基因的表達(dá)轉(zhuǎn)錄和翻譯

基因的表達(dá)轉(zhuǎn)錄和翻譯第1頁/共52頁4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第四章基因的表達(dá)第2頁/共52頁基因蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯信使RNA？（主要在細(xì)胞核）（細(xì)胞質(zhì)中的核糖體）為什么RNA適合作DNA的信使呢？第3頁/共52頁（

種）基本單位：。

一分子

。一分子

。一分子

（

種）脫氧核苷酸磷酸脫氧核糖含氮堿基腺嘌呤

。鳥嘌呤

。胞嘧啶

。胸腺嘧啶

。腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸ATCG44DNA全稱：脫氧核糖核酸含氮堿基P脫氧核糖

DNA分子中遺傳信息儲存在脫氧核苷酸排列順序中。第4頁/共52頁（

種）基本單位：。

一分子

。一分子

。一分子

（

種）核糖核苷酸磷酸核糖含氮堿基腺嘌呤

。鳥嘌呤

。胞嘧啶

。尿嘧啶

。腺嘌呤核糖核苷酸鳥嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸AUCG44RNA全稱：核糖核酸含氮堿基P核糖RNA中的核糖核苷酸順序也可以儲存遺傳信息，適宜作DNA的信使。第5頁/共52頁為什么RNA適合作DNA的信使？1、結(jié)構(gòu)相似，都可以儲存遺傳信息；2、RNA一般為單鏈結(jié)構(gòu)，比DNA短，可通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。3、主要分布在細(xì)胞核中，少量分布在線粒體、葉綠體中。◆

RNA的種類：1、信使RNA（mRNA）2、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）3、核糖體RNA（rRNA）轉(zhuǎn)錄第6頁/共52頁DNA分子（雙鏈）RNA（單鏈）第7頁/共52頁DNARNA

基本單位五碳糖

含N堿基

一般是單雙鏈？

主要存在部位脫氧核苷酸（4種）核糖核苷酸（4種）脫氧核糖核糖雙鏈單鏈DNA與RNA的比較A、T、C、GA、U、C、G細(xì)胞核細(xì)胞核第8頁/共52頁1、概念：2、場所：3、產(chǎn)物:4、基本條件：（1）模板（2）原料：（3）酶（4）能量：5、轉(zhuǎn)錄的過程在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。主要是細(xì)胞核DNA的一條鏈4種核糖核苷酸解旋酶、RNA聚合酶等mRNA（一）轉(zhuǎn)錄（線粒體、葉綠體）ATP第9頁/共52頁一段DNA雙鏈解開，堿基得以暴露游離核糖核苷酸與DNA一條鏈進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上合成的mRNA分子從DNA鏈上釋放，DNA雙鏈恢復(fù)解旋堿基互補(bǔ)配對連接(RNA聚合酶)釋放轉(zhuǎn)錄第10頁/共52頁TCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

轉(zhuǎn)錄的過程：轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中

（一段DNA雙鏈解旋）轉(zhuǎn)錄第11頁/共52頁AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU只有一條鏈（模板鏈）作為模板轉(zhuǎn)錄第12頁/共52頁AGCUGACGGUUURNA聚合酶AG

T

AC

AA

A

T

原料：一個個游離的核糖核苷酸轉(zhuǎn)錄第13頁/共52頁AGCGACGGUUUUAG

T

AC

AA

A

T

RNA聚合酶將核糖核苷酸連接起來（堿基互補(bǔ)配對原則）RNA聚合酶第14頁/共52頁AGCGACGGUUUUAG

T

AC

AA

A

T

RNA聚合酶沿著DNA移動（單向）轉(zhuǎn)錄第15頁/共52頁GCGACGGUUUUAAG

T

AC

AA

A

T

RNA聚合酶沿著DNA移動（單向）轉(zhuǎn)錄第16頁/共52頁GCGACGUUGUUAAG

T

AC

AA

A

T

核糖核苷酸一個一個連接起來3,5-磷酸二酯鍵轉(zhuǎn)錄第17頁/共52頁GCGACGUGUUAUAG

T

AC

AA

A

T

核糖核苷酸一個一個連接起來轉(zhuǎn)錄第18頁/共52頁GCGACGGUUAUUAG

T

AC

AA

A

T

核糖核苷酸一個一個連接起來轉(zhuǎn)錄第19頁/共52頁GCGACGGUUAUUAAG

T

AC

AA

A

T

核糖核苷酸一個一個連接起來轉(zhuǎn)錄第20頁/共52頁GCGCGGUUAUUAUAG

T

AC

AA

A

T

核糖核苷酸一個一個連接起來轉(zhuǎn)錄第21頁/共52頁GGCGGUUAUUAUCAG

T

AC

AA

A

T

核糖核苷酸一個一個連接起來轉(zhuǎn)錄第22頁/共52頁GGCGGUUAUUAUCAG

T

AC

AA

A

T

核糖核苷酸一個一個連接起來DNARNA轉(zhuǎn)錄第23頁/共52頁A—A—G—A—A—A—G—T—TDNAmRNAA—A—G—A—A—A—G—U—UT—T—C—T—T—T—C—A—A模板鏈堿基互補(bǔ)配對原則：A-UT-AC-G（G-C）非模板鏈第24頁/共52頁AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核核孔信使RNA（mRNA）通過核孔從細(xì)胞核中出來，到細(xì)胞質(zhì)中。第25頁/共52頁UCAUGAUUAmRNA（二）翻譯蛋白質(zhì)堿基序列氨基酸序列翻譯第26頁/共52頁堿基與氨基酸之間的關(guān)系是怎樣的呢？組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，RNA含有4種堿基（AGCU），4種堿基如何決定20種氨基酸?1、如果1個堿基決定一個氨基酸4×1=4種2、如果2個堿基決定一個氨基酸3、如果3個堿基決定一個氨基酸4×4=16種4×4×4=64種4、如果4個堿基決定一個氨基酸256種至少要3個堿基決定1個氨基酸推測第27頁/共52頁1961年，英國的克里克和同事用實(shí)驗(yàn)證明：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每三個這樣的堿基稱作一個密碼子。

AUG

GCC

UAGmRNA

1967年，科學(xué)家將20種氨基酸的密碼全部破譯，將其編制成密碼子表。

密碼子

密碼子

密碼子實(shí)驗(yàn)證據(jù)第28頁/共52頁大行小行列第29頁/共52頁密碼子（1）密碼子的定義：上個的堿基。（2）密碼子的位置：（3）密碼子的種類：終止密碼子：起始密碼子：普通密碼子：編碼氨基酸的密碼子種所有生物的密碼子是的。（4）密碼子的特點(diǎn)：一種密碼子決定種氨基酸，但一種氨基酸可以由

個密碼子編碼。（3種）UAA、UAG、UGA（2種）AUG、GUG（59種）｛mRNAmRNA3相鄰61相同1多第30頁/共52頁“搬運(yùn)工”——tRNA的結(jié)構(gòu)一端是攜帶氨基酸部分

反密碼子tRNA的特點(diǎn)：一種tRNA只能識別轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，但一種氨基酸可以由多種tRNA來轉(zhuǎn)運(yùn)。AC

U(與密碼子互補(bǔ)配對)另一端有3個堿基第31頁/共52頁UACACUAUG轉(zhuǎn)運(yùn)

RNA（tRNA）氨基酸甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸第32頁/共52頁UACACUAUG氨基酸與轉(zhuǎn)運(yùn)RNA結(jié)合，這個過程要消耗能量。反密碼子甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸第33頁/共52頁ACGUGAUUAmRNA細(xì)胞質(zhì)

核糖體UACACUAUG甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸第34頁/共52頁ACGUGAUUAUACACU

核糖體mRNA與核糖體結(jié)合

翻譯的過程甲硫氨酸天冬氨酸第35頁/共52頁ACGUGAUUAUACACU甲硫氨酸天冬氨酸AUG異亮氨酸t(yī)RNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對12第36頁/共52頁UACACUAUGACGUGAUUA

兩個氨基酸分子脫水縮合12甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸肽鍵第37頁/共52頁ACGUGAUUAUACACUAUG核糖體沿著

mRNA移動，另一個

tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對12甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸第38頁/共52頁ACGUGAUUAUACACUAUG一個個氨基酸分子脫水縮合成多肽鏈12甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸第39頁/共52頁ACGUGAUUAUACACUAUGtRNA離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)新的氨基酸12甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸第40頁/共52頁ACGUGAUUAUACACUAUG以mRNA為模板形成有一定氨基酸順序的多肽鏈；mRNA和多肽鏈被釋放到細(xì)胞質(zhì)中甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸第41頁/共52頁基因的表達(dá)過程第42頁/共52頁翻譯是一個快速的過程：一個mRNA可以結(jié)合多個核糖體；同時合成多條肽鏈少量mRNA就可以迅速合成大量蛋白質(zhì)

肽鏈合成后，脫離核糖體與mRNA的復(fù)合物，然后被加工成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。（核糖體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體）二、遺傳信息的翻譯第43頁/共52頁DNA復(fù)制

轉(zhuǎn)錄

翻譯場所模板產(chǎn)物原料能量

細(xì)胞核

細(xì)胞核

細(xì)胞質(zhì)DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA脫氧核苷酸核糖核苷酸

氨基酸ATP2個子代DNA1個mRNA多肽鏈（先合成肽鏈，然后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體加工成蛋白質(zhì)）ATPATP轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較第44頁/共52頁基因

蛋白質(zhì)(體現(xiàn)性狀)(細(xì)胞核)(細(xì)胞質(zhì))信使RNA①轉(zhuǎn)錄②翻譯基因表達(dá)的過程包括：①轉(zhuǎn)錄②翻譯總結(jié)：

遺傳信息（DNA堿基序列）

密碼子（mRNA的堿基序列）

特定的氨基酸序列決定決定第45頁/共52頁A—C—T—G—G—A—T—C—TDNAmRNAA—

Ｃ—Ｕ—

Ｇ

—Ｇ—A—

Ｕ—

Ｃ

—UT—Ｇ

—Ａ

—Ｃ

—

Ｃ

—T—

Ａ

—

Ｇ

—A模板DNA（基因）堿基數(shù)、mRNA堿基數(shù)以及氨基酸數(shù)之間的關(guān)系：蘇氨酸甘氨酸絲氨酸DNA（基因）堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)：氨基酸數(shù)==

6：3：1計(jì)算蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯第46頁/共52頁區(qū)分：遺傳信息、密碼子、反密碼子（定位）遺傳信息：密碼子：反密碼子：一般指DNA分子中的脫氧核苷酸序列（堿基序列）mRNA分子上相鄰的三個堿基決定1個氨基酸，這樣的三個堿基叫做1個密碼子。tRNA分子一端的三個堿基，可以和mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對，這三個堿基叫做反密碼子。第47頁/共52頁1、一條多肽鏈中有氨基酸1000個，則作為合成該多肽鏈模板的mRNA和基因中分別有堿基

個和

個2、一段mRNA有60個堿基，其中A有15個，G有25個，那么轉(zhuǎn)錄mRNA的DNA片段共有T和C多少個？300060003、一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有21個肽鍵的多肽，則合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)以及此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)依次為（）

A．6321B．6622C．2266