基因控制蛋白質(zhì)的合成

關(guān)于基因控制蛋白質(zhì)的合成基因控制生物性狀指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)體現(xiàn)者基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，叫基因的表達(dá)。問題：基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成呢？第2頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第四章基因的表達(dá)第3頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第4頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

從恐龍化石中提取出恐龍DNA，真的可以使恐龍復(fù)活嗎？第5頁,共57頁，2024年2月25日，星期天1.DNA主要存在哪里？2.蛋白質(zhì)在哪里合成？DNA主要在細(xì)胞核蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行指導(dǎo)RNA問題：為什么RNA適于作DNA的信使？第6頁,共57頁，2024年2月25日，星期天五碳糖磷酸含N堿基第7頁,共57頁，2024年2月25日，星期天RNA和DNA的比較DNARNA基本單位五碳糖含N堿基單雙鏈？分子大小脫氧核苷酸脫氧核糖A、T、G、C雙鏈核糖核苷酸核糖A、U、G、C單鏈很大比較小第8頁,共57頁，2024年2月25日，星期天RNA的種類信使RNA(mRNA)核糖體RNA(rRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)RNA按功能分：第9頁,共57頁，2024年2月25日，星期天DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的呢？第10頁,共57頁，2024年2月25日，星期天1.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄：

轉(zhuǎn)錄細(xì)胞核(主要)場所：原料：模板：原則：產(chǎn)物：DNA的一條鏈游離的核糖核苷酸堿基互補(bǔ)配對(duì)原則ATCGUAGCRNA條件：ATP、酶

細(xì)胞核內(nèi)

DNA的一條鏈為模板堿基互補(bǔ)配對(duì)原則

RNA在以按照合成的過程。第11頁,共57頁，2024年2月25日，星期天思考與討論1、轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對(duì)保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？2、轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有哪些異同？與該DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同？第12頁,共57頁，2024年2月25日，星期天練習(xí)：1、mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA分子上腺嘌呤占?jí)A基總數(shù)的（）A50％B25％C30％D35％C2、煙草、煙草花葉病毒中，所含的核苷酸種類和堿基種類各有多少？煙草中的核苷酸種類有8種，堿基種類有5種。煙草花葉病毒中所含的核苷酸種類有4種，堿基種類有4種。第13頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

T

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AA

A

T

AGCUGACGGUUU第14頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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AC

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A

T

AGCUGACGGUUURNA聚合酶第15頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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AGCGACGGUUUU第16頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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AGCGACGGUUUU第17頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGUUUUA第18頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGUUGUUA第19頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGUGUUAU第20頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGUUAUU第21頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGUUAUUA第22頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGCGGUUAUUAU第23頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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GGCGGUUAUUAUC第24頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AG

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GGCGGUUAUUAUCmRNA第25頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2、遺傳信息的翻譯翻譯場所：原料：模板：原則：產(chǎn)物：工具：（核糖體）mRNA密碼子：mRNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基，叫做一個(gè)“密碼子”氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A—UC—G）細(xì)胞質(zhì)具有一定氨基酸順序的多肽核糖體mRNA堿基互補(bǔ)配對(duì)原則

蛋白質(zhì)按照，合成為模板，上以在的過程。第26頁,共57頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄翻譯場所過程模板原則原料條件產(chǎn)物細(xì)胞核DNA的一條鏈堿基互補(bǔ)配對(duì)原則A-U;T-A;G-C;C-G;4種核糖核苷酸酶ATPmRNA核糖體mRNA氨基酸多肽酶ATP工具：tRNA堿基互補(bǔ)配對(duì)原則A-U;U-A;G-C;C-G;實(shí)質(zhì)遺傳信息遺傳密碼特定氨基酸順序轉(zhuǎn)錄翻譯總結(jié)第27頁,共57頁，2024年2月25日，星期天3.遺傳密碼的探索過程

1954年科普作家伽莫夫G.Gamor在《Nature》雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出三個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。三個(gè)堿基中的每個(gè)堿基作為信息只讀一次還是重復(fù)閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列會(huì)有什么不同呢？第28頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第29頁,共57頁，2024年2月25日，星期天若某DNA的第三個(gè)堿基(T)發(fā)生改變時(shí),如果密碼是非重疊的,這一改變將影響______個(gè)氨基酸,如果是重疊的又將影響________個(gè)氨基酸。13課后思考題：在DNA的第三個(gè)堿基(T)后插入一個(gè)堿基A,會(huì)如何影響？即如果密碼是非重疊的,這一改變將影響_____個(gè)氨基酸,如果密碼是重疊的,又將影響______個(gè)氨基酸。第30頁,共57頁，2024年2月25日，星期天克里克的實(shí)驗(yàn)

1961年,克里克對(duì)T4噬菌體DNA上的一個(gè)基因進(jìn)行處理，使DNA增加或減少堿基。通過這樣的方法他們發(fā)現(xiàn)加入或減少1個(gè)和2個(gè)堿基都會(huì)引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，而加入或減少3個(gè)堿基時(shí)卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)。解釋：遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸。第31頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

克里克是第一個(gè)用實(shí)驗(yàn)證明遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸的科學(xué)家。這個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)表明:遺傳密碼從一個(gè)固定的起點(diǎn)開始,以非重疊的方式閱讀,編碼之間沒有分隔符。第32頁,共57頁，2024年2月25日，星期天TyrSerPheCysTyrSerPheCys人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸Tyr：酪氨酸Ser：絲氨酸Phe：苯丙氨酸Cys：半胱氨酸各管加入多聚尿嘧啶核苷酸除去DNA和mRNA的細(xì)胞提取液

1961-1962年，尼倫伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和馬太（H.Matthaei）的實(shí)驗(yàn)：第33頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

這一結(jié)果不僅證實(shí)了無細(xì)胞系統(tǒng)的成功，同時(shí)還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子。這是第一個(gè)遺傳密碼子被破譯。尼倫伯格的實(shí)驗(yàn)巧妙之處在于利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成蛋白質(zhì)，他這富有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法為他帶來了重大的成功！

在接下來的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。第34頁,共57頁，2024年2月25日，星期天1968年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)闡明遺傳密碼及其在蛋白質(zhì)合成中的作用1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize羅伯特W.霍利哈爾·戈賓德·科拉納

馬歇爾·沃倫·尼倫伯格

第35頁,共57頁，2024年2月25日，星期天小結(jié)

1.1954年科普作家伽莫夫用數(shù)學(xué)的方法推斷3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。2.1961年克里克第一個(gè)用T4噬菌體實(shí)驗(yàn)證明了遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸。3.1961年尼倫伯格和馬太利用無細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行體外合成破譯了第一個(gè)遺傳密碼。4.1969年科學(xué)家們破譯了全部的密碼。第36頁,共57頁，2024年2月25日，星期天密碼子表UUAGAUAUCmRNA第37頁,共57頁，2024年2月25日，星期天遺傳密碼的特點(diǎn)1、一種遺傳密碼對(duì)應(yīng)唯一一種氨基酸2、一種氨基酸由一種或多種遺傳密碼構(gòu)成3、起始密碼、終止密碼4、通用性第38頁,共57頁，2024年2月25日，星期天基因控制蛋白質(zhì)合成的過程DNA的遺傳信息mRNA的遺傳信息蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序轉(zhuǎn)錄翻譯數(shù)量n3n6n第39頁,共57頁，2024年2月25日，星期天DNA雙鏈TCA信使RNAUCAGCU轉(zhuǎn)運(yùn)RNAGCA氨基酸色氨酸根據(jù)蛋白質(zhì)合成過程中遺傳信息的傳遞法則，在下表的空格處填入相應(yīng)的字母或名稱AGTACCGCACGAUGGCGU絲氨酸精氨酸丙氨酸TGGCGTGCTAGUACCCGA若氨基酸有n個(gè)，則mRNA上的堿基至少_____個(gè)，DNA上的堿基至少_____個(gè)。3n6n。第40頁,共57頁，2024年2月25日，星期天A密碼子精氨酸氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)RNAG信使RNAGGDNA雙鏈練習(xí)1、根據(jù)在蛋白質(zhì)生物合成中遺傳信息傳遞的規(guī)律，在下面表格數(shù)碼中填入相應(yīng)的字母：

CCCAAT

C

GU

C

G第41頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2.某基因中含有1200個(gè)堿基，則由它控制合成的一條肽鏈的最多含有肽鍵的個(gè)數(shù)是(

)A．198個(gè)B．199個(gè)

C．200個(gè)D．201個(gè)B

基因中堿基數(shù)：mRNA中堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)＝6：3：1第42頁,共57頁，2024年2月25日，星期天3、某DNA片段所轉(zhuǎn)錄的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，則個(gè)DNA片段中T%和G%分別占（）。A.46%,54%B.23%,27%C.27%,23%D.46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212AmUmGmCmmRNA第43頁,共57頁，2024年2月25日，星期天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：一個(gè)氨基酸的編碼至少需要多少個(gè)堿基才能夠決定20種不同的氨基酸？UUAGAUAUCmRNA密碼子密碼子密碼子三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，43=64第44頁,共57頁，2024年2月25日，星期天AUGGAUAUCmRNA？甲硫氨酸CUA反密碼子核糖體第45頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)中的mRNA第46頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨

核糖體mRNA與核糖體結(jié)合.第47頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨

tRNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)

.第48頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA

將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到

mRNA上的相應(yīng)位置

.第49頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

兩個(gè)氨基酸分子縮合縮合第50頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

核糖體隨著

mRNA滑動(dòng).

另一個(gè)

tRNA上的堿基與mRNA上的密碼子配對(duì).

第51頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUA

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

一個(gè)個(gè)氨基酸分子縮合成鏈狀結(jié)構(gòu)第52頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUA

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)新的氨基酸第53頁,共57頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAU