基因指导蛋白质的合成ppt课件.ppt

基,因,的,表,达,思考：为什么子女长的像自己的父母？,是因为子代获得了亲代复制的一份DNA的缘故,DNA的基本功能,1、通过复制，在后代的传种接代中传递遗传信息,2、在后代的个体发育过程中，使遗传信息得以表达,思考：,生物体细胞核中染色体和DNA分子数是相对恒定的，而生物的性状却是多种多样的 。这如何解释？,现代遗传学认为： 每个DNA分子上有很多个基因，这些基因分别控制着不同的性状，也就是说，生物的性状是由基因控制的。,基因：是有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。,每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息,一、基因与染色体的关系：,基因在染色体上呈直线排列，染色体是基因的载体。,二、基因与DNA的关系,染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系：,染色体复制后，1条染色体含有2个DNA分子。,1条染色体 1个DNA分子 多个基因 许多脱氧核苷酸,含有,通常,含有,含有,基因控制生物性状,基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程，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,在细胞质的核糖体上进行,指导,通过RNA,问题：为什么RNA适于作DNA的信使？,遗传信息是如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成的？,RNA的种类,信使 RNA(mRNA),核糖体 RNA(rRNA),转运 RNA(tRNA),三叶草形,有臂,一端可携带氨基酸,有环,另一端有三个碱基是反密码子,三种RNA的比较,mRNA,tRNA,rRNA,分布部位,常与核糖体结合,细胞质中,与蛋白质结合形成核糖体,功能,翻译时作模板,翻译时作搬运氨基酸的工具,翻译时核糖体为场所,结构,单链,单链，常有部分碱基配对形成三叶草结构,单链,共同点,都是转录产物基本单位相同都与翻译过程有关,DNA与RNA的比较,比较项目,DNA,RNA,全称,脱氧核糖核酸,核糖核酸,分布,主要存在于细胞核中,主要存在于细胞质中,化学组成,基本组成单位,碱基,五碳糖,无机酸,嘌呤,脱氧核糖核苷酸,核糖核苷酸,腺嘌呤A、鸟嘌呤G,腺嘌呤A、鸟嘌呤G,胞嘧啶C、胸腺嘧啶T,胞嘧啶C、尿嘧啶U,脱氧核糖,核糖,磷酸,磷酸,空间结构,规则的双螺旋结构,通常呈单链结构,分类,通常只有一类,mRNA、tRNA、rRNA三类,功能,主要的遗传物质，只要生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质,嘧啶,生物体内若无DNA时，RNA是遗传物质；若存在DNA时，RNA辅助DNA完成功能少数RNA具有催化作用,相同点： 化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G 二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息,联系：RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA,DNA和RNA的判断 （1）若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA。 （2）若AT、CG，则为单链DNA；若A=T、C=G，则一般认为是双链DNA。 （3）若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA （4）要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率。,1.在细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数，这是为什么？一般哪些生物嘌呤碱基等于嘧啶碱基数？2.RNA有哪三种？它们都参与翻译过程吗？它们是如何产生的？,【答案】细胞生物中DNA和RNA共同存在，RNA是单链结构，因此细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数；DNA病毒。,【答案】mRNA、tRNA和rRNA；都参与翻译过程；这三种RNA都是转录产生的。,练一练经测定，甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表，这3种生物的核酸分别为 ( ) A.双链DNA、单链DNA、RNAB.单链DNA、双链DNA、RNAC.双链DNA、RNA、单链DNAD.RNA、单链DNA、双链DNA,B,构成人体的核酸有两种，构成人体核酸的基本单位核苷酸有（）A.2种B.4种C.5种D.8种,D,问题：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？,1.遗传信息的转录：,1、转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。,DNA的平面结构图,细胞核中,DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA,细胞核中,DNA与RNA的碱基互补配对：AU； TA； CG； GC,细胞核中,组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,细胞核中,细胞核中,细胞核中,细胞核中,细胞核中,细胞核中,细胞核中,细胞核中,DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,mRNA,DNA,细胞核中,问题：1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？,转录,场所：,产物：,模板：,原料：,条件：,碱基互补配对：,细胞核,核糖核苷酸,DNA的一条链,mRNA,ATP、酶,GC、CG、TA、AU,遗传信息流动：,转录与DNA复制的异同点是什么？,1、模板链,2、原料,3、结果,转录,DNA复制,一条,两条,核糖核苷酸,脱氧核苷酸,信使RNA,子代DNA,细胞质,细胞核,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,2、翻 译,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。,信使RNA一定碱基的排列顺序,蛋白质（一定氨基酸顺序排列）,基因中的碱基如何控制氨基酸的种类？,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：一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够决定20种不同的氨基酸？,三个碱基决定一个氨基酸，43=64,密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。,密码子,mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,RNA有4种核苷酸，而氨基酸有20种，4种核苷酸如何决定20种氨基酸？,一个碱基决定一种氨基酸，只能决定 种氨基酸,二个碱基决定一种氨基酸，只能决定 种氨基酸；,三个碱基决定一种氨基酸，能够决定 种氨基酸,。,1、一个密码子，决定一个特定的氨基酸。 2、一种氨基酸可能有几个密码子（简并性）。 3、在64个遗传密码子中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个，另外3个为终止密码。 4、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。,遗传密码子的特性：,种类,起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸,普通密码子：59种，只编码氨基酸,终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG，,不编码氨基酸，只是终止信号,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：p65,3、密码子的简并性对生物体的生存发展有何重要意义？P65提示：可从变异和进化角度考虑。,增加密码子的容错性，当密码子中的一个碱基对改变时，由于密码子的简并性，可能不会改变相应的氨基酸，（氨基酸不改变即性状不改变）。当氨基酸使用频率高时，可启动不同的密码子编码同一种氨基酸以保证其翻译的速度。,4、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？,根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。,思考和讨论,直接原因：氨基酸的种类，数目和排列顺序不同，肽链的空间结构不同。,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。叫做翻译。,2.遗传信息的翻译:,问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上呢？,运载工具：转运RNA(tRNA),一种tRNA只能携带一种氨基酸,反密码子,概念：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA 上的3个碱基,特点：反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U,种类：61种，反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应,tRNA的一端运载着氨基酸,翻 译,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),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tRNA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,mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。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。,核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动,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。,翻译,场所：,产物：,模板：,原料：,条件：,细胞质（核糖体）,mRNA,多个多肽或蛋白质,氨基酸,ATP、酶,、转运RNA（tRNA）,碱基互补配对：,GC、CG、UA、AU,信息流动：,归纳：基因控制蛋白质合成的过程,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,拓展：,蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构（以分泌蛋白的合成为例）,DNA,mRNA,转录,翻译,多肽,初加工,较成熟的蛋白质,再加工,成熟的蛋白质,细胞核,核糖体,内质网,高尔基体,细胞质,线粒体,供能,供能,供能,供能,时间,场所,模板,原料,条件,产物,模板去向,特点,碱基配对,遗传信息传递,意义,复制,转录,翻译,个体生长发育的整个过程,细胞质的核糖体,DNA的一条链,mRNA,4种脱氧核苷酸,20种氨基酸,多肽链,细胞分裂（有丝分裂和减数第一次分裂）的间期,主要在细胞核,主要在细胞核,DNA的两条链,4种核糖核苷酸,酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP,酶（RNA聚合酶等）、ATP,酶、ATP、tRNA,2 个双链DNA,一个单链RNA（3种）,分别进入2个子代DNA分子,恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构,分解成单个核苷酸,半保留，边解旋边复制,边解旋边转录,一个 mRNA 上结合多个核糖体，顺次合成 多条肽链,A-T、T-A、C-G、G-C,A-U、U-A、C-G、G-C,A-U、T-A、C-G、G-C,DNA,mRNA,DNA,DNA,mRNA,蛋白质,使遗传信息从亲代传给子代,表达遗传信息，使生物表现出各种性状,DNA分子的复制、转录、翻译的比较,1.DNA（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解,四、基因表达中相关数量计算,2.析图得规律 (1)基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。基因为双链结构而RNA为单链结构，因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。 （2）mRNA中碱基数与氨基酸的关系翻译过程中，信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的1/3，是DNA（基因）中碱基数目的1/6,（3）计算中“最多”和“最少”的分析翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。,（4）蛋白质的有关计算蛋白质中氨基酸的数目=肽键数+肽链数。（肽键数=水分子数）蛋白质平均相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量氨基酸-(肽键数18)。若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量= a-18（ -m），若改为n个碱基对，则公式为 a-18（ -m）。,（5）mRNA上碱基比例：mRNA上A+U的数值和比例=模板链上A+T的数值和比例。 解题时应看清是DNA上（或基因中）的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。,提醒,对位训练1.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为 （ ）A.33 11B.36 12C.12 36D.11 36解析 一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少有一种转运RNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，12个转运RNA。,B,2.一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 （ ）A.m、 B.m、C.2(m-n)、 D.2(m-n)、解析 由mRNA上G+C=n个，可推知整个DNA分子上G+C=2n个，则DNA上含有A+T=2m-2n=2（m-n）；又知合成了2条肽链，则脱去的水分子数= 。,D,(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 上的反密码子则保证了 tRNA 准确地运载相应的氨基酸。(3)不同的生物个体具有不同的基因遗传信息，从而转录成不同的 mRNA，但由于生物个体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。,遗传信息、密码子和反密码子的区别,(2)联系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。mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用,A,密码子,精氨酸,氨基酸,转运RNA,G,信使RNA,G,G,DNA双链,1、根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：,C,C,C,A,A,T,C,G,U,C,G,练习,2. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( ) A198个 B199个 C200个 D201个,B,基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数6 ：3 ： 1,3、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、30,4、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%,5、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,U,GCA,CGT,UGC半胱氨酸,A,C,6、某DNA片段所转录的mRNA中U%28%，A%18%，则个DNA片段中T%和G%分别占（ ）。,A. 46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%,B,= (Am+Um)%= (Gm+Cm)%,7（2009年上海卷）某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是（ )A75对碱基 B78对碱基C90对碱基 D93对碱基,解析：设氨基酸为N个，110N-18(N-1)=2778，解得N=30，所以密码子数为31，多肽的基因长度至少是93对碱基。,D,8 （2009年海南卷）有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是（ ） A两种过程都可在细胞核中发生 B两种过程都有酶参与反应 C两种过程都以脱氧核苷酸为原料 D两种过程都以DNA为模板,C,1、对一个基因的正确描述是：（ ） A、是有遗传效应的染色体片段 B、其化学成分是碱基、核糖和磷酸 C、每个基因含有一个DNA分子 D、是决定生物性状的基本单位2、“遗传信息”是指：（ ） A、 基因的脱氧核苷酸排列顺序 B、DNA的碱基对排列顺序 C、信使RNA的核苷酸排列顺序 D、蛋白质的氨基酸排列顺序3、“密码子”是指：（ ） A、核酸上特定排列顺序的碱基 B、 DNA特定排列顺序的碱基 C、信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 D、转运RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,D,A,C,巩固练习,4、信使RNA的来源是：（ ） A、由DNA转录而来 B、 由DNA翻译而来 C、由DNA转变而来 D、 由DNA复制而来5、一个运转RNA的一端碱基为CGA，此运转RNA运载的氨基酸 是：( ) A、精氨酸(CGA) B、 丝氨酸(AGU) C、 谷氨酸(GAG) D、 丙 氨酸(GCU)6、DNA的主要功能是遗传信息的：（ ） A、储存与分配 B、 转录与翻译 C、储存与释放 D、传递与表达7、基因控制性状表现的主要途径是：（ ） A、RNA 蛋白质 （性状） B、 DNA 蛋白质（性状） C、RNA DNA 蛋白质（性状） D、DNA RNA 蛋白质（性状）,A,D,D,D,祝,您,学业有成,