遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯

1、關(guān)于遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯第一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月對基因概念的理解 （1）與性狀的關(guān)系：控制性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位（功能）。（2）與DNA的關(guān)系：具有遺傳效應的DNA片斷（成分）。（3）與染色體的關(guān)系：染色體為主要載體，且在染色體上呈線性排列（位置）。第二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月補充：基因的結(jié)構(gòu)RNA聚合酶結(jié)合位點編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子內(nèi)含子非編碼區(qū)：調(diào)控遺傳信息的表達連續(xù)的，能轉(zhuǎn)錄為mRNA，并翻譯成蛋白質(zhì)間隔、不連續(xù)，外顯子編碼蛋白質(zhì)編碼區(qū)原核細胞真核細胞原核細胞基因結(jié)構(gòu)真核細胞基因結(jié)構(gòu)RNA聚合酶：催化DNA轉(zhuǎn)錄為mRNA，從編碼區(qū)開始

2、進行轉(zhuǎn)錄第三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基因的功能：通過 傳遞遺傳信息。通過 表達遺 傳信息。復制控制蛋白質(zhì)的合成第四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基因（DNA）主要在細胞核中蛋白質(zhì)的合成在細胞質(zhì)里進行控制通過信使RNAGUUAUUAUCmRNA第五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月RNA的組成及分類 基本單位：核糖核苷酸化學成分：結(jié)構(gòu)：由許多核糖核苷酸通過脫水聚合形成3，5-磷酸二酯鍵而連接成單鏈結(jié)構(gòu)，長度比DNA短；能通過核孔，從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中含氮堿基核糖磷酸A（腺嘌呤）C（胞嘧啶）U（尿嘧啶）G（鳥嘌呤）核苷核苷酸第六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2

3、022年6月A核糖PC核糖PU核糖PPG核糖 一般是單鏈，比 DNA 短，通過核孔從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。 由核苷酸連接而成，能儲存遺傳信息。RNA適合做DNA信使的原因： RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補配對原則”。第七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月RNA的種類（信使RNA）(核糖體RNA)（轉(zhuǎn)運RNA）名稱結(jié)構(gòu)特點功能mRNA信使RNAtRNA轉(zhuǎn)運RNArRNA核糖體RNA線形三葉草形遺傳信息的攜帶者運輸氨基酸，識別密碼子組成核糖體第八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA與RNA 的區(qū)別DNARNA基本單位無機酸 五碳糖 堿基分類存在部位結(jié)構(gòu)鑒別通常是雙鏈結(jié)

4、構(gòu)脫氧核苷酸（4種）A、G、C、T脫氧核糖通常是單鏈結(jié)構(gòu)核糖核苷酸（4種）核糖A、G、C、U基本單位組成成分核DNA、mRNA、質(zhì)DNAtRNA、rRNA核、線粒體、葉綠體主要存在于細胞質(zhì)中甲基綠吡羅紅PiPi第九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA（脫氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）功能 作為遺傳物質(zhì)，儲存、傳遞、表達遺傳信息在少數(shù)病毒中作為遺傳物質(zhì)參與基因的表達 a、mRNA：攜帶DNA中的遺傳的信息，在翻譯過程中作為蛋白質(zhì)合成的模板 b、tRNA：識別密碼子，搬運特定氨基酸至核糖體 c、rRNA：參與構(gòu)成核糖體少數(shù)RNA具有催化功能聯(lián)系RNA可作為DNA遺傳信息傳遞的信使第十張

5、，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA與RNA判定方法若某核酸分子中有脫氧核糖，一定為DNA；有核糖一定為RNA若含“T”，一定為DNA；若含“U”，一定為RNA用反射性同位素標記“T”或“U”可探知DNA或RNA。若細胞中大量利用“T”，可認為進行DNA的復制；若大量利用“U”，可認為進行RNA的合成第十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 （1）概念：在細胞核內(nèi)，以DNA的一條鏈為模板，按堿基互補配對原則，合成RNA的過程（2）場所： 真核生物：主要在細胞核內(nèi)，少數(shù)發(fā)生線粒體和葉 綠體中 原核生物：細胞質(zhì) DNA病毒：宿主活細胞內(nèi)第十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)

6、作于2022年6月解旋：DNA一片段雙鏈解開，即基因的雙鏈解開配對：細胞中游離的核糖核苷酸與基因的一條鏈（模板鏈）的堿基互補配對 注意：以基因解開的一條鏈作為模板，以4種游離的核糖核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，從轉(zhuǎn)錄起點開始轉(zhuǎn)錄基因的編碼區(qū)直至轉(zhuǎn)錄的終點 堿基互補配對原則：DNA：A T C G RNA：U A G C 產(chǎn)物RNA的堿基數(shù)：基因的堿基數(shù)約等于1：2連接：在RNA聚合酶的作用下，依次連接核糖核苷酸，形成一個RNA分子 注意：RNA聚合酶：催化DNA轉(zhuǎn)錄形成RNA，即催化核糖核苷酸進行脫水聚合反應，形成3,5-磷酸二酯鍵脫離：合成的RNA從基因的模板鏈釋放，而后基因雙鏈結(jié)構(gòu)恢

7、復 注意：RNA從基因的模板鏈釋放需要消耗能量；RNA合成以后，可通過核孔進入細胞質(zhì)中（3）過程：第十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月AG T AC AA A T UCAUGUUUAmRNA 細胞質(zhì) 細胞核 核孔DNAmRNA在細胞核中合成第十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月AG T AC AA A T TCATGTTTA 細胞質(zhì) 細胞核 核孔DNAmRNA通過核孔進入細胞質(zhì)UCAUGUUUAmRNA第十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）條件： 原料：4種游離的核糖核苷酸 模板：基因的一條鏈 能量：細胞呼吸提供的能量 酶：RNA聚合酶（5）產(chǎn)物：RNA（

8、mRNA、tRNA、rRNA） 結(jié)果：DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上第十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月思考： 組成蛋白質(zhì)的氨基酸： 信使RNA的堿基：20種4種4種堿基如何決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸呢？ 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41664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個堿基決定，即三聯(lián)體密碼子第十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月密碼子 概念：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基稱為1個密碼子種類

9、：64種，61種能夠編碼氨基酸（其中包括2種起始密碼子，即AUG、GUG，既是是肽鏈合成開始的信號，也是編碼氨基酸的密碼子），3種終止密碼子不編碼任何氨基酸，即UAA、UAG、UGA，是肽鏈合成終止的信號第十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 特點：一種密碼子只能決定一種氨基酸。密碼子的連續(xù)性：2個密碼子之間沒有任何其他的核苷酸予以隔開。因此要正確地閱讀密碼必須從一個正確的起點開始，以后連續(xù)不斷地一個一個往下閱讀，直至讀到終止信號 密碼子的簡并性：是指一種氨基酸可能對應幾個密碼子 密碼子的通用性：密碼子無論是病毒，還是原核生物或真核生物都是通用的第十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于20

10、22年6月簡并性的意義：防止堿基的改變而導致遺傳信息的改變。當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應的氨基酸。 通用性的啟示： 說明所有生物可能有相同的起源。 或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。第二十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA主要在細胞核中蛋白質(zhì)進入到細胞質(zhì)里轉(zhuǎn)錄mRNA氨基酸轉(zhuǎn)運RNA在細胞質(zhì)里游離在核糖體合成一定順序排列AAU氨基酸第二十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1、每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸。2、一種氨基酸可由一種或幾種轉(zhuǎn)運RNA來運輸。ACU3、理論上tRNA有61種。反密碼子：與mRNA分子中密碼子互補配對的tRNA

11、上的3個堿基第二十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳信息、密碼子(遺傳密碼)、反密碼子的區(qū)分：第二十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳信息的翻譯 （1）概念：游離的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程（2）場所： 真核生物：主要在細胞質(zhì)的核糖體中，少數(shù)發(fā)生線粒體和葉綠體的核糖體中 原核生物：細胞質(zhì)的核糖體中 DNA病毒：宿主活細胞核糖體上（3）工具：裝配機器：核糖體 搬運工（翻譯者）：tRNA（4）條件： 原料：20種游離的氨基酸 模板：mRNA 能量：細胞呼吸提供的能量 酶： 第二十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）過程

12、：CUCAUGGGCUAGmRNA第二十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CUCAUGGGCUAGmRNA第二十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CUCAUGGGCUAGmRNA第二十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、tRNA攜帶下一個氨基酸進入位點2CUCAUGGGCmRNAGUG組氨酸UACUAG甲硫氨酸1、mRNA與核糖體結(jié)合， tRNA攜帶第一個氨基酸進入位點1第二十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CUCAUGGGCmRNAGUG組氨酸UACUAG甲硫氨酸肽鍵H2O 3、核糖體上的兩個氨基酸形成肽鍵， 轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上 4、核糖體

13、讀取下一個密碼子 位點1的tRNA離開核糖體，占據(jù)位點2的tRNA進入位點1 重復第2、3、4步驟，直至終止密碼第二十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CUCAUGGGCmRNAGUGUAG組氨酸甲硫氨酸肽鍵H2OACC色氨酸 4、核糖體讀取下一個密碼子 位點1的tRNA離開核糖體，占據(jù)位點2的tRNA進入位點1 重復第2、3、4步驟，直至終止密碼第三十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1、起始階段：mRNA、tRNA與核糖體相結(jié)合。2、延伸階段：攜帶著特定的氨基酸的tRNA按照堿基配補原則，識別并進入第二階段。3、終止階段：多肽鏈合成并被釋放。第三十一張，PPT共五十七頁，

14、創(chuàng)作于2022年6月翻譯后加工：從核糖體釋放的多肽鏈，不一定具備生物活性。肽鏈從核糖體釋放后，經(jīng)過細胞內(nèi)各種修飾處理過程，成為有活性的成熟蛋白質(zhì)，稱為翻譯后加工。如：切除部分氨基酸，盤曲、折疊、糖基化、羥基化、磷酸化、形成二硫鍵等修飾。該過程需要哪些細胞器的參與？需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體、線粒體。第三十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體游離細胞質(zhì)中的核糖體 肽鏈合成后，經(jīng)過一系列步驟，被運送到各自的“崗位”，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，開始承擔細胞生命活動的各項職責。真核細胞蛋白質(zhì)的“分選”第三十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月多聚核糖體

15、：一個mRNA上連接多個核糖體。意義：短時間內(nèi)能同時合成多條相同肽鏈第三十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月原核細胞中的多聚核糖體常與DNA結(jié)合在一起原核細胞中的轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時同地點進行的第三十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)錄、翻譯過程基因中，堿基數(shù)mRNA堿基數(shù)多肽鏈中氨基酸數(shù)631，圖解如下：特別提醒由于基因中有的片段不轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子等原因，所以基因中堿基數(shù)比蛋白質(zhì)中氨基酸目的6倍多。第三十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、中

16、心法則的提出：1957年，克里克DNA蛋白質(zhì)RNA轉(zhuǎn)錄翻譯復制中心法則體現(xiàn)了基因的兩大基本功能(1)對遺傳信息的傳遞功能，它是通過DNA復制完成的。(2)對遺傳信息的表達功能，它是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯完成的。第三十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月資料分析1965年科學家發(fā)現(xiàn)RNA復制酶2.1970年科學家發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶3.1982年科學家發(fā)現(xiàn)瘋牛病是由一種結(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì)“增殖”引起。RNA RNARNA DNA第四十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月中心法則的發(fā)展：轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄復制DNA復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯是所有具有細胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則；RNA復制和逆轉(zhuǎn)錄是

17、某些病毒才會出現(xiàn)的，并且只有寄生到寄主細胞中才能進行。中心法則實質(zhì)蘊涵著_和_這兩類生物大分子之間的相互_和相互作用。核酸蛋白質(zhì)聯(lián)系第四十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月中心法則與生物種類的關(guān)系(1)以DNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞：(2)以RNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞：對于不含逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒來說，如SARS病毒、RNA腫瘤病毒，其遺傳物質(zhì)是RNA，其RNA分子本身也可作為mRNA翻譯合成病毒的蛋白質(zhì)，同時又可以RNA分子自身作為模板復制新的RNA分子第四十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月對于含有逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒來說，如HIV病毒，其遺傳物質(zhì)是R

18、NA，其RNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA，整合到宿主細胞的DNA上，再以整合的DNA為模板轉(zhuǎn)錄成mRNA和新的病毒RNA，并翻譯合成病毒的蛋白質(zhì)第四十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月中心法則幾個過程的比較過程原料產(chǎn)物模板堿基配對代表生物脫氧核苷酸（4種）DNADNA兩條解開的單鏈A-T、G-C以DNA作遺傳物質(zhì)的生物核糖核苷酸（4種）RNADNA的一條鏈A-T、A-UG-C幾乎所有生物氨基酸（20種）蛋白質(zhì)mRNAA-U、G-C除病毒外的細胞生物核糖核苷酸（4種）RNARNAA-U、G-C不含逆轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒，如腫瘤病毒脫氧核苷酸（4種）DNARNAA-T、A-UG-C含有逆

19、轉(zhuǎn)錄酶的RNA病毒，如致癌病毒、艾滋病毒DNA復制轉(zhuǎn)錄翻譯RNA復制逆轉(zhuǎn)錄第四十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月淀粉分支酶基因正常淀粉分支酶正常合成蔗糖合成為淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓鼓鼓（性狀：圓粒） DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了淀粉分支酶基因淀粉分支酶不能正常合成蔗糖不合成為淀粉，蔗糖含量升高淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮（性狀：皺粒）實例一：豌豆的圓粒與皺粒二、基因控制性狀的途徑第四十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月酪氨酸酶合成基因正常酪氨酸酶正常合成酪氨酸能正常轉(zhuǎn)化為黑色素表現(xiàn)正常酪氨酸酶合成基因異常酪氨酸酶不能正常

20、合成酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)化為黑色素缺乏黑色素而表現(xiàn)為白化病實例二：白化病第四十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月途徑一： 基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。第四十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月CFTR基因缺失3個堿基CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常，導致功能異常患者支氣管內(nèi)黏液增多黏液清除困難，細菌繁殖，肺部感染實例三：囊性纖維病第四十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月控制血紅蛋白形成的基因中一個堿基對變化血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細胞呈鐮刀狀紅細胞容易破裂，患溶血性貧血實例四：鐮刀型細胞貧血癥第四十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 直接控制生物體的性狀。途徑二：第五十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基因控制性狀的方式：基因酶或激素代謝過程 性狀基因 結(jié)構(gòu)蛋白性狀1、間接控制2、直接控制第五十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系表現(xiàn)型 =