高一生物：第三章《第四节 遗传信息的表达-RNA和蛋白质的合成》课件19（浙教版必修2）.ppt
,第二节 基因的表达,一、什么是基因？,基因是具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。,1.基因和染色体的关系,基因在染色体上，并且在染色体呈线性排列，染色体是基因的主要载体。,果蝇某一条染色体上的几个基因,2.基因与DNA的关系：,整个DNA分子中都是由基因构成的吗？,基因是有遗传效应的DNA片段。,基因与DNA和染色体以及脱氧核苷酸间的关系,染色体,基因1,基因2,非编码区 编码区 非编码区,有的区段能够转录mRNA，进而指导蛋白质的合成，即能够编码蛋白质，这样的区段叫编码区有的区段不能够转录mRNA，即不能够编码蛋白质，这样的区段叫非编码区,原核基因,下图中ad表示果蝇X染色体上的几个基因,3.基因和性状的关系,基因控制生物的性状,基因是决定生物性状的基本单位结构单位和功能单位。,4.基因和脱氧核苷酸的关系,每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸。,5.基因和遗传信息的关系,基因中的脱氧核苷酸（碱基对）排列顺序代表遗传信息 不同的基因含有不同的脱氧核苷酸的排列顺序。例如：豌豆的高茎基因D和矮茎基因d含有不同的脱氧核苷酸排列顺序。,DNA的基本组成单位是什么？基因的基本组成单位是什么？,细胞核内的遗传物质DNA如何指导细胞质中的蛋白质合成呢？,蛋白质的合成,控制,以RNA为媒介,DNA,通过转录、翻译的过程,基因控制蛋白质合成,1.基因的基本功能,1).通过自我复制，在传宗接代中传递遗传信息。2).通过转录、翻译，在后代个体发育过程中，表达遗传 信息。,2.什么是表达遗传信息？,三.RNA的种类和功能,把DNA的遗传信息传递给蛋白质,运输氨基酸,和蛋白质共同组成核糖体,四、转录地点：模板：原料：条件：原则：产物,主要在细胞核,DNA的一条链,4 种核糖核苷酸,遵循碱基互补配对原则 A;T;G;C,U A C G,转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA 的过程。,RNA聚合酶、ATP,转录过程,RNA 聚合酶识别启动部位并与之结合，DNA 解旋，打开氢键（DNA解旋酶）,以其中的一条链作为模板.,RNA聚合酶将RNA核苷酸连接起来，以碱基互补配对为原则。,RNA聚合酶沿着DNA移动。,RNA聚合酶沿着DNA移动,RNA核苷酸一个一个连接起来。,RNA核苷酸一个一个连接起来。,RNA核苷酸一个一个连接起来。,RNA核苷酸一个一个连接起来。,RNA核苷酸一个一个连接起来。,RNA核苷酸一个一个连接起来。,RNA核苷酸一个一个连接起来。,细胞质,信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中.,细胞核,核孔,信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。,细胞质,细胞核,转录与DNA复制有什么共同之处？,思考讨论,转录,DNA复制,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,DNA解旋酶、DNA聚合酶,2个双链DNA分子,以一段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,DNA复制与转录的比较,少数分裂细胞的间期,主要在细胞核,ATP,活细胞整个生命活动过程中,主要在细胞核,ATP,五、翻译,场所：原料：模板：条件：原则：产物：结果：,核糖体,20种游离的氨基酸,mRNA,tRNA、酶、能量,碱基互补配对原则(A-U U-A C-G G-C),多肽,翻译：在核糖体上，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,遗传信息从mRNA 转移到了蛋白质,碱基与氨基酸之间的对应关系如何？,RNA4种核苷酸,蛋白质20种氨基酸,？,1个碱基2个碱基3个碱基,1个氨基酸,43,42,41,遗传密码（密码子）：mRNA上三个相邻的核糖核 苷酸,密码子的特点：一种密码子只对应一种氨基酸一种氨基酸可有一种或多种密码子（简并性）（一种氨基酸具有两个或多个密码子的现象称为密码子的简并性）（对应于同一种氨基酸的不同 密码子称为同义密码子）起始密码可以编码氨基酸、终止密码不编码氨基酸通用性自然界中的各种 生物共用一套密码子表,阅读密码子表思考讨论：,1、请找出起始密码子与终止密码子。2、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？3、地球上几乎所有的生物体都共有上述密码子表。根据这一事实你能想到什么？,AUG、GUG,UAA、UAG、UGA,甲硫氨酸谷丙半胱脯丝赖脯,地球上所有的生物具有共同的遗传语言，具有或远或近的亲缘关系。,从密码子中可以看到，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？,保证了生物遗传的相对稳定性。,tRNA,异亮氨酸,A U A,tRNA,转运RNA（tRNA）氨基酸的搬运工反密码子：tRNA上可以与mRNA上的密码子互补配对的三个相邻碱基。每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,tRNA,tRNA,转运RNA（tRNA）：含有反密码子,一个转运RNA 只能携带一种特定的氨基酸！细胞中的转运RNA至少有 种！,61,甲硫氨酸,天冬氨酸,异亮氨酸,转运 RNA,氨基酸,氨基酸与tRNA结合,甲硫氨酸,氨基酸与转运RNA结合，这个过程要消化能量.,反密码子,核糖体与mRNA结合，形成合成蛋白质的“生产线”。,翻译过程,核糖体,转运RNA上的反密码子与信使RNA上的密码子相结合。,转运RNA上的反密码子与信使RNA上的密码子相结合。,两个相邻的氨基酸缩合反应，形成肽键。,肽键,甲硫氨酸,核糖体 沿着 mRNA移动。又一个转运RNA（tRNA）连接到密码子上。第一个 tRNA 释放到细胞质中。,甲硫氨酸,后一氨基酸通过缩合反应与前一个氨基酸连接起来。,甲硫氨酸,天门冬氨酸,一条肽链形成.,甲硫氨酸,天门冬氨酸,异亮氨酸,mRNA 和肽链被释放到细胞质中。,DNA、mRNA、AA相关计算,1、转录时、组成基因的两条链只有一条链有意义，能转录，称为有义链或模板链。,2、翻译时，mRNA中3个碱基决定1个AA，所以经翻译合成的蛋白质中AA数目是mRNA中碱基数目的 1/3,mRNA中碱基数目是基因中碱基数目的 1/2,基因中碱基数：mRNA中碱基数：Pr中AA数：6：3：1,推断过程：,AA数目密码子个数 1/3 mRNA中碱基数目 1/6 基因中碱基数,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 11 B.36 12 C.12 36 D.11 36,一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录成的mRNA上的U为35%，则mRNA上的碱基A占多少？A.30B.20C.35D.25,由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为A.na/6 B.na/318(n/3 1)C.na 18(n 1)D.na/6 18(n/61),下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中不正确的是 A图中表示4条多肽链正在合成B转录尚未结束，翻译即已开始C每个核糖体各自在完成一条多肽链的翻译D一个基因在短时间内可表达出多条多肽链,C,逆转录,三、遗传信息流中心法则,遗传信息可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制过程；遗传信息也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。,在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。,在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。,逆转录病毒：劳斯肿瘤病毒、HIV病毒RNADNARNA蛋白质,RNA自我复制的病毒：烟草花叶病毒RNA正链RNA负链RNA正链,转录,转录,逆转录,转录,翻译,中心法则补充,中心法则图示,中心法则的应用,中心法则是现代生物学中最重要最基本的规律之一，其在探索生命现象的本质及普遍规律方面起了巨大的作用，极大地推动了现代生物学的发展，是现代生物学的理论基石，并为生物学基础理论的统一指明了方向，在生物科学发展过程中占有重要地位。,根据修正后的中心法则，我们可以以此作为理论基础，进行基因工程的实际操作。,随着生物技术的发展，一些没有DNA或RNA的病毒逐渐被人们发现，这对于中心法则又是一个挑战。,朊病毒就是蛋白质病毒，是只有蛋白质而没有核酸的病毒。1997年诺贝尔医学或生理学奖的获得者美国生物学家斯垣利普鲁辛纳（S.B.Prusiner）就是由于研究朊病毒作出卓越贡献而获此殊荣的。朊病毒不仅与人类健康、家畜饲养关系密切，而且可为研究与痴呆有关的其他疾病提供重要信息。就生物理论而言，朊病毒的复制并非以核酸为模板，而是以蛋白质为模板，这必将对探索生命的起源与生命现象的本质产生重大的影响。,?,复制、转录、翻译的比较,以DNA的两条链为模板,4种游离的脱氧核苷酸,DNA解旋酶、DNA聚合酶,2个子代双链DNA分子,以DNA的一条链为模板,4种游离的核苷酸,DNA解旋酶、RNA聚合酶,1条mRNA单链,mRNA,20种氨基酸,酶,蛋白质,细胞核,细胞质核糖体,细胞核,AT GCTA CG,AU TAUA CG GC,AU UA CG GC,DNA DNA,DNA RNA,RNA 蛋白质,练习：根据转录和翻译过程填充：,C,A,C,G,T,G,C,A,C,G,U,四、基因对性状的控制,1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。如；酪氨酸酶与白化病。,食物中的蛋白质经消化、吸收和水解后产生出苯丙氨酸，首先苯丙氨酸在(1)苯丙氨酸羟化酶的作用下变成酪氨酸，然后酪氨酸转化为3，4双羟苯丙氨酸，3，4双羟苯丙氨酸在(2)酪氨酸酶的作用下，可以生成黑色素。,2、基因通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。例如：镰刀型细胞贫血症,甲生物核酸的碱基组成为：嘌呤占46%，嘧啶占54%。乙生物遗传物质的碱基组成为：嘌呤占34%，嘧啶占66%则一下分别表示甲乙生物正确的是,A 蓝藻 变形虫 B T2噬菌体 豌豆 C硝化细菌 绵羊 D肺炎双球菌 烟草花叶病毒,D,思考2.在一个DNA分子中，腺瞟呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42，若其中一条链中的胞嘧啶占该链碱基总数的24，胸腺嘧啶占30，那么在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（）A12%、34%B.21%、24%C.34%、12%D.58%、30%,C,(1)有关蛋白质计算问题 氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系计算 DNA(基因)信使RNA 蛋白质 碱基数6碱基数3氨基酸数1,编码蛋白质的基因所含的碱基数,例1:一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要有碱基多少个A.300；600 B.900；1800()C.900；900 D.600；900,B,基因碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数=6：3：1（不考虑非编码区和内含子）,蛋白质类的计算归类,例2.（09年上海）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（）A.75对碱基 B.78对碱基C.90对碱基D.93对碱基,D,编码蛋白质的基因所含的碱基数,蛋白质类的计算归类,例3.(07上海高考题)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.B.C.D.,m、,3,m,1,m、,3,m,2,2（m n）、,3,m,1,2（m n）、,3,m,2,D,编码蛋白质的基因所含的碱基数,蛋白质类的计算归类,
