1、第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,主備人：寇永華 審核人：王物生,作為遺傳物質(zhì)的基本條件,(2)能攜帶遺傳信息 (堿基排列順序代表遺傳信息，4n),(1)有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) (規(guī)則的雙螺旋),(3)精確復(fù)制，傳遞遺傳信息 (子代獲得了親代復(fù)制的一份DNA，故在性狀上與親代相似),(4)DNA上的基因控制蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀,1個(gè)DNA分子,基因A,基因R,基因g,基因h,基因D,一個(gè)DNA上有許多基因。,性狀1,性狀2,性狀3,性狀m,性狀n,基因是決定生物性狀的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。,基因-有遺傳效應(yīng)的DNA片斷,1、人類對(duì)基因認(rèn)識(shí)的主要?dú)v程,19C60Y，孟德?tīng)?，“性狀受遺傳因子控制” 遺

2、傳因子僅是一種邏輯推理產(chǎn)物。,20C初，基因存在于染色體上并呈線性排列； 得出“染色體是基因的載體”的結(jié)論; 不知道基因的化學(xué)組成。,20C50Y，提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 基因的本質(zhì)：具有遺傳效應(yīng)的DNA片斷。,基因的本質(zhì)：具有遺傳效應(yīng)的DNA片斷,(1)何為“有遺傳效應(yīng)”,能控制生物性狀,能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成,能轉(zhuǎn)錄出mRNA,(2)基因與DNA的關(guān)系：,基因是DNA中的一個(gè)片斷； 1個(gè)DNA上有許多基因； DNA上還有大量非遺傳效應(yīng)的片斷，這此片斷不叫基因；,(3)基因與染色體的關(guān)系：,一條(沒(méi)復(fù)制的)染色體有1個(gè)DNA分子；,復(fù)制后的每一條染色體含2個(gè)DNA分子；,DNA主要存在于細(xì)胞核中

3、，與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體； 染色體是DNA和基因的主要載體； 線粒體、葉綠體中也有基因；,基因的化學(xué)組成及遺傳信息,基因由許多脫氧核苷酸組成； 不同的基因脫氧核苷酸順序不同 不同的基因含有不同的遺傳信息,基因的復(fù)制,基因的復(fù)制是通過(guò)DNA分子的復(fù)制來(lái)完成的。,基因的作用,基因的作用,儲(chǔ)存遺傳信息 控制蛋白質(zhì)的合成,基因的表達(dá)：基因控制蛋白質(zhì)合成，由蛋白質(zhì)表現(xiàn)的性狀。 (基因不能直接表現(xiàn)性狀，只能借助蛋白質(zhì)控制性狀),細(xì)胞核,核孔,DNA,需表達(dá)的基因,mRNA,細(xì)胞質(zhì),核糖體,肽鏈,mRNA,基因控制蛋白質(zhì)合成包括“轉(zhuǎn)錄”和“翻譯”兩階段,線粒體,葉綠體,轉(zhuǎn) 錄,1、場(chǎng)所：,2、概念：,細(xì)胞核

4、(主要)； 葉綠體、線粒體(少數(shù)),以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA的過(guò)程,以1條鏈為模板 (DNA復(fù)制是2條線鏈為模板),DNA復(fù)制,DNA兩條鏈均為模板， 1個(gè)DNA變成相同的2個(gè)DNA,轉(zhuǎn)錄前,轉(zhuǎn)錄中,轉(zhuǎn)錄結(jié)束,DNA恢復(fù)正常，新增1個(gè)mRNA,轉(zhuǎn)錄時(shí)，仍遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,DNA復(fù)制,A T G G C A A,T A C C G T T,A T G G C A A,T A C C G T T,T A C C G T T,A T G G C A A,轉(zhuǎn)錄,A T G C C T,T A C G G A,A T G C C T,T A C G G A,C C G

5、 T A A T G C C,G G C A T T A C G G,U A A U G C C,DNA整個(gè)分子都復(fù)制 只有需表達(dá)基因才轉(zhuǎn)錄。(基因選擇表達(dá)是細(xì)胞分化實(shí)質(zhì)),3、轉(zhuǎn)錄過(guò)程：,解旋,mRNA,游離的核糖核苷酸,模板鏈,RNA聚合酶,正在連接的核糖核苷酸,(1)在RNA聚合酶的作用下，需要表達(dá)的基因雙鏈解開(kāi),(2)以1條鏈為模板，在RNA聚合酶的作用下，以游離的核糖核苷為原料，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成mRNA鏈。,(3)mRNA從DNA鏈上釋放，解開(kāi)的DNA恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)。,(1)產(chǎn)生了單鏈的mRNA (2)DNA將遺傳信息傳遞到了mRNA,4、轉(zhuǎn)錄結(jié)果：,5、DNA與RNA比較：

6、,脫氧核苷酸 (磷酸、脫氧核糖、ATGC),核糖核苷酸 (磷酸、核糖、AUGC),儲(chǔ)存和傳遞遺傳信息,為基因表達(dá)服務(wù),規(guī)則的雙螺旋,mRNA rRNA tRNA (三葉草型),單鏈,細(xì)胞核(染色體) 細(xì)胞質(zhì)(葉綠體、線粒體),mRNA(核中合成，在質(zhì)中與核糖體結(jié)合 傳遞信息、翻譯模板) rRNA(核糖體成分) tRNA(質(zhì)中；識(shí)別、搬運(yùn)特定氨基酸),DNA復(fù)制 部分RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄,DNA轉(zhuǎn)錄 RNA病毒復(fù)制,少數(shù)酶為RNA RNA病毒的遺傳物質(zhì) 遺傳信息的信合-mRNA 某些細(xì)胞結(jié)成的成份-核仁、核糖體中rRNA 識(shí)別并搬運(yùn)特定AA-tRNA,1、歸納RNA的作用,2、判斷DNA和RNA,有

7、T-DNA 有U-RNA,A+G=T+C-雙鏈DNA,A+GT+C-單鏈DNA,(多為單鏈),3、有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物含2種核酸(DNA,RNA)、 5種堿基(AGCTU)、 8種核苷酸。,DNA,基因A,基因B,基因C,同一DNA，不同基因模板鏈可能不同。,彩色為模板鏈,【例】根據(jù)下圖，回答下列問(wèn)題：,(1)上圖表示DNA的 過(guò)程；圖中共有 種堿基，共有 種核糖；該生物的遺傳物質(zhì)由 種核苷酸組成。,(2)產(chǎn)生鏈需要的原料是 、酶是 ；能量是 ；模板鏈?zhǔn)?鏈。,(3)鏈中的?處應(yīng)填的字母是 ，鏈中的?應(yīng)填 ，中的?應(yīng)填 .,(4)若在根尖細(xì)胞中，上述過(guò)程發(fā)生在 和 中，若在葉肉細(xì)胞中還可發(fā)生在 中

8、。,(5)a為啟動(dòng)上述過(guò)程必需的有機(jī)物，其名稱為 ，化學(xué)本質(zhì)是 ；b與d在結(jié)構(gòu)組成上相同的化學(xué)基團(tuán)是 ，不同的化學(xué)基團(tuán)是 。,4種核糖核苷酸,5,2,4,轉(zhuǎn)錄,RNA聚合酶,ATP,A,T,U,細(xì)胞核,線粒體,葉綠體,RNA聚合酶,蛋白質(zhì),磷酸、胞嘧啶,五碳糖,翻 譯,1、場(chǎng)所：,2、概念：,細(xì)胞質(zhì)中(核糖體)、葉綠體和線粒體中的核糖體,以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程。,3、密碼子：,蛋白質(zhì)由20種氨基酸組成的，而mRNA上的堿基只有4種AGCU那么這4種堿基怎樣決定氨基酸的呢？,如果1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，那么4各堿基只能決定 種氨基酸；,演繹推理,如果2個(gè)堿基決定1

9、個(gè)氨基酸，那么4各堿基只能決定 種氨基酸；,4,4,如果3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，那么4各堿基只能決定 種氨基酸；,4,4,4,4,42=16,43=64,mRNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基，叫做一個(gè)“密碼子”,A,U,G,C,A,U,G,C,A,U,G,C,A,U,G,C,U,A,G,C,mRNA,密碼子,密碼子,密碼子,密碼子,密碼子,密碼子,密碼子會(huì)出現(xiàn)T嗎？,密碼子的破譯,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)：在mRNA中增添或刪除1個(gè)堿基；增添或刪除2個(gè)堿基，都會(huì)影響改變處后的全部信息。,實(shí)驗(yàn)證明,科學(xué)家們用人工合成的UG交替的排列的mRNA，加入酶和20種游離的氨基酸，檢測(cè)合成的肽鏈。,U G U G

10、 U G U G U G U G U G U G U G U G U G U G U G U G,半胱-纈-半胱-纈-半胱-纈-半胱-纈-半胱-,這證明了“密碼子”是三聯(lián)體，也逐一破譯了全部“密碼子”。,不會(huì)。因?yàn)門(mén)只出現(xiàn)在DNA中，密碼子出現(xiàn)在mRNA中,絲氨酸,AGU決定 ，,密碼子的查閱,GAU決定 ，,UAG代表 ，,AUG代表 ，,天冬氨酸,終止密碼,甲硫氨酸 起始密碼,酪氨酸的密碼子是：_,精氨酸有 種密碼子,UAU、UAC,6,密碼子總結(jié)：,(1)密碼子位于 上；共有 種。,(2)起始密碼子有 2種。在mRNA開(kāi)始處，既啟動(dòng)翻譯的開(kāi)始，又決定氨基酸(AUG甲硫氨酸、GUG纈氨酸)

11、；在其他位置作普通密碼子。,(3)終止密碼子有 3種。是蛋白質(zhì)合成的終止信號(hào)，不決定氨基酸。,(4)決定氨基酸的密碼子有 種。,(5)密碼子只能由 個(gè)方向讀起，且不能 閱讀。,(6)1種密碼子只能決定 種氨基酸；1種氨基酸可以有 種密碼子。,(7)密碼子在生物界具有 性。,mRNA,64,AUG、GUG,UAA、UGA、UAG,61,1,重復(fù),1,多,通用,(8)密碼子堿基以 的倍數(shù)增減對(duì)改變點(diǎn)的后面影響最小。,3,現(xiàn)有含G、C、U的核糖核苷酸各1個(gè)，可以組合出 種密碼子； 現(xiàn)有含G、C、U的核糖核苷酸若干個(gè)，可以組合出 種密碼子。,3,2,1,6,3,3,3,27,現(xiàn)有一條mRNA，其部分堿

12、基序列如下圖：,A G C C A U A U G U C C C C G U A A A C G G C U G A G,45個(gè)堿基,請(qǐng)對(duì)照密碼子表，分析該mRNA最多能指導(dǎo) 個(gè)氨基酸參與合成蛋白質(zhì)。,A、24 B、21 C、20 D、18,A G C C A U A U G U C C C C G U A A A C G G C U G A G,45個(gè)堿基,起始,終止,D,mRNA在細(xì)胞核中合成以后，從核孔進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合。,翻 譯,1、場(chǎng)所,2、模板,核糖體 由 和 構(gòu)成； 分布于 和 、 中。,mRNA DNA復(fù)制是以 均為模板； 轉(zhuǎn)錄是以 為模板； 翻譯是以 為模板。,r

13、RNA 蛋白質(zhì),細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 葉綠體 線粒體,解開(kāi)的兩條鏈,要表達(dá)的基因的一條鏈,mRNA,3、原料,20種氨基酸 DNA復(fù)制的原料是 ； 轉(zhuǎn)錄的原料是 ； 翻譯的原料是 。,4、能量,環(huán)境中4種游離的脫氧核苷酸,環(huán)境中4種游離的核糖核苷酸,20種氨基酸,ATP,5、運(yùn)載工具,轉(zhuǎn)運(yùn)RNA (tRNA),甲硫氨酸,攜帶的氨基酸,(1)由1條RNA鏈折疊而成 (含約76個(gè)堿基),U A C,A U G,反密碼子,C U U,C U U,密碼子,密碼子,密碼子,mRNA,(2)一端能攜帶氨基酸，另端有能與mRNA密碼子互補(bǔ)的“反密碼子”。,(3)識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)特定氨基酸,(4)1種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基

14、酸；1種氨基酸可以被幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。,(5)共有61種tRNA和61種反密碼子。,6、堿基配對(duì),A T G C,T A C G,DNA復(fù)制,A T G C,T A C G,轉(zhuǎn)錄,A U C G,翻譯,A U C G,U A G,7、產(chǎn)物,蛋白質(zhì),8、過(guò)程,mRNA在核中合成，經(jīng)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與核糖體結(jié)合。,tRNA識(shí)別轉(zhuǎn)運(yùn)特定氨基酸,肽鏈前移方向,mRNA前移方向,核糖體前移方向,肽鏈延伸和mRNA前移方向同向，均與核糖體前移方向相反；,“閱讀”mRNA時(shí)，從起始密碼，遇到終止密碼結(jié)束(如無(wú)終止密碼以，遇到mRNA末也自行結(jié)束),多個(gè)位點(diǎn)同時(shí)翻譯，但密碼子不重復(fù)閱讀,核糖體,mRNA,正在合

15、成的多肽鏈,一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體 同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈合成。 少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì),1個(gè)基因可指導(dǎo)合成的蛋白是1條肽鏈，也可能是多條肽鏈,DNA(基因)的脫氧核苷酸的排列順序,mRNA中核糖核苷酸的排列順序,氨基酸的排列順序,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能,(遺傳信息),(遺傳密碼),生物性狀,G C T,C G A,G C U,丙氨酸,基因表達(dá)過(guò)程,決定,決定,決定,決定,計(jì)算：,A T G,T A C,DNA堿基,mRNA堿基,U A C,氨基酸,6,3,1,DNA堿基：mRNA堿基：氨基酸=6：3：1,蛋白質(zhì)分子量=氨基酸平均 x 氨基酸個(gè)數(shù) - (氨基酸個(gè)

16、數(shù) - 肽鏈數(shù)) X 18,DNA分子量=脫氧核苷酸平均量 x 個(gè)數(shù) - (核苷酸數(shù) - 2) X 18,例：已知某蛋白質(zhì)分子由兩條肽鏈組成，連接氨基酸的肽鍵共有198個(gè)，該蛋白質(zhì)的mRNA中有A和G共200個(gè)，則該mRNA分子中的C和U為： A200個(gè) B400個(gè) C600個(gè) D800個(gè),B,例：某雙鏈DNA相對(duì)分子質(zhì)量為16 956，一個(gè)脫氧核苷酸和一個(gè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量分別是300和100。由此DNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)分子量約是： A、6000 B、1000 C、838 D、3000,C,有間期、減I間,生長(zhǎng)發(fā)育全過(guò)程,細(xì)胞核、線、葉 擬核、質(zhì)粒,細(xì)胞核、線、葉 擬核、質(zhì)粒,核糖體,

17、4種脫氧核苷酸,DNA雙鏈,DNA一條鏈,mRNA,解旋酶、DNA聚合酶,RNA聚合酶,DNADNA,DNARNA,RNA蛋白質(zhì),A-T、T-A,A-U、T-A,A-U、U-A,邊解旋邊復(fù)制、 半保留復(fù)制,邊解旋邊轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄后DNA恢復(fù)雙螺旋,mRNA為模板 tRNA為運(yùn)載工具 核糖體上合成蛋白質(zhì),兩個(gè)DNA,一條單鏈RNA,肽鏈,4種核糖核苷酸,20種氨基酸,注意： DNA復(fù)制是全部基因都復(fù)制，基因的表達(dá)是選擇性表達(dá)。所以高度分化的細(xì)胞之間，核DNA是一樣的，但mRNA、蛋白質(zhì)不同。,堿基互補(bǔ)配對(duì) DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄 RNA復(fù)制 翻譯,真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)空上是分開(kāi)的。即：時(shí)間上：

18、真核細(xì)胞先轉(zhuǎn)錄后翻譯；空間上：轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中，翻譯在細(xì)胞質(zhì)中。 原核細(xì)胞：轉(zhuǎn)錄和翻譯均在細(xì)胞質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行。,例：在遺傳信息的傳遞或表達(dá)過(guò)程中，不可能發(fā)生的是： A、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及翻譯過(guò)程都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 B、核基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA穿過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行翻譯過(guò)程 C、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄都是以DNA一條鏈為模板，翻譯則是以mRNA為模板 D、同種生物體細(xì)胞形成過(guò)程中核DNA均復(fù)制，但體細(xì)胞分化時(shí)并非所有基因都轉(zhuǎn)錄和翻譯,C,原創(chuàng)下圖表示的是有關(guān)生理過(guò)程(圖中代表核糖體，代表多肽鏈)。請(qǐng)據(jù)圖回答：,(1)與鏈相比，鏈中特有的化合物有 和 。,(2)由的過(guò)程叫 ，主要發(fā)生在真核

19、細(xì)胞的 中。而 過(guò)程稱作 ，進(jìn)行的場(chǎng)所是 。,(3)中的“？”代表 ，即將翻譯的密碼子是 。,(4)圖中少畫(huà)一類了既能“識(shí)別”氨基酸，又能“識(shí)別”密碼子的物質(zhì)。這類物質(zhì)的名稱是 ，生物體內(nèi)共有 種該物質(zhì)。,尿嘧啶,核糖,轉(zhuǎn)錄,細(xì)胞核,翻譯,核糖體(細(xì)胞質(zhì)),尿嘧啶(核糖核苷酸),GAC,tRNA,61,(5)盡管在中有相同種類的氨基酸，但 ( 能/不能) 肯定指導(dǎo)這種氨基酸的密碼子必相同，因?yàn)?。,不能,有的氨基酸有幾種密碼子,(6)圖中的A、B、C基因中只有基因B才表達(dá)，這說(shuō)明基因的表達(dá)具有 。,選擇性,原創(chuàng)下圖表示的是有關(guān)生理過(guò)程(圖中代表核糖體，代表多肽鏈)。請(qǐng)據(jù)圖回答：,(7)RNA不

20、具備的功能是： A、催化某些化學(xué)反應(yīng) B、作為某些病毒的遺傳物質(zhì) C、作為基因控制蛋白質(zhì)合成的信使 D、調(diào)節(jié)某此生命活動(dòng) E、識(shí)別和搬運(yùn)特定的氨基酸 F、某些細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分,D,(8)人體內(nèi)可發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的生理過(guò)程有： DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 tRNA攜帶氨基酸 翻譯 A、 B、 C、 D、 ,C,(9)mRNA上的GGC在細(xì)菌、玉米、馬等體內(nèi)均翻譯成苷氨酸，這說(shuō)明： ， 。,密碼子具有通用性,(10)假如鏈中共有300個(gè)堿基，合成的蛋白質(zhì)中最多有“-CO-NH-” 個(gè)。,99,(11)若上圖過(guò)程還生在體外，還需加入的大分子物質(zhì)是 。,RNA聚合酶,08上海中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA

21、向蛋白質(zhì)傳遞與表達(dá)的過(guò)程。,DNA RNA 蛋白質(zhì),a,b,c,d,e,(1)abc所表示的四個(gè)過(guò)程依次分別是 、 和 。,DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯,(2)需要tRNA和核糖體同時(shí)參與的過(guò)程是 (填字母)。,C,(3)a過(guò)程發(fā)生在人肝細(xì)胞 分裂的 期。,有絲 間,(4)在真核細(xì)胞中，a和b兩個(gè)過(guò)程發(fā)生的主要場(chǎng)所是 。,細(xì)胞核,(5)能特異性識(shí)別信使RNA上密碼子的分子是 ，它所攜帶的分子是 .,tRNA,氨基酸,(6)RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達(dá)的途徑有(用類似本題圖中的形式表述)： ； 。,RNARNA蛋白質(zhì),RNADNA RNA 蛋白質(zhì),例2、在ABCD四支試管中各加入一定原料，其中A、B

22、試管各加入含30對(duì)堿基的DNA。四支試管均有產(chǎn)物產(chǎn)生。,加 DNA ATP 酶,脫氧核酸,A,加 DNA ATP 酶,核糖核酸,B,加 RNA、ATP 酶、氨基酸,肽鏈,C,加 RNA ATP 酶,脫氧核酸,D,(1)AD兩管產(chǎn)物相同，A模擬的是 過(guò)程，D模擬的是 過(guò)程，D管比A管多加了 酶。,DNA復(fù)制,逆轉(zhuǎn)錄,逆轉(zhuǎn)錄,(2)B管模擬的是 過(guò)程，B產(chǎn)物中最多有 個(gè)堿基，最多有 個(gè)密碼子。,轉(zhuǎn)錄,30,10,(3)C管模擬的是 過(guò)程，若加入的RNA有600個(gè)堿基，產(chǎn)物中最多含有 個(gè)“-CO-NH-”。,翻譯,199,07山東DNA分子經(jīng)過(guò)誘變，某位點(diǎn)上的一個(gè)正常堿基（設(shè)為P）變成了尿嘧啶，該DNA連續(xù)復(fù)制兩次，得到的4個(gè)子代DNA分子相應(yīng)位點(diǎn)上的堿基對(duì)分別為U-A、A-T、G-C、C-G，推測(cè)“P”可能是： A胸腺嘧啶 B腺嘌呤 C胸腺嘧啶或腺嘌呤 D胞嘧啶,D,07四川下面是某基因的部分堿基序列。,上列片斷所編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列為“甲硫氨酸-精氨酸-谷氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-纈氨酸”(甲硫氨酸的密碼子是AUG)。,