4.1基因指导蛋白质的合成

第4章基因的表达基因肤色眼皮单双血型基因有遗传效应的DNA片段控制生物性状在染色体上呈线性排列基因控制生物性状指导合成蛋白质体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？第1节基因指导蛋白质的合成1.DNA主要存在哪里？2.蛋白质在哪里合成？DNA主要在细胞核蛋白质的合成在细胞质(核糖体)进行指导通过RNA问题：2、为什么RNA适于做DNA的信使呢？1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？如何解读DNA的信息呢？㈠遗传信息的转录1、RNA与DNA的区别核糖脱氧核糖P脱氧核糖含氮碱基P核糖含氮碱基DNA与RNA的基本组成单位A—腺嘌呤G—鸟嘌呤C—胞嘧啶U—尿嘧啶A—腺嘌呤G—鸟嘌呤C—胞嘧啶T—胸腺嘧啶4种核糖核苷酸4种脱氧核糖核苷酸RNA的种类信使RNA——mRNA核糖体RNA——rRNA转运RNA——tRNA2、RNA的类型⑴信使RNA（mRNA）：转录遗传信息，翻译的模板，即传递遗传信息的作用。⑵转运RNA（tRNA）：识别密码子，运输特定氨基酸，呈三叶草型结构。⑶核糖体RNA（rRNA）：核糖体的组成成分。为什么RNA适于做DNA的信使呢？⑴RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。⑵在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，因RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。⑶RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。3、RNA适于做DNA的信使的原因：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？小飞守角制作1、DNA→RNA如何转录，特点是什么？问题：2、DNA的两条链都能转录吗？3、DNA链完全解开吗？4、在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？4、遗传信息的转录GDNA游离的核糖核苷酸RNA聚合酶TGCACAAAT1、DNA解旋，碱基暴露TGCACAAATGA2、游离的核糖核苷酸与DNA随机碰撞，氢键结合TGCACAAATGAUTGCACAAATGAU3、连接成mRNA。TGCACAAATGAUGTGCACAAATGGAUGTGCACAAATGGAUGUTGCACAAATGGAUGUTGCACAAATGGAUGUUTGCACAAATGGAUGUUATGCACAAATGGAUGUUAUTGCACAAATGGAUGUUAUCRNA聚合酶TGCACAAATGGAUGUUAUC形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNATGCACAAAT细胞质细胞核核孔DNAACGUGUUUAmRNAACGTGTTAT4、mRNA释放，DNA双链恢复ACGUGUUUAmRNA转录过程中遗传信息的流动方向：DNAmRNA基因中脱氧核苷酸的序列决定着mRNA中核糖核苷酸的序列转录的过程转录小结：场所：模板：原料：条件：原则：产物主要在细胞核DNA的一条链4种核糖核苷酸DNARNA遵循碱基互补配对原则（A=U,T=A;G=C,C=G）转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。RNA聚合酶、能量（ATP）类别项目复制转录场所解旋模板原料酶能量碱基配对产物主要是细胞核边解旋边转录只有DNA的一条链四种核糖核苷酸RNA聚合酶ATPA-UG-CT-AC-GRNA主要是细胞核边解旋边复制DNA的两条链四种脱氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶ATPA-TC-GT-AG-C子代DNA㈡遗传信息的翻译1、概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。问题：转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNA：碱基的数量排列顺序种类蛋白质：氨基酸的数量排列顺序种类决定决定决定?种?种4种20种讨论：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够决定20种不同的氨基酸？一个碱基决定一个氨基酸，41=4二个碱基决定一个氨基酸，42=16三个碱基决定一个氨基酸，43=642、碱基与氨基酸的对应关系UCAUGAUUAmRNA密码子密码子密码子3、密码子密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基1、一种氨基酸可以和多个密码子相对应2、一个密码子只和一种氨基酸相对应3、三个终止密码：UAA、UAG、UGA4、氨基酸的种类:20种密码子的种类:64种•起始密码子：2种（AUG、GUG），是翻译第一个氨基酸的密码•终止密码子：3种（UAA、UGA、UAG），不编码氨基酸，是翻译终止的信号。•普通密码子编码20种氨基酸的密码子共61种。一种氨基酸可能有几种密码子，这一现象称做密码的简并。如UUU、UUC、UUA、UUG都翻译成苯丙氨酸。密码子的种类1、简并性：一种氨基酸可以有两种以上的密码子。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。2、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。遗传密码的特性：•4、tRNA——把氨基酸运送到核糖体上的“搬运工”•（1）tRNA上的种类很多，每种tRNA只能识别并运送一种氨基酸。•（2）tRNA的分子结构很特别：其一端是携带氨基酸的部位，另一端是反密码子——用于与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。ACU天冬氨酸反密码子AUG异亮氨酸反密码子转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”相识别。反密码子的种类：61种。5、遗传信息、密码子、反密码子区别①位置不同。遗传信息位于DNA分子的基因上，密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。这里要注意的是，DNA分子上并不是所有片段都代表着遗传信息，非基因上的脱氧核苷酸的排列不含遗传信息。②作用不同。遗传信息决定着mRNA上密码子的排序,密码子决定着氨基酸的种类,tRNA上的反密码子识别密码子，则保证了tRNA准确的运载相应的氨基酸。③不同的生物个体具有不同的基因遗传信息,合成不同的mRNA，但共用一套密码子与反密码子，因此不同生物的密码子、反密码子和tRNA的种类是相同的。6、遗传信息、密码子、反密码子的联系①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。②mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸排列顺序，反密码子则起到翻译的作用。遗传信息、遗传密码和反密码子比较项目遗传信息密码子反密码子位置DNAmRNAtRNA含义DNA上碱基对或脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定一个氨基酸或提供转录终止信号的3个相邻的碱基tRNA上的可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基种类4n种(n为碱基对的数目)64种，其中决定氨基酸的密码子有61种61种作用间接决定蛋白质中氨基酸的排列顺序直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序识别密码子相关特性具有多样性和特异性一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能由一种或几种密码子决定一种tRNA只能识别和转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运•7、翻译的过程（1）mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1•7、翻译的过程（2）携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2（3）甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上•7、翻译的过程（4）核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤（2）、（3）、（4），直至核糖体读取到mRNA的终止密码•7、翻译的过程(2009广东)25.有关蛋白质合成的叙述，正确的是（）A.终止密码子不编码氨基酸B.每种tRNA只转运一种氨基酸C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D.核糖体可在mRNA上移动“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。ABD转录和翻译A—C—U—G—G—A—U—C—UmRNA转录翻译蛋白质mRNA（遗传密码）ACUGGAUCUDNA双链A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—AtRNA（反密码子）U–G–AC–C–UA–G–A苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸肽键肽键提醒①碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子，故A—U，U—A配对，不能出现T。②一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。③翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。④翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。小飞守角制作翻译小结：场所：产物：模板：原料：条件：细胞质（核糖体）mRNA多肽链氨基酸ATP、酶、转运RNA（tRNA）碱基互补配对：G－C、C－G、U－A、A－U遗传信息流动：mRNA蛋白质翻译：在核糖体上，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（2012新课标）1、同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的（）A.tRNA种类不同B.mRNA碱基序列不同C.核糖体成分不同D.同一密码子所决定的氨基酸不同【解析】细胞内合成蛋白质过程中，tRNA种类和核糖体成分是相同的，A、C项错误；直接决定氨基酸顺序的是mRNA碱基序列，mRNA碱基序列不同，合成的氨基酸顺序也不同，B项正确；同一密码子决定的氨基酸是相同的，D项错误。B（2010天津）2.根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（）A.TGUB.UGAC.ACUD.UCUCDNA双链TGmRNAtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸【解析】mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作1个密码子。据表，mRNA的密码子和tRNA上的反密码子互补配对，可推知mRNA的密码子最后的碱基为U；DNA的一条链为TG，另一条链为AC，若DNA转录时的模板链为TG链，则mRNA的密码子为ACU，若DNA转录时的模板链为AC链，则mRNA的密码子为UGU。小飞守角制作（2013全国新课标）1、关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是（）A．一种tRNA可以携带多种氨基酸B．DNA聚合酶是在细胞核中合成的C．反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成D•一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。•8、提高翻译的速率①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。②目的、意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。③方向：从左向右(见上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。提醒图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。（2013浙江卷）3．某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是()A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开B．DNA-RNA杂交区域中A应与T配对C．mRNA翻译只能得到一条肽链D．该过程发生在真核细胞中A（2012安徽）5．图示细胞内某些重要物质的合成过程，该过程发生在（）A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译【解析】图示过程为转录和翻译在同一时间同一地点进行，故为原核生物的基因表达过程，故A、D错，转录是核糖体沿mRNA移动，故B错，选C