基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成基礎(chǔ)配套

1、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成基礎(chǔ)配套知識(shí)體系的構(gòu)建知識(shí)體系的構(gòu)建第1頁/共36頁中心法則的圖解拓展中心法則的圖解拓展 第2頁/共36頁DNA和和RNADNA和和RNA1結(jié)合中心法則考慮結(jié)合中心法則考慮DNA、RNA產(chǎn)生的途徑有哪些？產(chǎn)生的途徑有哪些？2DNA和和RNA在真核細(xì)胞中存在部位有何區(qū)別？在真核細(xì)胞中存在部位有何區(qū)別？3若某生物全部核酸中嘌呤若某生物全部核酸中嘌呤嘧啶，則可能是哪類生物，不可能嘧啶，則可能是哪類生物，不可能是哪類生物？是哪類生物？4若某生物遺傳物質(zhì)中嘌呤若某生物遺傳物質(zhì)中嘌呤嘧啶，則可能是哪類生物，不可能嘧啶，則可能是哪類生物，不可能是哪類生物？是哪類生物？5若某些核酸中共有若

2、某些核酸中共有8種核苷酸，種核苷酸，5種堿基，種堿基，4條鏈，則推斷可能條鏈，則推斷可能的核酸情況。的核酸情況。1.產(chǎn)生DNA的途徑有DNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄；產(chǎn)生RNA的途徑有RNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。2.共有細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞核、葉綠體和線粒體，而RNA可存在于核糖體中。3可能是細(xì)胞生物或RNA病毒，不可能是DNA類病毒，如噬菌體等。4.可能是RNA類病毒，如HIV、SARS、煙草花葉病毒等；不可能是細(xì)胞生物和DNA類病毒。5.1個(gè)DNA分子2個(gè)RNA分子。第3頁/共36頁判一判判一判1若核酸中出現(xiàn)堿基若核酸中出現(xiàn)堿基T或五碳糖為脫氧核糖，則必為或五碳糖為脫氧核糖，則必為DNA()2若若AT、CG，則為單鏈，

3、則為單鏈DNA；若；若AT、CG，則一般認(rèn)為是雙鏈，則一般認(rèn)為是雙鏈DNA()3若出現(xiàn)堿基若出現(xiàn)堿基U或五碳糖為核糖，則必為或五碳糖為核糖，則必為RNA()4要確定是要確定是DNA還是還是RNA，必須知道堿基的種類或五碳糖的種類，是單鏈還是雙鏈，必須知道堿基的種類或五碳糖的種類，是單鏈還是雙鏈，還必須知道堿基比率，還必須知道堿基比率()1.2.3.4.第4頁/共36頁DNA分子的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算分子的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算1分析下列分析下列DNA分子的構(gòu)成過程，探討下列問題：分子的構(gòu)成過程，探討下列問題：(1)DNA的基本結(jié)構(gòu)單位是_種_。(2)DNA分子中的_和_交替連接，排列在_側(cè)，構(gòu)成DNA分子的

4、基本骨架。(3)DNA分子的兩條鏈通過_鍵連接；按_平行方式盤旋成_結(jié)構(gòu)。(4)配對(duì)的堿基，A與T之間形成_個(gè)氫鍵，G與C之間形成_個(gè)氫鍵。CG比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越_。1(1)4脫氧核苷酸(2)脫氧核糖磷酸外(3)氫反向雙螺旋(4)23穩(wěn)定第5頁/共36頁2DNA分子中堿基數(shù)量計(jì)算的規(guī)律規(guī)律一：在DNA雙鏈中，A_，G_，AG_C_CT_50%，_。規(guī)律二：在DNA雙鏈中，一條單鏈的(AG)/(TC)的值與另一條互補(bǔ)鏈的(AG)/(TC)的值互為_關(guān)系。規(guī)律三：在DNA雙鏈中，一條單鏈的(AT)/(GC)的值與另一條互補(bǔ)鏈的(AT)/(GC)的值是_的，也與整個(gè)DNA分子中的(AT)/(GC

5、)的值是_的。2TCTAG1倒數(shù)相等相等思維拓展思維拓展1基本組成單位基本組成單位4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸 (A)腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸 (G)鳥嘌呤鳥嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸 (C)胞嘧啶胞嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸 (T)胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸2每條脫氧核苷酸鏈上都只每條脫氧核苷酸鏈上都只有有 一一個(gè)游離的磷酸基，因此個(gè)游離的磷酸基，因此DNA分子中含分子中含有有 2 個(gè)游離個(gè)游離的磷酸基。的磷酸基。3互補(bǔ)配對(duì)堿基之和所占比例互補(bǔ)配對(duì)堿基之和所占比例“三不變?nèi)蛔儭?，即在一條鏈中，即在一條鏈中互補(bǔ)配對(duì)互補(bǔ)配對(duì)堿基之和所占該鏈堿基之和所占該鏈堿基的比例，等于其在互補(bǔ)鏈

6、中的比例，也等于在整個(gè)堿基的比例，等于其在互補(bǔ)鏈中的比例，也等于在整個(gè)DNA分子中所占比例及在分子中所占比例及在mRNA中所占比例。中所占比例。第6頁/共36頁DNA分子的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算分子的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算觀察觀察DNA復(fù)制的過程，回答下列問題：復(fù)制的過程，回答下列問題：1DNA分子復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行的原因是什么？2DNA復(fù)制的兩個(gè)特點(diǎn)是什么？3某動(dòng)物一DNA復(fù)制時(shí)，若從一端開始復(fù)制，理論上完成復(fù)制約需30s，而實(shí)際上只需12s左右，由此推測(cè)，DNA分子的復(fù)制是_(單、多)起點(diǎn)復(fù)制。1 1準(zhǔn)確進(jìn)行的原因如下：準(zhǔn)確進(jìn)行的原因如下：DNADNA獨(dú)特雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確模板；堿基互補(bǔ)配對(duì)獨(dú)特雙螺旋結(jié)構(gòu)

7、為復(fù)制提供精確模板；堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。原則保證復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。2 2DNADNA復(fù)制的兩個(gè)特點(diǎn)是：邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制。前者指的是復(fù)制過程特點(diǎn)，后復(fù)制的兩個(gè)特點(diǎn)是：邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制。前者指的是復(fù)制過程特點(diǎn)，后者指的是復(fù)制的結(jié)果特點(diǎn)。者指的是復(fù)制的結(jié)果特點(diǎn)。3 3多多第7頁/共36頁思維拓展思維拓展1一個(gè)一個(gè)DNA分子復(fù)制分子復(fù)制n次后，得到的次后，得到的DNA分子數(shù)量分子數(shù)量為為 2n，增加的，增加的DNA分子數(shù)為分子數(shù)為2n1，第，第n次復(fù)制增加的次復(fù)制增加的DNA分子數(shù)為分子數(shù)為2n2n12n1，如圖所示：，如圖所示：2某某DNA分子中含某種堿基分子中

8、含某種堿基a個(gè)，則復(fù)制個(gè)，則復(fù)制n次需要含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為次需要含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為a(2n1)；第第n次復(fù)制，需要含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為次復(fù)制，需要含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為a2n1。3若以被同位素標(biāo)記的若以被同位素標(biāo)記的DNA分子的兩條鏈為模板，復(fù)制分子的兩條鏈為模板，復(fù)制n次后，標(biāo)記次后，標(biāo)記DNA分子占分子占2/2n，標(biāo)記的標(biāo)記的DNA單鏈占所有單鏈的單鏈占所有單鏈的1/2n ；若用同位素標(biāo)記原料，則復(fù)制；若用同位素標(biāo)記原料，則復(fù)制n次后，標(biāo)記次后，標(biāo)記DNA分分子占子占100% ，標(biāo)記的單鏈占，標(biāo)記的單鏈占11/2n。第8頁/共36頁基因與脫氧核苷酸、基因與脫氧核苷酸、DN

9、A和染色體之間的關(guān)系和染色體之間的關(guān)系分析基因與其它三者的關(guān)系，完成下面關(guān)分析基因與其它三者的關(guān)系，完成下面關(guān)系圖：系圖：1染色體、染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系2基因、染色體、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)系1 1染色體染色體1 1或或2 2DNADNA許多功許多功能結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸許多能結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸許多2.DNA2.DNA蛋白質(zhì)線性蛋白質(zhì)線性第9頁/共36頁思維拓展思維拓展1在基因、在基因、DNA與染色體關(guān)系上，明確基因是與染色體關(guān)系上，明確基因是DNA的一部分，的一部分，DNA是染色體的組成是染色體的組成部分，部分，DNA是重要的遺傳物質(zhì)，全部基因的集合不是所有的是重要

10、的遺傳物質(zhì)，全部基因的集合不是所有的DNA，染色體染色體不是遺傳不是遺傳物質(zhì)，只是遺傳物質(zhì)物質(zhì)，只是遺傳物質(zhì)DNA的主要載體。的主要載體。2對(duì)于原核細(xì)胞來說，擬核中的對(duì)于原核細(xì)胞來說，擬核中的DNA分子或者質(zhì)粒分子或者質(zhì)粒DNA均是均是裸露裸露的，沒有與的，沒有與蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體。一起構(gòu)成染色體。3一個(gè)一個(gè)DNA分子由分子由n對(duì)堿基組成，則堿基排列順序?qū)A基組成，則堿基排列順序有有 4n種，排列遺傳信息種類最多種，排列遺傳信息種類最多有有 4n種。種。DNA控制蛋白質(zhì)的合控制蛋白質(zhì)的合成成1轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中有關(guān)轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中有關(guān)圖形解讀圖形解讀(1)轉(zhuǎn)錄：轉(zhuǎn)錄：RNA是在是在細(xì)胞核

11、細(xì)胞核中，以中，以DNA的的一條鏈一條鏈為模板合為模板合成的，這一過程稱為轉(zhuǎn)錄成的，這一過程稱為轉(zhuǎn)錄(如如左下圖左下圖)。(2)翻譯：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程(如右上圖)。提醒提醒堿基配對(duì)雙方是堿基配對(duì)雙方是mRNA上的上的密碼子密碼子和和tRNA上的上的反密碼子反密碼子，故，故AU，UA配對(duì)，不能出現(xiàn)配對(duì)，不能出現(xiàn) T。第10頁/共36頁一個(gè)核糖體與一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成的結(jié)合部位形成 2個(gè)個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)。結(jié)合位點(diǎn)。翻譯起點(diǎn)：翻譯起點(diǎn)：起始密碼子起始密碼子同時(shí)決定的是甲硫氨酸同時(shí)決定的是甲硫氨酸或纈氨酸?；蚶i氨酸。翻譯終

12、點(diǎn)：識(shí)別到翻譯終點(diǎn)：識(shí)別到終止密碼子終止密碼子(不決定氨基酸不決定氨基酸)翻翻譯停止。譯停止。翻譯進(jìn)程：翻譯進(jìn)程：核糖體核糖體沿著沿著mRNA移動(dòng)，讀取下一移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子，但個(gè)密碼子，但mRNA不移動(dòng)。不移動(dòng)。(3)mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系圖數(shù)量關(guān)系：一個(gè)mRNA可同時(shí)結(jié)合 多 個(gè)核糖體。目的、意義：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。方向：從左向右(見上圖)，判斷依據(jù)是根據(jù)多肽鏈的長短，長的翻譯在前。結(jié)果：合成的僅是多肽鏈，要形成蛋白質(zhì)還需要運(yùn)送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步加工。提醒提醒圖示中圖示中4個(gè)核糖體合成的個(gè)核糖體合成的4條多肽鏈因?yàn)槟０鍡l多肽鏈因?yàn)?/p>

13、模板mRNA相同，所以合成了相同，所以合成了4條相同的肽鏈，而不是條相同的肽鏈，而不是4個(gè)核糖體共同完成一條肽鏈的合成，也不是合成出個(gè)核糖體共同完成一條肽鏈的合成，也不是合成出4條不同的肽鏈。條不同的肽鏈。第11頁/共36頁比比較較項(xiàng)項(xiàng)目目概念概念作用作用存在位存在位置置種類、數(shù)種類、數(shù)量量特點(diǎn)特點(diǎn)相互聯(lián)系相互聯(lián)系遺遺傳傳信信息息基因基因中脫中脫氧核苷酸氧核苷酸的排列順的排列順序序控制生物的遺傳控制生物的遺傳性狀性狀DNA不同基因不同基因中脫氧核中脫氧核苷酸的數(shù)苷酸的數(shù)量、排列量、排列順序不同，順序不同，決定遺傳決定遺傳信息特異信息特異性性DNA兩兩條鏈上條鏈上的堿基的堿基互補(bǔ)互補(bǔ)基因基因中脫

14、氧核苷酸中脫氧核苷酸的序列決定的序列決定mRNA中核糖核苷酸的序中核糖核苷酸的序列，列，mRNA中堿基中堿基序列與基因模板鏈序列與基因模板鏈中堿基序列互補(bǔ)配中堿基序列互補(bǔ)配對(duì)，對(duì)，密碼子密碼子與相應(yīng)與相應(yīng)反密碼子反密碼子的序列互的序列互補(bǔ)配對(duì)補(bǔ)配對(duì)密密碼碼子子mRNA中中決定一個(gè)決定一個(gè)氨基酸的氨基酸的三個(gè)相鄰三個(gè)相鄰堿基堿基直接決定蛋白質(zhì)直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列中的氨基酸序列mRNA64種種(3種種終止密碼終止密碼子、子、61種種決定氨基決定氨基酸的密碼酸的密碼子子)與與DNA模板鏈模板鏈上的堿上的堿基互補(bǔ)基互補(bǔ)(T被被U取取代代)反反密密碼碼子子tRNA中中與與mRNA密碼子互密碼子互

15、補(bǔ)配對(duì)的補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基三個(gè)堿基識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸運(yùn)氨基酸t(yī)RNA理論上理論上61種種(實(shí)際不實(shí)際不詳詳)與與mRNA的堿基的堿基互補(bǔ)互補(bǔ)思維拓展1.遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較第12頁/共36頁2.(1)基因表達(dá)的含義：包括基因表達(dá)的含義：包括轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄和和翻譯翻譯兩個(gè)過程；表達(dá)的產(chǎn)物為兩個(gè)過程；表達(dá)的產(chǎn)物為蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(包括包括結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)蛋白和和有催化作用的有催化作用的蛋白質(zhì)類蛋白質(zhì)類酶、激素酶、激素)。(2)轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有三種轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有三種RNA，但只有，但只有mRNA攜帶遺傳信息，并且攜帶遺傳信息，并且三種三種RNA都參與翻譯過程，只是分工不同。都參與翻譯過程，只

16、是分工不同。(3)密碼子的專一性和簡(jiǎn)并性保證翻譯的準(zhǔn)確性和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及密碼子的專一性和簡(jiǎn)并性保證翻譯的準(zhǔn)確性和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及遺傳性狀的穩(wěn)定性。遺傳性狀的穩(wěn)定性。第13頁/共36頁練習(xí)1、 下列左圖表示人類鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因，右圖是一個(gè)家族中該病的遺傳系譜圖（控制基因?yàn)锽與b），請(qǐng)據(jù)圖回答：（已知谷氨酸的密碼子是GAA，GAG） (1)圖中表示的遺傳信息流動(dòng)過程分別是：_；_。（2）鏈堿基組成為_，鏈堿基組成為_。（3）鐮刀型細(xì)胞貧血癥的致病基因位于_染色體上，屬于_性遺傳病。（4）6基因型是_，6和7婚配后生一患病男孩的概率是_，要保證9婚配后子代不患此病，從理論上說其配偶的基因型必須為_。

17、（5）鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由_產(chǎn)生的一種遺傳病，從變異的種類來看，這種變異屬于_。該病十分罕見，嚴(yán)重缺氧時(shí)會(huì)導(dǎo)致個(gè)體死亡，這表明基因突變的特點(diǎn)是_和_。答案、（1）復(fù)制轉(zhuǎn)錄（2）CATGUA（3）常隱（4）Bb1/8BB(5)基因突變可遺傳變異低頻性多害少利性第14頁/共36頁第15頁/共36頁第16頁/共36頁第17頁/共36頁第18頁/共36頁第19頁/共36頁第20頁/共36頁第21頁/共36頁第22頁/共36頁第23頁/共36頁第24頁/共36頁第25頁/共36頁第26頁/共36頁第27頁/共36頁第28頁/共36頁第29頁/共36頁4、根據(jù)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程填充 DNA雙鏈 G 信使RNA

18、 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA 氨基酸 丙氨酸（密碼 GCA ） C C A A C C G G T T G G C C A A C C G G U U第30頁/共36頁2DNA分子中堿基數(shù)量計(jì)算的規(guī)律規(guī)律一：在DNA雙鏈中，A_，G_，AG_C_CT_50%，_。規(guī)律二：在DNA雙鏈中，一條單鏈的(AG)/(TC)的值與另一條互補(bǔ)鏈的(AG)/(TC)的值互為_關(guān)系。規(guī)律三：在DNA雙鏈中，一條單鏈的(AT)/(GC)的值與另一條互補(bǔ)鏈的(AT)/(GC)的值是_的，也與整個(gè)DNA分子中的(AT)/(GC)的值是_的。2TCTAG1倒數(shù)相等相等思維拓展思維拓展1基本組成單位基本組成單位4種脫氧核苷酸種脫氧核苷

19、酸 (A)腺嘌呤腺嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸 (G)鳥嘌呤鳥嘌呤脫氧核苷酸脫氧核苷酸 (C)胞嘧啶胞嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸 (T)胸腺嘧啶胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核苷酸2每條脫氧核苷酸鏈上都只每條脫氧核苷酸鏈上都只有有 一一個(gè)游離的磷酸基，因此個(gè)游離的磷酸基，因此DNA分子中含分子中含有有 2 個(gè)游離個(gè)游離的磷酸基。的磷酸基。3互補(bǔ)配對(duì)堿基之和所占比例互補(bǔ)配對(duì)堿基之和所占比例“三不變?nèi)蛔儭?，即在一條鏈中，即在一條鏈中互補(bǔ)配對(duì)互補(bǔ)配對(duì)堿基之和所占該鏈堿基之和所占該鏈堿基的比例，等于其在互補(bǔ)鏈中的比例，也等于在整個(gè)堿基的比例，等于其在互補(bǔ)鏈中的比例，也等于在整個(gè)DNA分子中所占比例及在分子中所占比例及在mRNA中所占比例。中所占比例。第31頁/共36頁DNA分子的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算分子的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算觀察觀察DNA復(fù)制的過程，回答下列問題：復(fù)制的過程，回答下列問題：1DNA分子復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行的原因是什么？2DNA復(fù)制的兩個(gè)特點(diǎn)是什么？3某動(dòng)物一DNA復(fù)制時(shí)，若從一端開始復(fù)制，理論上完成復(fù)制約需30s，而實(shí)際上只需