41基因指導蛋白質(zhì)的合成學習課程

1、 4.1 4.1 基因指導蛋白質(zhì)的合成基因指導蛋白質(zhì)的合成第四章基因的表達第四章基因的表達蛋白質(zhì)是生命活動的蛋白質(zhì)是生命活動的_者和者和_者者性狀的形成離不開性狀的形成離不開_(_(特別是酶特別是酶) )的作用的作用_控制生物體的性狀基因_蛋白質(zhì)_來_性狀！體現(xiàn)承擔蛋白質(zhì)基因通過指導的合成控制第1頁/共36頁第一頁，編輯于星期五：四點 五十七分。參考資料：蛋白質(zhì)首先在細胞質(zhì)的核糖體合成，根據(jù)相關(guān)資料顯示，DNA分子的直徑為2nm，核糖體的直徑為23nm，細胞核核孔的直徑為0.9nm。問題：細胞核中問題：細胞核中DNADNA上的基因在指導細胞質(zhì)中蛋白上的基因在指導細胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成過程中，是質(zhì)

2、的合成過程中，是DNADNA出來還是核糖體進去？出來還是核糖體進去？基因蛋白質(zhì)性狀DNADNA和蛋白質(zhì)的基本組成單位分別是什么？和蛋白質(zhì)的基本組成單位分別是什么？第2頁/共36頁第二頁，編輯于星期五：四點 五十七分。19551955年科學家曾用洋蔥根尖和變形蟲為材年科學家曾用洋蔥根尖和變形蟲為材料進行實驗：料進行實驗：實驗一實驗一如果加入如果加入RNARNA酶酶分解分解細胞中的細胞中的RNARNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)合成停止合成停止如果再如果再加入同種加入同種RNARNA又可又可重新合成重新合成一定一定數(shù)量的蛋白質(zhì)數(shù)量的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的合成與RNA有關(guān)。第3頁/共36頁第三頁，編輯于星期五：四點 五十七

3、分。實驗二：實驗二：19551955年年拉斯特的變形蟲及重組變形蟲實驗拉斯特的變形蟲及重組變形蟲實驗RNA先出現(xiàn)在細胞核，隨后出現(xiàn)在細胞質(zhì)中第4頁/共36頁第四頁，編輯于星期五：四點 五十七分。比較項目比較項目DNADNARNARNA基本單位基本單位五碳糖五碳糖含氮堿基含氮堿基結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)主要存在部位主要存在部位DNA,RNA DNA,RNA 的主要區(qū)別的主要區(qū)別脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖A T C GA U C G多為雙鏈結(jié)構(gòu)多為單鏈結(jié)構(gòu)細胞核細胞質(zhì) RNARNA一般是一般是_鏈，而且比鏈，而且比 DNA DNA 短，因此能夠通過短，因此能夠通過_，從，從_轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到_中。中。單核孔細胞

4、核細胞質(zhì)RNA是由核苷酸連接而成，跟DNA一樣能儲存遺傳信息。為什么RNA適合作DNA的信使呢？第5頁/共36頁第五頁，編輯于星期五：四點 五十七分。信使信使RNARNA： 遺傳信息傳遞的媒介。遺傳信息傳遞的媒介。核糖體核糖體RNARNA： 與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體。與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體。轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNARNA： 轉(zhuǎn)運氨基酸的工具。轉(zhuǎn)運氨基酸的工具。三種三種RNARNA的比較的比較第6頁/共36頁第六頁，編輯于星期五：四點 五十七分。DNADNA的遺傳信息是怎么傳給的遺傳信息是怎么傳給mRNAmRNA的？的？第7頁/共36頁第七頁，編輯于星期五：四點 五十七分。1963年年Marmur和和Doty采采用

5、侵染枯草桿菌的噬菌體用侵染枯草桿菌的噬菌體SP8為材料進行實驗。為材料進行實驗。SP8的的DNA分子由兩條在分子由兩條在堿基組成上很不平均的鏈堿基組成上很不平均的鏈構(gòu)成。其中一條鏈富含嘌構(gòu)成。其中一條鏈富含嘌呤，另一條互補鏈則富含呤，另一條互補鏈則富含嘧啶。因為嘌呤比嘧啶重，嘧啶。因為嘌呤比嘧啶重，因此富含嘌呤的因此富含嘌呤的“重重”鏈與鏈與富含嘧啶的富含嘧啶的“輕輕”鏈在加熱鏈在加熱變性后可用密度梯度離心的變性后可用密度梯度離心的方法分開。方法分開。實驗三：實驗三：第8頁/共36頁第八頁，編輯于星期五：四點 五十七分。實驗者在用實驗者在用SP8侵染侵染枯草桿菌后，從枯草枯草桿菌后，從枯草桿菌

6、中分離出桿菌中分離出RNA，分別與分別與DNA的重鏈和的重鏈和輕鏈混合輕鏈混合并緩慢冷卻。他們發(fā)并緩慢冷卻。他們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)SP8侵染后形成的侵染后形成的RNA只跟只跟DNA的重鏈的重鏈形成形成DNARNA的的雜合分子。雜合分子。表明表明RNARNA是在是在DNADNA的一條鏈指導下合成的。的一條鏈指導下合成的。第9頁/共36頁第九頁，編輯于星期五：四點 五十七分。在在_內(nèi)，以內(nèi)，以DNADNA的的_為為_， 按照按照_的原則合成的原則合成_的過程。的過程。細胞核一條鏈模板堿基互補配對RNA第10頁/共36頁第十頁，編輯于星期五：四點 五十七分。1 12 23 34 4解旋解旋配對配對連接連接脫離脫

7、離第11頁/共36頁第十一頁，編輯于星期五：四點 五十七分。（1）DNA鏈完全解開嗎？（2）在轉(zhuǎn)錄過程中堿基互補配對原則有什么特殊 情況？AU、TA、 GC、 CGATTCAGATGTAAGTCTACDNADNAa a鏈鏈b b鏈鏈AUUCAGAUG假設(shè)以假設(shè)以b b鏈為模板，則轉(zhuǎn)錄出的鏈為模板，則轉(zhuǎn)錄出的RNARNA堿基排列為堿基排列為思考與討論思考與討論mRNAmRNA小練習小練習 第12頁/共36頁第十二頁，編輯于星期五：四點 五十七分。項目項目轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄場所場所解旋解旋模板模板原料原料酶酶能量能量堿基堿基配對配對產(chǎn)物產(chǎn)物主要在細胞核主要在細胞核只有遺傳效應的片段只有遺傳效應的片段只有只有

8、DNADNA（基因）的（基因）的一條鏈一條鏈四種四種核糖核糖核苷酸核苷酸RNA聚合酶ATPATPAAU U，CGCG、TATA、GCGCmRNAmRNA條條件件完成學評完成學評P85P85“轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄”第13頁/共36頁第十三頁，編輯于星期五：四點 五十七分。習題反饋 必修二P77“自我檢測”選擇題#1、4 學評P105#9第14頁/共36頁第十四頁，編輯于星期五：四點 五十七分。DNADNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)（細胞核）（細胞核）（細胞質(zhì)）（細胞質(zhì)）核孔核孔m mRNARNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄U UC CA AU UG GA AU UU UA AmRNA氨基酸序列氨基酸序列堿基序列堿基序列mRNAmRNA上的核

9、酸信息是如何轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)的呢？上的核酸信息是如何轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)的呢？ 第15頁/共36頁第十五頁，編輯于星期五：四點 五十七分。 組成蛋白質(zhì)的氨基酸： 信使RNA的堿基：4種堿基如何決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸呢？20種4種如果1個堿基決定1個氨基酸就只能決定_種，即 如果3個堿基決定1個氨基酸就可決定_種，即 如果2個堿基決定1個氨基酸就只能決定_種，即41664mRNAmRNA上的堿基和氨基酸之間上的堿基和氨基酸之間的對應關(guān)系是怎樣的？的對應關(guān)系是怎樣的？ 第16頁/共36頁第十六頁，編輯于星期五：四點 五十七分。實驗驗證：1961年英國的克里克和同事用實驗證明一個氨基酸是由mRNA的3個相鄰的

10、堿基決定，即密碼子信使信使RNARNA上決定一個氨基酸的上決定一個氨基酸的3 3個相鄰的堿基個相鄰的堿基密碼子密碼子: :決定氨基酸的密碼子共有多少種？決定氨基酸的密碼子共有多少種？氨基酸有多少種?U UC CA AU UG GA AU UU UA AmRNAmRNA密碼子密碼子密碼子密碼子密碼子密碼子第17頁/共36頁第十七頁，編輯于星期五：四點 五十七分。 第1個字母 第2個字母 第3個字母 密碼子苯丙氨酸 U U U UUU？ 精氨酸 A G G AGG第18頁/共36頁第十八頁，編輯于星期五：四點 五十七分。第一第一個個字母字母第二個字母第二個字母U CAG第三第三 個個字母字母U苯丙

11、氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止終止終止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸終止終止色氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸（起始）（起始）蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸賴氨酸賴氨酸絲氨

12、酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸（起始）（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG2020種氨基酸的密碼子表種氨基酸的密碼子表 第19頁/共36頁第十九頁，編輯于星期五：四點 五十七分。已知一段已知一段mRNAmRNA的堿基序列是的堿基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸脯氨酸絲氨酸絲氨酸賴氨酸賴氨酸脯氨酸脯氨酸對應的氨基

13、酸序列：對應的氨基酸序列：思考與討論思考與討論（P65P65）第20頁/共36頁第二十頁，編輯于星期五：四點 五十七分。如果一個密碼子中的一個堿基發(fā)生變化，蛋白如果一個密碼子中的一個堿基發(fā)生變化，蛋白質(zhì)質(zhì)氨基酸的種類是否一定會變化？氨基酸的種類是否一定會變化？CAU CAG CCU CCA 組氨酸組氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸 脯氨酸脯氨酸思考與討論（思考與討論（P65P65）第21頁/共36頁第二十一頁，編輯于星期五：四點 五十七分。第一第一個個字母字母第二個字母第二個字母U CAG第三第三 個個字母字母U苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸

14、絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止終止終止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸終止終止色氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸（起始）（起始）蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨

15、酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸（起始）（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG a a、一種一種氨基酸氨基酸可以與可以與一個一個或或多個多個密碼子相對應密碼子相對應2020種氨基酸的密碼子表種氨基酸的密碼子表 b b、一個一個密碼子密碼子（除終止密碼子外）（除終止密碼子外）只和只和一種一種氨基酸相氨基酸相對應對應密碼子總數(shù)是密碼子總數(shù)是 種，種，但決定氨基酸的密碼子是但決定氨基酸的密碼子是 種。種。幾乎所有的生物體都幾乎所有的生物體都_一套密碼子表一套密碼子表6164共用

16、第22頁/共36頁第二十二頁，編輯于星期五：四點 五十七分。游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上呢？第23頁/共36頁第二十三頁，編輯于星期五：四點 五十七分。一端可攜帶氨基酸另一端有三個堿基轉(zhuǎn)運RNA三葉草結(jié)構(gòu)反密碼子反密碼子反密碼子：反密碼子：tRNAtRNA分子與分子與mRNAmRNA分子的密碼分子的密碼 子子互補配對互補配對的的3 3個堿基。個堿基。第24頁/共36頁第二十四頁，編輯于星期五：四點 五十七分。密碼子與反密碼子密碼子與反密碼子A AA A U U亮氨酸亮氨酸A AC C U U天冬氨酸天冬氨酸一種一種tRNAtRNA只能攜帶一種氨基酸只能攜帶一種氨

17、基酸? ?一種氨基酸只能由一種一種氨基酸只能由一種tRNAtRNA攜帶攜帶? ?A AU UG G異亮氨酸異亮氨酸第25頁/共36頁第二十五頁，編輯于星期五：四點 五十七分。存在部位存在部位作用作用遺傳遺傳信息信息基因中基因中_ 的排列順序的排列順序決定氨基酸的排列順決定氨基酸的排列順序，僅是序，僅是 作用作用密碼密碼子子mRNAmRNA中中 的的排列順序排列順序 控制蛋白質(zhì)控制蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序的氨基酸的排列順序反密反密碼子碼子tRNAtRNA上上tRNAtRNA分子上與分子上與mRNAmRNA分分子的子的 互補配互補配對的三個堿基對的三個堿基第26頁/共36頁第二十六頁，編輯于星期五

18、：四點 五十七分。第27頁/共36頁第二十七頁，編輯于星期五：四點 五十七分。翻翻 譯譯原料：_各種氨基酸場所：_過程：_細胞質(zhì)中的核糖體起始、延伸、終止模板：_產(chǎn)物：_遺傳信息傳遞方向：mRNA具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)mRNAmRNAProtein（蛋白質(zhì)）第28頁/共36頁第二十八頁，編輯于星期五：四點 五十七分。第29頁/共36頁第二十九頁，編輯于星期五：四點 五十七分。蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)（性狀）性狀）DNADNA（基因）基因）轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 m mRNARNA一定的脫氧一定的脫氧核苷酸序列核苷酸序列一定的核糖一定的核糖核苷酸序列核苷酸序列氨基酸序列氨基酸序列密碼子密碼子遺傳信息遺傳信息三個相鄰

19、堿基三個相鄰堿基細胞核細胞核細胞質(zhì)的核糖體細胞質(zhì)的核糖體翻譯翻譯小結(jié)第30頁/共36頁第三十頁，編輯于星期五：四點 五十七分。轉(zhuǎn)錄、翻譯與轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNADNA復制的比較復制的比較場所場所模板模板原料原料產(chǎn)物產(chǎn)物遺傳信息遺傳信息傳遞方向傳遞方向DNADNA復復制制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯游離的脫游離的脫氧核苷酸氧核苷酸游離的核游離的核糖核苷酸糖核苷酸游離的游離的 氨基酸氨基酸DNADNAmRNAmRNA多肽鏈多肽鏈（蛋白質(zhì)）（蛋白質(zhì)）DNADNADNADNADNAmRNADNAmRNA親代親代DNADNA的的 每一條鏈每一條鏈DNADNA的一條的一條鏈（模板鏈（模板鏈）鏈）mRNAmRNA小結(jié)RNARNA基因基因蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯細胞核細胞核細胞質(zhì)細胞質(zhì)主要在主要在細胞核細胞核主要在主要在細胞核細胞核細胞質(zhì)細胞質(zhì)核糖體核糖體mRNAPromRNAPro第31頁/共36頁第三十一頁，編輯于星期五：四點 五十七分。根據(jù)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程填充 DNA DNA雙鏈雙鏈 G G 信使信使RNARNA 轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNAR