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1、第四節(jié) 遺傳信息的表達(dá) - RNA和蛋白質(zhì)的合成 基因與蛋白質(zhì)的聯(lián)系需要媒介 -RNA， 并且要通過 “ 轉(zhuǎn)錄 ” 與 “ 翻譯 ” 兩步進(jìn) 行 疑問 : 基因在細(xì)胞核內(nèi) ,怎樣控制核糖體合成蛋白質(zhì) ? 遺傳物質(zhì) DNA的重要功能之一： 將 遺傳信息 完整的傳遞給下一代 -傳遞遺傳信息 遺傳物質(zhì) DNA的重要功能之二： 將 遺傳信息 反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上 -表達(dá)遺 傳信息 DNA與 RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別 填寫下表： 簡稱 全稱 基本單位 所含 C5 所含 堿基 空間 結(jié)構(gòu) DNA 脫氧核糖 核酸 脫氧 (核糖 ) 核苷酸 脫氧核糖 AGCT 雙螺旋 RNA 核糖核酸 核糖核苷酸 核糖

2、AGCU 單鏈 1. 2.各種 RNA分子都是以 DNA上的基因區(qū)段 為模板 “ 轉(zhuǎn)錄 ” 而來的。 在細(xì)胞核內(nèi)，以 DNA的一條鏈為 模板，按照堿基互補配對的原則合成 RNA的過程。 堿基 DNA A T G C 互補 配對 RNA U A C G 過程 1：轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 RNA的堿基序列 ,除了 T變 U 外 ,其余與編碼鏈相同。 DNA: -GCAGTACATGTC-編碼鏈 -CGTCATGTACAG-模板鏈 -GCAGUACAUGUC- RNA: 轉(zhuǎn)錄 問： RNA的堿基序列更像哪一條鏈？ 5 3 3 5 1.模板鏈并非固定在 DNA分子中某一條鏈 2.轉(zhuǎn)錄方向均為 53 轉(zhuǎn)錄模板

3、轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的 區(qū)別 復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 模板 DNA雙 鏈 DNA的 一條 鏈 原料 四種 脫氧 核苷酸 四種 核糖 核苷酸 酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 產(chǎn)物 DNA RNA 配對 A-T、 G-C A-U、 T-A、 G-C 轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似點： 1. 模板均為 DNA 2. 延長機理都是形成磷酸二酯鍵 3. 方向均為 53 （ 1）信使 RNA （ messager RNA, mRNA ） RNA的種類： 以 DNA的一條鏈為模板合成的 RNA單鏈 功能： mRNA攜帶著 遺傳密碼 從核孔出來的 到 細(xì)胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合。 它能決定 氨 基酸 的排列順序 遺傳信息： DNA上 的堿基排列順序

4、遺傳密碼： mRNA上 的堿基排列順序 c)一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基 , 才足以組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)的 20種氨基酸？ b) 如果 2個堿基編碼一個氨基酸，最多能 編碼多少種氨基酸？ mRNA的堿基 與 氨基酸 之間有何對應(yīng)關(guān)系？ 4種 16種 3個 (共有 64種組合 ) 4種 20種 ? a) 如果 1個堿基決定 1種氨基酸， 4種堿基 能決定多少種氨基酸？ 密碼子 密碼子 密碼子 G A G U C A U G C mRNA 1966年， Nirenberg和 Khorana 破譯了全部遺傳密碼， Nirenberg 和 Khorana于 1968年 獲諾貝爾獎 密碼子 ：在 mR

5、NA上 , 決定一個氨基酸的三個 相鄰的堿基。 mRNA A U G G A A G C A U G U C C G A G C A A G C C G 甲硫 谷 丙 半胱 脯 絲 賴 脯 遺傳密碼的特性： 1、共 64個 遺傳密碼 子 ，其中有 3個終 止密碼，沒有對應(yīng) 的氨基酸。能 決定 氨基酸的 遺傳密碼 子只有 61個 。 2、 通用性 ：地球上 幾乎所有的生物共 用一套密碼子表。 3、 簡并性 ：一種氨 基酸可能有兩種以上 的密碼子的情況 在一定程度上能防止由于一個堿基 的改變而導(dǎo)致的遺傳信息的改變。 （ 2）轉(zhuǎn)運 RNA（ tranfer RNA, tRNA ） 三葉草形 , 局部

6、自我 配對 反密碼子 ：在 tRNA一端 ,能與 mRNA上的 密碼子 發(fā)生堿基配對的 三個堿基。 tRNA功能 ： 按照遺傳密碼將氨基酸 有次序地運送到核糖體 1、細(xì)胞中的 tRNA有多 少種？ 61種 2、 tRNA和氨基酸轉(zhuǎn)運 有何對應(yīng)關(guān)系？ 每種氨基酸可能由一 種或幾種 tRNA轉(zhuǎn)運。 每種 tRNA只能識別并 轉(zhuǎn)運一種氨基酸。 結(jié)合氨基 酸的部位 堿基配對 反密碼子 C A C G U A G C U G G U mRNA： A G C C A U 纈氨酸 組氨酸 精氨酸 tRNA： 氨基酸： （ 3）核糖體 RNA（ ribosome RNA, rRNA） ： rRNA和 蛋白質(zhì)

7、共同組成 的復(fù)合體就是 核糖體 ， 核糖體是蛋白質(zhì)合成的 場所 。 r-RNA 分子圖： RNA轉(zhuǎn)錄 示意圖 過程 2、翻譯 以 mRNA為模板 ,合成 蛋白質(zhì) 的過程 亮氨酸 U A A 精氨酸 U C U 異亮 氨酸 G A U 核糖體 合成蛋白質(zhì) 的 “ 生產(chǎn)線 ” U C A U A G A U A mRNA 細(xì)胞質(zhì)中 需要哪些 tRNA來轉(zhuǎn) 運這些氨 基酸？ 細(xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個快速過程，一段 mRNA可以相繼與多個核糖體相結(jié)合，同時連 續(xù)進(jìn)行多條同一種新肽鏈的合成。 多聚核糖體 遺傳信息的 轉(zhuǎn)錄與翻譯 的比較 轉(zhuǎn)錄 翻譯 場所 原料 堿基 配對 解旋 產(chǎn)物 細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì)（核糖體）

8、 4種核糖核苷酸 20種氨基酸 DNA mRNA A U、 T A、 C G、 G C mRNA tRNA A U、 U A、 C G、 G C 有 無 RNA 多肽（還需加工） 二、遺傳信息的表達(dá)過程： 過程 1、轉(zhuǎn)錄 (1)概念：遺傳信息由 DNA傳遞到 RNA上的過程 (2)發(fā)生場所：細(xì)胞核 (3)轉(zhuǎn)錄結(jié)果 :形成 RNA 過程 2、翻譯 (1)概念：以 mRNA為模板 ,合成蛋白質(zhì)的過程 (2)發(fā)生場所：細(xì)胞質(zhì)核糖體 (3)翻譯結(jié)果 :形成多肽（蛋白質(zhì)） DNA RNA 蛋白質(zhì) 三、中心法則： 1.信息流：遺傳信息的流動方向 DNA分子脫氧核苷酸 (堿基 )的排列順序 mRNA中核糖核

9、苷酸 (堿基 )的排列順序 氨基酸的排列順序 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 (生物體的各種性狀 ) 決定 決定 決定 2.信息流方向： DNA RNA 蛋白質(zhì) DNA DNA RNA 蛋白質(zhì) DNA 3.中心法則圖解： 4.反映了 DNA(基因 )的基本功能： 通過 DNA復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代 通過基因的表達(dá) , 使遺傳信息反映到蛋白 質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上 四、基因?qū)π誀畹目刂疲?2.通過控制蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)來直接影響性狀 (例 :鐮刀型貧血癥 ) 1.通過控制酶的合成來控制代謝過程 (例 :白化病 ) 1.若有一段 DNA單鏈的堿基順序為 : A -A-C-G-T-A-C-C-G 則另一條互補鏈的對應(yīng)堿

10、基順序為 : 2.DNA分子的一條鏈中 C+T G+A=0.8,那么在 它互補鏈中其比例應(yīng)該是多少 ? 思考： DNA分子 中的堿基之比有何規(guī)律？ T-T-G-C-A-T-G-G-C 1.25 A T = G C = C+T G+A = 1 4. 某基因一條鏈堿基為 -ATTACGGAGTAG-, 它的互補鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄模板 ,請?zhí)顚懴铝许樞?: 互補鏈 : m-RNA: t-RNA: 氨基酸 : 該基因指導(dǎo)合成的是幾肽化合物 ? -T-A-A-T-G-C-C-T-C-A-T-C- -U-A-A-U-G-C-C-U-C-A-U-C- -A-U-U-A-C-G-G-A-G-U-A-G- -異亮 -蘇

11、-谷 -終止 - 氨酸 氨酸 氨酸 三肽 5. 把你做的 DNA模型，以 鏈做模板 (35) 指導(dǎo)合成的多肽鏈寫在實驗報告上。 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 主要在細(xì)胞核 在細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行 通過 RNA 以 DNA轉(zhuǎn)錄成 mRNA為例 : RNA聚合酶與轉(zhuǎn)錄起始位點（啟動子）結(jié)合， 在此處使 DNA雙鏈解開，于是，轉(zhuǎn)錄從此起 點開始。 解開的 DNA雙鏈 中只有一條鏈成為 轉(zhuǎn)錄的模板； RNA聚合酶沿著 這條 DNA模板鏈由 3 5 移行； 一方面使 DNA雙鏈 陸續(xù)解開， 另一方面根據(jù)堿基 互補配對原則合成 RNA單鏈； RNA聚合酶只能 在 RNA的 3 連接新 的核苷酸，故 RNA 合成方向為 5

12、3 當(dāng) RNA聚合酶遇到 DNA模板上的終止子（在基因的 末端）時， RNA聚合酶會從 RNA分子和基因上脫離。 合成的 RNA單鏈會陸續(xù)脫離 DNA模板， DNA重新合 攏形成雙鏈。 在 真核生物 中，轉(zhuǎn)錄后新合成的 mRNA是未成熟的 mRNA， 需要在特定部位剪接，最后形成較短的有功能的 mRNA, 即成熟的 mRNA。 在 原核生物 中，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的 mRNA即為成熟的 mRNA 原核細(xì)胞 真核細(xì)胞 G A G U C A U G C mRNA 轉(zhuǎn) 錄 A G A G T C T G C T C C C A G A G T DNA 翻 譯 蛋白質(zhì) 纈氨酸 組氨酸 精氨酸 基因表達(dá)：基因形

13、成 RNA產(chǎn)物以及 mRNA 被翻譯為基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的過程。 6 3 1 比值 1.信息流：遺傳信息的流動方向 DNA分子脫氧核苷酸 (堿基 )的排列順序 mRNA中核糖核苷酸 (堿基 )的排列順序 氨基酸的排列順序 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 (生物體的各種性狀 ) 決定 決定 決定 三、中心法則： DNA RNA 蛋白質(zhì) DNA 2.信息流方向： 以 DNA作為遺 傳物質(zhì)的生物 中心法則圖解 以 RNA作為遺傳物質(zhì)的生物 1965年，科學(xué)家在 RNA腫瘤病毒里發(fā)現(xiàn)了一 種 RNA復(fù)制酶 ，像 DNA復(fù)制酶能對 DNA進(jìn)行復(fù) 制一樣， RNA復(fù)制酶能對 RNA進(jìn)行復(fù)制。 RNA 蛋白質(zhì) RNA 復(fù)

14、制 翻譯 RNA復(fù)制酶 以 RNA作為遺傳物質(zhì)的生物 1970年，科學(xué)家在致癌的 RNA病毒（如勞氏 肉瘤病毒、 HIV、 SARS）中發(fā)現(xiàn) 逆轉(zhuǎn)錄酶 ， 它能以 RNA為模板反向地合成單鏈 DNA。 DNA RNA 逆轉(zhuǎn)錄 蛋白質(zhì) RNA 轉(zhuǎn)錄 翻譯 逆轉(zhuǎn)錄酶 中心法則圖解 從本質(zhì)上講： 基因 就是一段包含了一個完整遺傳信 息單位的有功能的核酸分子片斷 大多數(shù)生物中是 一段 DNA， 而在 RNA病毒中則是 一段 RNA 一、基因： 1.基因是決定生物性狀的基本單位 . 4.每個基因都有特定的 堿基排列順序 .(代表特定 的 遺傳信息 ) 3.基因在染色體上直線排列 . 2.基因是有遺傳效應(yīng)的 DNA片斷 .(基因的本質(zhì) ) DNA與 基因 的關(guān)系 基因： 1.基因是遺傳的一個基本功能單位 . 3.基因在染色體上呈線性排列 . 2.基因是有遺傳效應(yīng)的 DNA片斷， 即：在適當(dāng)條件下控制生物的性狀 . (基因的本質(zhì) )