1、基因是什么？,那么，基因是如何起作用的？,基因是有遗传效应的DNA片段。,GENE,第四章 基因的表达,基因控制生物性状,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？,1.DNA主要存在于哪里？2.蛋白质在哪里合成？,DNA,主要存在于细胞核,蛋白质的合成,在细胞质中进行,指导,通过RNA,细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质的合成,腺嘌呤核糖核苷酸,鸟嘌呤核糖核苷酸,胞嘧啶核糖核苷酸,尿嘧啶核糖核苷酸,1、RNA的结构,（1）基本组成单位：,核糖核苷酸（四种）,（2）RNA与DNA中五碳糖的区别,DNA,RNA 的主要区别,脱氧核苷酸,核糖核苷酸,脱氧核
2、糖,核糖,A T C G,A U C G,多为双链结构,多为单链结构,细胞核,细胞质,2、为什么RNA适于作为DNA的信使？,RNA也是由基本单位核苷酸组成，由核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能储存遗传信息。,RNA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。,运载氨基酸,参与核糖体构成,指导蛋白质合成,3、RNA的种类,mRNA,tRNA,rRNA,DNA的平面结构图,4、DNA 中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？,DNA的平面结构图,转录动态过程示意图,4、DNA 中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？,转录：以DNA的一条链作为模板，合成RNA的
3、过程。,以DNA的一条链为模板合成RNA,DNA一条链,游离的核糖核苷酸,DNA与RNA的碱基互补配对：AU；TC；CG；TA,RNA聚合酶,组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,RNA聚合酶,RNA聚合酶,RNA聚合酶,RNA聚合酶,RNA聚合酶,RNA聚合酶,RNA聚合酶,RNA聚合酶,合成了mRNA，DNA上的遗传信息就传递到了mRNA上。,mRNA,DNA一条链,RNA聚合酶,合成了mRNA，DNA上的遗传信息就传递到了mRNA上。,mRNA,DNA一条链,RNA聚合酶,转 录,a. DNA双链解旋，以一条链为模板合成RNA,b. DNA与RNA的碱基互补配对：AU TA CG G
4、C,c. 组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,（1）场所：,细胞核,（3）条件：,模板：DNA中的一条链,多种酶： 解旋酶、RNA聚合酶等,原料：四种游离的核糖核苷酸,能量：ATP,形成了一个 mRNA分子,这样，DNA上的遗传信息就传递给了mRNA,（2）过程：,（4）结果：,比较 DNA复制 与 转录 的异同,核孔,DNA,mRNA在细胞核中合成,细胞质,细胞核,mRNA通过核孔进入细胞质,在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,（二）翻译,思考：,组成蛋白质的氨基酸： 信使RNA的碱基：,4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？,20种,4种,翻译实质
5、上是将mRNA携带的遗传信息，即碱基序列翻译为要合成的蛋白质的氨基酸序列。,U C A G,U C A G,U C A G,U C A G,U,C,A,G,U,U,U,C,C,C,A,A,A,G,G,G,64种组合,2、遗传密码：,遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基成为密码子。,20种氨基酸的密码子,在64个遗传密码中，能决定氨基酸的密码子只有61个,对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸,1、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？
6、,2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？,说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。,思考和讨论：,3、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？,从密码子的简并性我们能够认识到： （1）如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类发生变化，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化。这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。 （2）当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子编码同一种氨基
7、酸可以保证翻译的速度。,思考：一种tRNA只能携带一种氨基酸?,图4-5 tRNA的结构示意图,天冬氨酸,tRNA具有专一性：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对。,亮氨酸,一种氨基酸只能由一种tRNA携带?,一种氨基酸可能有几个密码子，称做密码的简并。,翻 译,a.起始（起始密码子：AUG、GUG）,b.延伸,c.终止（终止信号：UAA、UAG、UGA）,（1）场所：,细胞质中的核糖体,（3）条件：,mRNA,多种酶,多种氨基酸,ATP,形成了一条多肽链,这样，mRNA上的遗传信息就传递给了蛋白质,（2）过程：,（4）结果：,翻 译,模板：
8、原料：能量：酶：,基因指导蛋白质合成的过程,基因指导蛋白质合成的过程,DNA的遗传信息,mRNA的遗传信息,蛋白质的氨基酸排列顺序,转录,翻译,细胞核,细胞质,DNA,RNA,蛋白质,1,3,6,6n,3n,n,碱基数,碱基数,氨基酸数,DNA中的碱基数、RNA中的碱基数和蛋白质中氨基酸数三者之间的数量关系,基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量比为：6：3：1,说明：因为基因中存在有终止密码子等片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。,1、骨骼肌细胞中合成mRNA 及多肽链的场所分别是 A .细胞质与细胞
9、核 B .细胞核与线粒体 C .内质网与核糖体 D .细胞核与核糖体2、mRNA上的64种密码子能编码几种氨基酸 A .64种 B .61种 C.59种 D .20种,3、某一多肽链共有100个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有 A、600 B、300 C、297 D、594,D,D,A,4、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题,A链,B链,C链,D链,(1)丙氨酸的密码子是 ，决定合成该氨基酸的DNA上的碱基是 。(2)第二个氨基酸是 ，（查密码表）(3) 链为转录的模板链，遗传密码子存在于 链上。,T,C,GCA,CGT,半胱氨酸,A,C,G,G,G,C,A,C
10、,U,U,C,C,G,C,G,C,T,半胱氨酸,遗传信息,（）,储存于,mRNA,蛋白质,分类,（）,（）,决定,含有,缩合,属于,RNA,mRNA,rRNA,（）,氨基酸,缩合,转运,DNA,密码子,氨基酸,转录,翻译,tRNA,体现,性状,课堂小结,蛋白质种氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系,1、如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该蛋白质合成的mRNA的碱基数目为 ，控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的碱基数目为 。,3n,6n,比例是_,136,二、遗传信息的翻译,1、 翻译： 在细胞质的核糖体上,利用游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，合
11、成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？,如果一个碱基决定一种氨基酸,只能决定414种，不够,如果二个碱基决定一种氨基酸,可以决定4216种，还是不够,如果三个碱基决定一种氨基酸,可以决定4364种，绰绰有余,翻译实质上是将mRNA携带的遗传信息，即碱基序列翻译为要合成的蛋白质的氨基酸序列。,U C A G,U C A G,U C A G,U C A G,U,C,A,G,U,U,U,C,C,C,A,A,A,G,G,G,64种组合,2、遗传密码：,遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基成为密码子。
12、,对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸,1、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？,2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？,说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。,思考和讨论：,3、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？,从密码子的简并性我们能够认识到： （1）如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类发生变化
13、，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化。这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。 （2）当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。,天冬 氨酸,异亮氨酸,反密码子,3、运载工具转运RNA(tRNA),氨基酸,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。,tRNA的种类有61种。,第1步：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。,起始码(甲硫氨酸),4、翻译过程：,第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。,第3步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tR
14、NA上。,形成肽键,第4步：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。,终止密码,在37时，细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。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。,细胞质中的翻译是个快速的过程。,翻译小结,场所:模板:原料:条件:产物:原则:,细胞质的核糖体上,以信使RNA为模板,二十种氨基酸,需要酶和ATP,多个多肽或蛋白质,密码子与反密码
15、子配对,即碱基互补配对原则（A-U，G-C）,细胞核,细胞质的核糖体,DNA的一条链,mRNA,四种核糖核苷酸,20种氨基酸,特定的酶和ATP,单链的mRNA,特定氨基酸顺序的蛋白质,DNA的一条链与mRNA配对(A-U,T-A; G-C,C-G),mRNA与tRNA配对（A-U，G-C）,真核细胞中复制、转录、翻译的比较,细胞分裂间期,细胞核,DNA的两条链均为模板,四种脱氧核苷酸,DNA聚合酶等,ATP,A-T、G-C,半保留复制边解旋边复制,2个子代DNA分子,生长发育过程,细胞核,基因的一条链为模板,四种核糖核苷酸,RNA聚合酶等,ATP,A-U、T-AG-C ，C-G,边解旋边转录,
16、1个信使RNA,生长发育过程,细胞质,mRNA为模板,二十种氨基酸,特定的酶等,ATP,mRNA与tRNA配对 A-U, G-C,多个特定氨基酸顺序的蛋白质,遗传信息传递的过程,脱氧核苷酸的排列顺序,核糖核苷酸的排列顺序,特定的氨基酸排列顺序,DNA,mRNA,蛋白质,遗传信息,DNA,RNA,蛋白质,1,3,6,6n,3n,n,碱基数,碱基数,氨基酸数,DNA中的碱基数、RNA中的碱基数和蛋白质中氨基酸数三者之间的数量关系,基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量比为：6：3：1,说明：因为基因中存在有终止密码子等片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小
17、于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。,1、骨骼肌细胞中合成mRNA 及多肽链的场所分别是 A .细胞质与细胞核 B .细胞核与线粒体 C .内质网与核糖体 D .细胞核与核糖体2、mRNA上的64种密码子能编码几种氨基酸 A .64种 B .61种 C.59种 D .20种,3、某一多肽链共有100个氨基酸，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有 A、600 B、300 C、297 D、594,D,D,A,4、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题,A链,B链,C链,D链,(1)丙氨酸的密码子是 ，决定合成该氨基酸的DNA上的碱基是 。(2)第二个氨基酸是 ，（查密码
18、表）(3) 链为转录的模板链，遗传密码子存在于 链上。,T,C,GCA,CGT,半胱氨酸,A,C,G,G,G,C,A,C,U,U,C,C,G,C,G,C,T,半胱氨酸,5、已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（ ）A、12 B、18 C、24 D、30,6、一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录成的信使RNA上的U为35%，则信使RNA上的碱基A为（ ）A、30% B、35% C、40% D、25%,D,D,9、已知一段双链DNA分子中，鸟嘌呤所占比例为20%，由该DNA转录出来的RNA中，其胞嘧啶的比例是,A
19、.10%,B.20%,C.40%,D.无法确定,8、某信使RNA的碱基中，U占19%，A占21%，则作为它的模板的DNA中，胞嘧啶占全部碱基的,A.21%,B.19%,C.60%,D.30%,7、某信使RNA上，A的含量是24%，U的含量是26%， C的含量是27%，则控制其合成的模板链中G的含量为,A.23%,D.24%,B.25%,C.27%,C,D,D,B,A,12、在遗传信息的转录和翻译过程中，翻译者是 A. 基因 B. 信使RNA C. 转运RNA D. 遗传密码,14、下列关于遗传密码的叙述中，错误的是 A. 一种氨基酸可能有多种与之对应的遗传密码 B. GTA肯定不是遗传密码 C
20、. 每种密码都有与之对应的氨基酸 D. 信使RNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸,C,13、复制、转录、翻译的场所依次是 A. 细胞核、细胞核、核糖体 B. 细胞核、细胞质、核糖体 C. 细胞核、细胞核、高尔基体 D. 细胞核、细胞质、线粒体,A,C,B,A,D,B,C,22、一条多肽链含有氨基酸2000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基（含终止密码子） A. 6003和6006个 B. 6003和12006个 C. 3003和6006个 D. 5003和8006个,21、构成蛋白质的氨基酸种类约有20种，则决定氨基酸的密码子和转运氨基酸的RNA种类分别约有 A. 20种、20种 B. 64种、20种 C. 64种、64种 D. 61种、61种,20、科研人员用鸟嘌呤、腺嘌呤和胞嘧啶三种碱基人工合成mRNA分子，请分析该mRNA分子包含的密码子的种类最多有 A. 8种 B. 9种 C. 64种 D. 27种,D,D,B,23、已知一个双链DNA分子中碱基A占30，其转录成的信使RNA上的U为35，则信使RNA上的碱基A为 A. 30 B. 35 C. 40 D. 25,D,总(A+T)%= (A2+T2)%=RNA中 (A+U)%,
