2019届遗传信息的表达(公开课)

第四节遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成遗传物质（基因）通过指导蛋白质的合成来控制性状，将这一过程称为遗传物质（基因）的表达，属于DNA的功能之一。生物的性状是由控制的性状是由物质体现的基因蛋白质基因主要位于？蛋白质合成场所？？DNA的功能携带遗传信息：表达遗传信息：以自身为模板，半保留复制，保持遗传信息的稳定性P66根据DNA所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构，以控制性状P66（细胞核）（细胞质）转录P66转录是指遗传信息由DNA传递到RNA上的过程，转录的结果是形成RNA。DNARNA分布主要存在于主要存在于基本单位五碳糖含N碱基空间结构分类脱氧核糖核苷酸脱氧核糖A、T、G、C一般是规则的双螺旋结构核糖核苷酸核糖A、U、G、C通常呈单链DNA和RNA的比较概念：细胞核细胞质三类RNA种类P67信使RNA(mRNA)核糖体RNA(rRNA)转运RNA(tRNA)RNA按功能分类：传达DNA上的遗传信息，是合成蛋白质的直接模板组成核糖体的成分，是核糖体行使功能必需的把氨基酸运送到核糖体，使之按照mRNA的信息指令连接起来形成蛋白质转录示意图：P66转录过程：P67第一段TCATGATTAAGTACAAATAGTACAAATTCATGATTADNA的平面结构图以DNA的一条链为模板合成RNADNA模板链游离的核糖核苷酸AGTACAAATGAGTACAAATGDNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——A；C——G；RNA聚合酶RNA聚合酶结合到单链DNA上，四种游离的核糖核苷酸一个一个添加上去。G在RNA聚合酶的作用下，组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来AGTACAAATUUAGTACAAATGUUARNA聚合酶沿着DNA移动。AGTACAAATGGUUARNA聚合酶沿着DNA移动。AGTACAAATGGUUAURNA核苷酸一个一个连接起来。AGTACAAATGGUUAUURNA核苷酸一个一个连接起来。AGTACAAATGGUUAUUARNA核苷酸一个一个连接起来。AGTACAAATGGUUAUUAURNA核苷酸一个一个连接起来。AGTACAAATGGUUAUUAUCRNA核苷酸一个一个连接起来。AGTACAAATGGUUAUUAUC形成了mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上RNADNA模板链RNA核苷酸一个一个连接起来。AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA细胞核细胞质核孔DNAmRNA在细胞核中合成蛋白质合成？UCAUGAUUAmRNA细胞质细胞核mRNA通过核孔进入细胞质AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA真核生物的成熟的mRNA？P67转录小结1、定义：2、场所：3、转录的条件：4、转录时的碱基配对:5、转录的结果：在细胞核中以DNA的一条链为模板,合成RNA的过程细胞核模板：原料：能量：酶：RNADNA的一条链RNA聚合酶等4种核糖核苷酸ATPA—U；T—A；C—G；G—C6、信息来源：DNA的模板链7、信息传递的方向：DNA（基因）→mRNA（DNA与RNA的碱基互补配对）DNA的复制转录模板原料酶产物配对原则DNA复制与转录的比较以DNA的两条母链为模板游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶2个双链DNA分子以DNA的一条链为模板游离的核糖核苷酸RNA聚合酶1条RNA单链A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—C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如何将信息翻译成蛋白质？翻译翻译是指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.概念：核糖体P67核糖体是蛋白质合成（翻译）的场所UUAGAUAUCmRNA密码子密码子密码子密码子：mRNA上决定一种氨基酸的三个相邻的碱基（三联体），决定氨基酸的种类。a、一种氨基酸可以和一个或多个密码子相对应b、一个密码子只和一种氨基酸相对应c、三个终止密码：UAA、UAG、UGAd、氨基酸的种类：密码子种类：决定氨基酸的密码子：20种64种61种氨基酸和密码子之间的数量关系？天冬氨酸ACU反密码子异亮氨酸AUG反密码子反密码子转运RNA(tRNA)一个转运RNA是由3个核糖核苷酸构成的吗？问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？UCAUGAUUAmRNA细胞质细胞质中的mRNA翻译的过程UCAUGAUUA核糖体mRNA与核糖体结合UCAUGAUUAAAU亮氨酸tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨tRNA将氨基酸转运到mRNA上的相应位置UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨缩合两个氨基酸分子缩合，形成肽键UCAUGAUUA亮氨酸ACU天门冬酰氨AUG异亮氨酸核糖体随着mRNA滑动，另一个tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对UCAUGAUUA亮氨酸ACU天门冬酰氨AUG异亮氨酸一个个氨基酸分子缩合成多肽缩合UCAUGAUUA亮氨酸天门冬酰氨AUG异亮氨酸tRNA离开，再去转运新的氨基酸UCAUGAUUA以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的多肽图示一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此少量的mRNA分子就可迅速合成大量的蛋白质，翻译的效率非常高。如何加快翻译的进程呢？6、信息传递的方向：细胞质的核糖体上20种氨基酸转运RNA（tRNA）1、场所：2、原料：3、工具：4、碱基配对原则：A—U；U—A；C—G；G—C5、信息来源：mRNAmRNA→蛋白质（有一定氨基酸排列顺序）翻译小结密码子、tRNA、氨基酸：1、一个密码子决定一种氨基酸，一种氨基酸可由一个或多个密码子决定。密码子的改变是否一定导致氨基酸的改变？2、tRNA与氨基酸的对应关系（1）tRNA有几种？由于只有61种密码子是对应氨基酸，所以tRNA也只有61种（2）一种tRNA运载一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNA运载3、tRNA将氨基酸运到核糖体上，按mRNA上密码子顺序将它们一一相连，直至mRNA出现终止密码子，肽链才从核糖体上脱落下来。4、遗传密码的特性——通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。DNA的复制、转录、翻译比较DNA复制转录翻译场所模板原料其他条件产物碱基互补配对细胞核细胞核核糖体DNA两条链DNA一条链mRNA四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸ATP解旋酶DNA聚合酶ATPRNA聚合酶ATPtRNA酶两个DNA分子RNA多肽链A—TG—CT—AC—GA—UG—CT—AC—GA—UG—CU—AC—G中心法则发现RNA病毒及逆转录修改后的中心法则翻译克里克提出的中心法则RNA病毒（如劳氏肉瘤病毒）能以RNA为模板反向地合成单链DNA，因为它们具有能够催化此反应过程的逆转录酶。中心法则人、大肠杆菌、噬菌体、烟草花叶病毒、HIV分别发生哪些过程？这些过程在所有生物体内都会发生吗？1、人、大肠杆菌、噬菌体等以DNA为遗传物质的生物的遗传信息传递：翻译2、以RNA为遗传物质的生物的遗传信息传递：（1）烟草花叶病毒等自我复制型的RNA病毒：（2）人类免疫缺陷病毒（HIV）等逆转录病毒：RNA翻译基因的完整概念P701、基因控制蛋白质合成的有关计算：DNA控制蛋白质合成中DNA碱基数︰mRNA碱基数︰氨基酸数=6︰3︰1【补充】2、基因控制生物性状的两种方式：DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能正常合成蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升高淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）编码淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正常合成蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）人的白化病控制酶形成的基因异常控制酶形成的基因正常酪氨酸酶不能正常合成酪氨酸酶正常合成酪氨酸不能正常转化为黑色素酪氨酸能正常转化为黑色素缺乏黑色素而表现为白化病表现正常由这二个实例大家可以总结出什么共同点？（1）基因通过控制某些酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。镰刀型细胞贫血症控制血红蛋白形成的基因中一个碱基对变化血红蛋白的结构发生变化红细胞呈镰刀状红细胞容易破裂，患溶血性贫血编码跨膜蛋白（CFTR）的基因缺失了3个碱基对导致CFTR蛋白缺少苯丙氨酸，影响了CFTR蛋白结构使CFTR转运氯离子的功能异常，患者支气管内黏液增多黏液增多，支气管管腔受阻，细菌大量繁殖，肺部功能严重受损囊性纤维病（2）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状基因、蛋白质与性状的关系是基因结构蛋白细胞结构生物性状酶或激素细胞代谢生物性状蛋白质直接作用间接作用