資源簡介

(共45張PPT)
基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
復(fù)習(xí)-基因與脫氧核苷酸、DNA、染色體的關(guān)系
脫氧核苷酸
基因
DNA
染色體
每條染色體上含有一個(gè)或兩個(gè)DNA分子
染色體是DNA的主要載體
是主要的遺傳物質(zhì)
基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
每個(gè)DNA分子含有許多個(gè)基因
基因在染色體上呈線性排列
是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位
基因的脫氧核苷酸排列順序
代表遺傳信息
每個(gè)基因中含有許多脫氧核苷酸
基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成？
基因(DNA)的分布：
主要在細(xì)胞核（真核生物）；擬核（原核生物）
蛋白質(zhì)的合成場所：
細(xì)胞質(zhì)
分布和合成場所不同，那么遺傳信息如何傳遞？如何解讀？
科學(xué)家推測：
在DNA和蛋白質(zhì)之間，還有一種中間物質(zhì)充當(dāng)信使。
DNA為什么不能出細(xì)胞核指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成？
DNA是遺傳物質(zhì)；
細(xì)胞核控制細(xì)胞的遺傳和代謝。
核糖體為何不進(jìn)入細(xì)胞核合成蛋白質(zhì)？
細(xì)胞核的核孔通道直徑為9nm，核糖體為圓形顆粒狀，直徑約為23nm
最終結(jié)論：
在DNA和蛋白質(zhì)之間，有一種中間物質(zhì)充當(dāng)信使，這種中間物質(zhì)是RNA。
DNA和RNA的區(qū)別
DNA中文名稱：脫氧核糖核酸
RNA中文名稱：核糖核酸
DNA水解產(chǎn)物：脫氧核糖核苷酸
RNA水解產(chǎn)物：核糖核苷酸
DNA完全水解產(chǎn)物：脫氧核糖、磷酸、A、T、C、G（4種堿基）
RNA完全水解產(chǎn)物：核糖、磷酸、A、U、C、G（4種堿基）
核糖
脫氧核糖
核糖和脫氧核糖的結(jié)構(gòu)模式圖
DNA和RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別
脫氧核糖
胸腺嘧啶（T）
磷酸
腺嘌呤（A）
鳥嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
核糖
尿嘧啶（U）
DNA
RNA
RNA的分子組成與DNA很相似，一般是單鏈，比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。
DNA和RNA的比較（總結(jié)）
DNA RNA
組成元素相同 C、H、O、N、P 基本單位不同 脫氧核苷酸 核糖核苷酸 組成不完全相同 五碳糖 脫氧核糖 核糖 含氮堿基 A、G、C、T A、G、C、U 分布不同 主要在細(xì)胞核 主要在細(xì)胞質(zhì) 空間結(jié)構(gòu)不同 規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 通常呈單鏈 種類不同 1種（DNA） 3種（mRNA、tRNA、rRNA） 功能不同 生物的主要遺傳物質(zhì) 作為部分病毒的遺傳物質(zhì) 作為翻譯的模板 作為氨基酸的搬運(yùn)工 參與核糖體的構(gòu)成 少數(shù)具有催化作用 DNA和RNA的判斷方法
方法一：根據(jù)五碳糖種類判斷
有脫氧核糖的是DNA；有核糖的是RNA
方法二：根據(jù)堿基種類來判斷
有胸腺嘧啶（T）的是DNA；有尿嘧啶（U）的是RNA
（用放射性同位素標(biāo)記法，可探知DNA或RNA）
方法三：根據(jù)堿基含量/比例來判斷
若嘌呤數(shù)≠嘧啶數(shù)，則一定不是雙鏈DNA分子
RNA的種類
RNA是由多個(gè)核糖核苷酸連接而成的單鏈分子。
RNA分為3種
1、信使RNA（mRNA）
蛋白質(zhì)合成的模板。
2、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）
氨基酸的運(yùn)載工具。
3、核糖體RNA（rRNA）
核糖體的組成部分。
蛋白質(zhì)
rRNA
核糖體
tRNA
mRNA
遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)：
RNA是在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的。
這個(gè)過程稱為轉(zhuǎn)錄。
轉(zhuǎn)錄的條件：
①模板：DNA的一條鏈
②原料：4種核糖核苷酸（A/U/C/G）
③酶：RNA聚合酶（磷酸二酯鍵）
④能量：ATP
以mRNA為例說明轉(zhuǎn)錄的基本過程
轉(zhuǎn)錄的基本過程：
①RNA聚合酶與編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合，使DNA雙鏈解開。
②細(xì)胞中游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對。
③在RNA聚合酶的作用下，依次連接（磷酸二酯鍵），形成一個(gè)mRNA分子。
④mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)指導(dǎo)翻譯過程，原DNA恢復(fù)雙鏈結(jié)構(gòu)。
RNA聚合酶
以mRNA為例說明轉(zhuǎn)錄的基本過程
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
U
RNA聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
RNA聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
U
RNA聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
U
RNA聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
U
RNA聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
RNA聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
A
G
T
A
C
T
A
A
T
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
核孔
DNA
轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)：
①以DNA一條鏈為模板
②邊解旋邊轉(zhuǎn)錄
轉(zhuǎn)錄的結(jié)果：
形成一個(gè)mRNA分子
轉(zhuǎn)錄的意義：
將DNA上的遺傳信息傳遞到mRNA上
遺傳信息的翻譯
遺傳信息的翻譯：
游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成
具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這個(gè)過程叫作翻譯。
翻譯的實(shí)質(zhì)：
將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。
翻譯的場所：
主要在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上，線粒體和葉綠體中也發(fā)生翻譯。
蛋白質(zhì)
rRNA
核糖體
堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系
早先猜測：
1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸（4種堿基只能決定4種氨基酸<21種氨基酸）
2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸（4種堿基只能決定42=16種氨基酸<21種氨基酸）
3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸（4種堿基只能決定43=64種氨基酸>21種氨基酸）
推測：3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸。
科學(xué)家通過推測與實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：
mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸。
每3個(gè)這樣的堿基叫作1個(gè)密碼子。
G
U
G
C
A
U
C
G
A
mRNA
5'
3'
密碼子
纈氨酸
密碼子
組氨酸
密碼子
精氨酸
遺傳密碼子的破譯
1954年科普作家伽莫夫
最開始運(yùn)用排列組合的方式研究遺傳密碼，
并在《自然Nature》雜志首次發(fā)表了遺傳
密碼的理論研究的文章，提出三個(gè)堿基編
碼一個(gè)氨基酸的設(shè)想。
1954年森格爾用紙層析法分析了胰島素的結(jié)構(gòu)后，對蛋白質(zhì)的氨基酸序列了解得越來越多。
遺傳密碼子的破譯
1961年克里克實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)材料：T4噬菌體
實(shí)驗(yàn)思路：研究其中某個(gè)基因的堿基增加或減少對其編碼蛋白質(zhì)的影響
實(shí)驗(yàn)過程：增加或刪除1個(gè)/2個(gè)/3個(gè)堿基，觀察是否能正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
①增加或刪除1個(gè)/2個(gè)堿基，無法正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)；
②增加或刪除3個(gè)堿基，可以正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸。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，密碼子之間沒有分隔符。
1961年蛋白質(zhì)的體外合成實(shí)驗(yàn)
科學(xué)家：尼倫伯格、馬太
實(shí)驗(yàn)技術(shù)：蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)
實(shí)驗(yàn)過程：
①在每個(gè)試管中分別加入1種氨基酸；
②在每個(gè)試管中加入除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液；
③在每個(gè)試管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：加入苯丙氨酸的試管中，出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。
除去DNA和mRNA的細(xì)胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
肽鏈
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
與苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子是UUU（第一個(gè)被破譯的密碼子）。
在多位科學(xué)家的不斷實(shí)驗(yàn)下，終于破譯了全部64密碼子，并編制出密碼子表。
21種氨基酸的密碼子表
第一個(gè)堿基 第二個(gè)堿基 第三個(gè)堿基
U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 絲氨酸 絲氨酸 絲氨酸 絲氨酸 酪氨酸 酪氨酸 終止 終止 半胱氨酸 半胱氨酸 終止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 組氨酸 組氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 異亮氨酸 異亮氨酸 異亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 蘇氨酸 蘇氨酸 蘇氨酸 蘇氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 賴氨酸 賴氨酸 絲氨酸 絲氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 纈氨酸 纈氨酸 纈氨酸 纈氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
密碼子的特點(diǎn)
密碼子種類：64種
氨基酸種類：21種
特殊密碼子說明：
①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。
②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時(shí)它編碼甲硫氨酸。
密碼子與氨基酸關(guān)系：
①1種氨基酸可能由1種或幾種密碼子決定。
②1種密碼子只能決定1種氨基酸（正常情況下）。
起始密碼子：AUG、GUG（甲硫氨酸）
終止密碼子：UAA、UAG、UGA（不編碼任何氨基酸）
能決定氨基酸的遺傳密碼子：61種
密碼子的簡并性：
像苯丙氨酸、亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子的現(xiàn)象。
（簡并性的意義：維持物種的穩(wěn)定性）
密碼子的通用性：
幾乎所有的生物體都共用一套密碼子。（生物之間存在或近或遠(yuǎn)的親緣關(guān)系）
氨基酸的搬運(yùn)工——tRNA
mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)器”——核糖體結(jié)合起來，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。將氨基酸運(yùn)送到“生產(chǎn)線”上去的是“搬運(yùn)工”——tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）
tRNA的特點(diǎn)：
①種類很多，61種
②每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸
③分子結(jié)構(gòu)特別：三葉草的葉形，一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)相鄰的堿基，這3個(gè)堿基可以與mRNA上的密碼子配對，叫作反密碼子。
tRNA
轉(zhuǎn)運(yùn)RNA
密碼子與反密碼子
天冬酰胺
亮氨酸
異亮氨酸
A A U
C U A
U A G
U U A
G A U
A U C
mRNA
tRNA
遺傳信息的翻譯
翻譯的條件：
①模板：mRNA
②原料：合成蛋白質(zhì)的21種氨基酸
③能量：ATP
④轉(zhuǎn)運(yùn)工具：tRNA
注：tRNA和rRNA都參與蛋白質(zhì)的合成過程，但是這兩種RNA本身不會(huì)翻譯為蛋白質(zhì)。
tRNA
mRNA
G
G
U
組氨酸
A
G
G
U
C
A
C
G
U
核糖體
位點(diǎn)1
位點(diǎn)2
mRNA
翻譯的過程：
①mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。
②攜帶甲硫氨酸的tRNA開始進(jìn)行翻譯。
③核糖體移動(dòng)，讀取密碼子，并形成肽鏈。
④遇到終止密碼子，肽鏈合成終止。
U
A
C
甲硫氨酸
翻譯的特點(diǎn)：
①以mRNA為模板。
②一條mRNA上可以結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成。
③肽鏈由相鄰的氨基酸通過肽鍵連接形成。
翻譯的結(jié)果：
多肽（蛋白質(zhì)）
翻譯的意義：
使mRNA上的遺傳信息反映到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上
中心法則
克里克在1957年提出中心法則：
遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；
也可以流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。
隨著研究的深入，中心法則也進(jìn)行了相關(guān)的補(bǔ)充：
少數(shù)生物（如一些RNA病毒）的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA。
中心法則圖解
復(fù)制
復(fù)制
DNA
RNA
蛋白質(zhì)
轉(zhuǎn)錄
翻譯
逆轉(zhuǎn)錄
以DNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞
DNA
RNA
蛋白質(zhì)
復(fù)制
轉(zhuǎn)錄
翻譯
復(fù)制
RNA
蛋白質(zhì)
翻譯
以RNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞
復(fù)制
DNA
RNA
蛋白質(zhì)
轉(zhuǎn)錄
翻譯
RNA
逆轉(zhuǎn)錄
中心法則適用條件：
①DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯是所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物遵循的法則。
②RNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在被RNA病毒寄生的細(xì)胞中，且逆轉(zhuǎn)錄過程必須有逆轉(zhuǎn)錄酶的參與。
中心法則的意義：
①對遺傳信息流動(dòng)過程的概括。
②對DNA基本功能（傳遞和表達(dá)遺傳信息）的概括。
③對生物遺傳物質(zhì)和性狀的關(guān)系以及傳遞途徑的概括。
生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。
3種RNA總結(jié)
mRNA tRNA rRNA
分布部位 常與核糖體結(jié)合 細(xì)胞質(zhì)中 與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體
特點(diǎn) 帶有從DNA上轉(zhuǎn)錄下來的遺傳信息 一端與氨基酸結(jié)合，一端有反密碼子與mRNA上的遺傳密碼子配對 由核仁組織區(qū)DNA轉(zhuǎn)錄而來，是核糖體的組成物質(zhì)
功能 翻譯時(shí)作模板 翻譯時(shí)識(shí)別密碼子、搬運(yùn)氨基酸 參與構(gòu)成合成蛋白質(zhì)的場所
結(jié)構(gòu) 單鏈 單鏈，三葉草形 單鏈
共同點(diǎn) 都是經(jīng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生；基本組成單位相同；都與翻譯過程相關(guān) 復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯總結(jié)
復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯
場所 主要在細(xì)胞核 主要在細(xì)胞核 核糖體
模板 DNA的兩條單鏈 DNA的一條鏈 mRNA
原料 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 21種氨基酸
條件 ATP、解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶、ATP ATP、tRNA、酶
產(chǎn)物 2個(gè)雙鏈DNA 1個(gè)單鏈RNA 多肽鏈
特點(diǎn) 半保留復(fù)制；邊解旋邊復(fù)制 邊解旋邊轉(zhuǎn)錄； DNA雙鏈全保留 1條mRNA可同時(shí)合成多條肽鏈
復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯相關(guān)的計(jì)算
DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量關(guān)系：
基因中堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)
=6n：3n：n（若為DNA的堿基數(shù)，則要大于6n）
蛋白質(zhì)中肽鏈條數(shù)+肽鍵數(shù)（或脫水?dāng)?shù)）：
=蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目
=參加轉(zhuǎn)運(yùn)的tRNA的數(shù)目
=1/3 mRNA的堿基數(shù)
=1/6 基因的堿基數(shù)
1．基因的表達(dá)包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程。判斷下列相關(guān)表述是否正確。
（1）DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA，與母鏈堿基的組成、排列順序都是相同的。（ ）
（2）一個(gè)密碼子只能對應(yīng)一種氨基酸，一種氨基酸必然有多個(gè)密碼子。（ ）
X
X
課堂練習(xí)
2．密碼子決定了蛋白質(zhì)的氨基酸種類以及翻譯的起始和終止。密碼子是指（ ）
A、基因上3個(gè)相鄰的堿基
B、DNA上3個(gè)相鄰的堿基
C、tRNA上3個(gè)相鄰的堿基
D、mRNA上3個(gè)相鄰的堿基
D
3．一條多肽鏈中有500個(gè)氨基酸，則作為合成該肽鏈的信使RNA分子和用來轉(zhuǎn)錄該信使RNA的DNA分子至少要有堿基（ ）
A.1500個(gè)和1500個(gè)
B.500個(gè)和1000個(gè)
C.1000個(gè)和2000個(gè)
D.1500個(gè)和3000個(gè)
D
4．已知某轉(zhuǎn)運(yùn)RNA一端的三個(gè)堿基順序是GAU，它所轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸是亮氨酸，那么決定此氨基酸的密碼子是由下列哪個(gè)轉(zhuǎn)錄來的（ ）
A.GAT B.GAA C.GUA D.GTA
A
5．堿基互補(bǔ)配對原則可發(fā)生在下列哪些結(jié)構(gòu)中（ ）
①線粒體 ②高爾基體 ③葉綠體 ④核糖體 ⑤中心體 ⑥細(xì)胞核
A.②⑥ B.①②③④⑤⑥
C.①③④⑥ D.①③⑤⑥
C

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