e在結(jié)構(gòu)上各不相同 C合成a的場所主要在細胞核 D該圖表明少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì),B,細胞核,細胞質(zhì)的核糖體,DNA的一條鏈,信使RNA,四種核糖核苷酸,20種氨基酸,特定的酶和ATP,RNA,特定氨基酸順序的多肽鏈,DNA的一條鏈與mRNA配對,mRNA與tRNA配對,（2011江蘇）7關(guān)于轉(zhuǎn)錄和翻譯的敘述，錯誤的是( ) A轉(zhuǎn)錄時以核糖核苷酸為原料 B轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶能識別DNA中特定堿基序列 CmRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質(zhì) D不同密碼子編碼同種氨基酸可增強密碼的容錯性,C,3、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較,應(yīng)用指南 1對細胞結(jié)構(gòu)生物而言，DNA復(fù)制發(fā)生于細胞分裂過程中，而轉(zhuǎn)錄和翻譯則發(fā)生于細胞分裂、分化以及生長等過程。 2DNA中含有T而無U，而RNA中含有U而無T，因此可通過放射性同位素標記T或U，研究DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄過程。 3在翻譯過程中，一條mRNA上可同時結(jié)合多個核糖體，可同時合成多條多肽鏈，但不能縮短每條肽鏈的合成時間。 4.同一個體不同細胞核所含的基因是相同的，但是所表達的基因不一定相同，所以不同細胞中的mRNA和蛋白質(zhì)種類不一定相同。,5.真核生物與原核生物在轉(zhuǎn)錄和翻譯存在時間與空間的差異：原核生物轉(zhuǎn)錄發(fā)生的場所即是翻譯發(fā)生的場所，并且轉(zhuǎn)錄和翻譯可以同時進行，這種情況也可以發(fā)生在真核生物的線粒體和葉綠體；真核生物的核基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在核內(nèi)，翻譯則發(fā)生在細胞質(zhì)內(nèi)的核糖體上。 6.從核糖體上脫離下來的只是多肽鏈，分泌蛋白的多肽鏈還要在相應(yīng)的細胞器(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體)內(nèi)加工，最后才形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，但不能認為原核生物缺少上述兩種細胞器就不能進行對多肽的加工(例如空間結(jié)構(gòu)可在細胞質(zhì)中形成)。,D,“漢水丑生的生物同行”超級群大型公益活動：歷年高考題PPT版制作。本課件為公益作品，版權(quán)所有，未經(jīng)允許不得擅自修改或用于任何形式的商業(yè)用途。2012年1月15日，漢水丑生標記。,【解析】分析圖可知，甲圖以DNA兩條單鏈均為模板，而乙以一條鏈為模板，且產(chǎn)物是一條鏈，確定甲圖表示DNA復(fù)制，乙圖表示轉(zhuǎn)錄。A，轉(zhuǎn)錄不是半保留方式，產(chǎn)物是單鏈RNA；B，真核細胞的DNA復(fù)制可以發(fā)生在細胞核、線粒體及葉綠體中；C，DNA復(fù)制過程解旋需要解旋酶，轉(zhuǎn)錄時需要的RNA聚合酶具有解旋的功能；D，項一個細胞周期DNA只復(fù)制一次，但要進行大量的蛋白質(zhì)合成，所以轉(zhuǎn)錄多次發(fā)生。,“漢水丑生的生物同行”超級群大型公益活動：歷年高考題PPT版制作。本課件為公益作品，版權(quán)所有，未經(jīng)允許不得擅自修改或用于任何形式的商業(yè)用途。2012年1月15日，漢水丑生標記。,DNA的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)6n : 3n : n。,4、DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關(guān)系？,說明：因為基因轉(zhuǎn)錄的mRNA中存在有終止密碼子等片段，實際上基因（DNA）上所含有的堿基數(shù)要大于6n,或氨基酸數(shù)目小于n。因此一般題目中帶有“至少”或“最多”字樣。,n,DNA,3n,3n,3n,轉(zhuǎn)錄,翻譯,一條多肽鏈中有氨基酸1000個，則作為合成 該多肽的模板信使RNA和用來轉(zhuǎn)錄信使