基因指导蛋白质的合成(一轮复习).ppt
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1、小飞守角制作,遗传信息的转录和翻译,:理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别,并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。,考试大纲的要求:,第4章 遗传的分子基础,小飞守角制作,电影侏罗纪公园中恐龙复活的场景,问题一:在现实生活中,我们能不能像电影侏罗纪公园中描述的那样,利用恐龙的DNA,使恐龙复活呢?,问题二:如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活,你认为主要要解决什么问题?,小飞守角制作,思考几个问题,1、遗传物质主要存在于细胞的什么部位?2、生物的性状或生命的主要功能由什么物质承担?3、蛋白质的合成在细胞的什么部位?4、DNA能不能到细胞质中去直接指导蛋白质的合成?DNA与
2、蛋白质之间有无中间物质充当信使呢?,DNA主要位于细胞核,蛋白质,核糖体,mRNA,控制,不能,小飞守角制作,基因,小飞守角制作,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?,小飞守角制作,第3节 基因控制蛋白质的合成,小飞守角制作,如何解读DNA的信息呢?,一、遗传信息的转录,1、RNA与DNA的区别,核糖,脱氧核糖,小飞守角制作,一、遗传信息的转录,小飞守角制作,比较RNA与DNA结构的不同,脱氧核苷酸,核糖核苷酸,脱氧核糖,核 糖,A T C G,A U C G,通常双螺旋结构,一般单链结构,细胞核,细胞质,遗传信息的储存、传递、表达,
3、一、遗传信息的转录,小飞守角制作,RNA的种类,信使 RNA mRNA,核糖体 RNA rRNA,转运 RNA tRNA,2、RNA的类型,一、遗传信息的转录,小飞守角制作,信使RNA(m RNA):转录遗传信息,翻译的 模板,即传递遗传信息的作用。,转运RNA(t RNA):识别密码子,运输特定 氨基酸,呈三叶草型结构。,核糖体RNA(r RNA):核糖体的组成成分。,为什么RNA适于做DNA的信使呢?,一、遗传信息的转录,小飞守角制作,它也是由基本单位核苷酸连接而成,由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸,它也能储存遗传信息。,在RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基互补配对原则”,因RNA中没有
4、T,DNA中没有U,所以当RNA与DNA有关系时,U与配对。,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。,3、RNA适于做DNA的信使的原因:,DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢?,一、遗传信息的转录,小飞守角制作,转录的定义:转录的场所:转录的模板:转录的原料:转录的条件:转录时的碱基配对转录的产物:,4、转录,(8)遗传信息传递的方向,一、遗传信息的转录,小飞守角制作,4、转录,转录的定义:在细胞核中,以DNA的一条链为模板,合成mRNA的过程。,转录的场所:主要在细胞核。,转录的模板:DNA分子的一条链。,转录的原料:四种核糖核苷酸。,转录的条件:模
5、板、原料、能量、酶。,转录时的碱基配对:,转录的产物:RNA。,DNA,RNA,A,T,C,G,U,A,G,C,GC、CG、TA、AU,(8)遗传信息传递的方向,一、遗传信息的转录,小飞守角制作,5、转录的过程,游离的核糖核苷酸,一、遗传信息的转录,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,mRNA,小飞守角制作,1、DNARNA如何转录,特点是什么?,问题:,2、DNA的两条链都能转录吗?,3、DNA链完全解开吗?,4、在转录过程中碱基互补配对原 则有什么特殊情况?,小飞守角制作,
6、思考与讨论: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?,一、遗传信息的转录,小飞守角制作,小飞守角制作,课堂练习:,1构成人体的核酸有两种,构成核酸的基本单位 核苷酸有多少种?碱基有多少种?A2种 4种 B4种 4种 C5种 5种 D8种 5种,D,2细胞内与遗传有关的物质,从复杂到简单的结构 层次是 ADNA染色体脱氧核苷酸基因 B染色体脱氧核苷酸DNA基因 CDNA染色体基因脱氧核苷酸 D染色体DNA基因脱氧核苷酸,D,小飞守角制作,3下列哪
7、一组物质是RNA的组成成分 A脱氧核糖核酸和磷酸 B脱氧核糖、碱基和磷酸 C核糖、碱基和磷酸 D核糖、嘧啶和核酸4DNA分子的解旋发生在 过程中 A复制 B转录 C翻译 D复制和转录,C,D,5果蝇的遗传物质由 种核苷酸组成 A2 B4 C5 D8,B,小飞守角制作,6一个DNA分子可以转录出多少种多少个 mRNA A一种一个 B一种多个 C多种多个 D无数种无数个,C,7烟草、烟草花叶病毒、T2噬菌体中含有 的物质,下列叙述正确的是 A核酸的种类依次是2、1、2 B核苷酸的种类依次是8、5、4 C五碳糖的种类依次是2、2、1 D含N碱基的种类依次是5、4、4,D,小飞守角制作,8mRNA上有
8、25的腺嘌呤,35的尿嘧 啶,则转录该mRNA的DNA分子上腺嘌 呤占碱基总数的,A50%B25%C30%D35%,C,小飞守角制作,二、遗传信息的翻译,1、概念:,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。,问题:转录得到的RNA仍是碱基序列,而不是蛋白质。那么,RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢?,小飞守角制作,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:至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够 决定20种不同的氨基酸?,一个碱基决定一
9、个氨基酸,41=4,二个碱基决定一个氨基酸,42=16,三个碱基决定一个氨基酸,43=64,2、碱基与氨基酸的对应关系,二、遗传信息的翻译,小飞守角制作,3、密码子,密码子:mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的 碱基,二、遗传信息的翻译,小飞守角制作,密码子是如何破译的呢?,小飞守角制作,莫尔斯电报,:短音 念作滴(di):长音 念作答(da)字码:A:B:C:D:E:F:G:H:I:J:K:L:M:N:O:P:Q:R:S:T:U:V:W:X:Y:Z:?:/:数码(长码):1:2:3:4:5:6:7:8:9:0:,小飞守角制作,/,Where are genes located,/,DNA,小
10、飞守角制作,(1)、遗传密码的阅读方式,1954年科普作家伽莫夫G.Gamor对破译密码首先提出了挑战。当年,他在自然Nature杂志首次发表了遗传密码的理论研究的文章,指出三个碱基编码一个氨基酸。,接下来,人们不禁又要问在三联体中的每个碱基作为信息只读一次还是重复阅读呢?以重叠和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同呢?,小飞守角制作,(1)、遗传密码的阅读方式,小飞守角制作,1、当图中DNA的第三个碱基(T)发生改变时(A替换),如果密码是非重叠的,这一改变将影响多少个氨基酸?如果密码是重叠的,又将产生怎样的影响?,(1)、遗传密码的阅读方式,小飞守角制作,CCAAGCGUGCGA.,非重叠
11、阅读方式阅读结果:,CCU AGC GUG CGA,重叠阅读方式阅读结果:,CCU CUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA,CCUAGCGUGCGA,将第三个碱基T变为A时,DNA转录形成的mRNA序列的变化:,改变DNA序列的一个碱基,密码以非重叠方式阅读时,影响1个氨基酸,密码以重叠方式阅读时,影响3个氨基酸,小飞守角制作,2、当图中DNA的第三个碱基(T)后插入一个碱基A时,如果密码是非重叠的,这一改变将影响多少个氨基酸?如果密码是重叠的,又将产生怎样的影响?如果插入2个、3个碱基呢?,(1)、遗传密码的阅读方式,小飞守角制作,非重叠方式阅读:未插入碱基时
12、的阅读结果:,CCA AGC GUG CGA.,插入一个碱基A时,阅读结果:,CCA UAG CGU GCG A,插入两个碱基AA时,阅读结果:,CCA UUA GCG UGC GA,密码非重叠阅读时,插入1、2个碱基,插入点后面所有密码子都改变;插入3个碱基,在原来的密码子序列中多出一个密码子,其余密码子不变。,插入三个碱基AAA时,阅读结果:,CCA UUU AGC GUG CGA,小飞守角制作,重叠方式阅读:未插入碱基时的阅读结果:,CCA CAA AAG AGC GCG CGU GUG UGC GCG CGA,插入一个碱基A时,阅读结果:,CCA CAU AUA UAG AGC GCG
13、 CGU GUG UGC GCG,插入两个碱基AA时,阅读结果:,CCA CAU AUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG UGC,密码重叠阅读时,插入1个碱基,影响3个密码子,增加1个密码子;插入2个碱基,影响4个密码子,增加2个密码子;插入3个碱基,影响5个密码子,增加3个密码子。,插入三个碱基AAA时,阅读结果:,CCA CAU AUU UUU UUA UAG AGC GCG CGU GUG,小飞守角制作,密码非重叠阅读时,插入1、2个碱基,插入点后面所有氨基酸都改变;插入3个碱基,在原来的氨基酸序列中多出一个氨基酸,其余密码子不变。密码重叠阅读时,插入1个碱基,影响3个氨
14、基酸;插入2个碱基,影响4个氨基酸;插入3个碱基,影响5个氨基酸。,小飞守角制作,1961年,克里克以T4噬菌体为实验材料研究某个基因的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。,增加或删除1个碱基,无法产生正常功能的蛋白质;,增加或删除2个碱基,无法产生正常功能的蛋白质;,增加或删除3个碱基,却合成了正常功能的蛋白质;,实验结论:,1、遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。,2、遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅 读,密码之间没有分隔符(不重叠性、不间断性)。,(二)、克里克的实验证据,实验结果:,小飞守角制作,克里克的实验验证了mRNA上三个碱基以非重叠的方式阅读来编码一个氨基酸,
15、那么究竟是哪三个碱基决定哪一种氨基酸呢?,小飞守角制作,尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验,实验过程,1、每个试管中分别加入一种氨基酸;,2、每个试管中分别加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液;,3、每个试管中分别加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸;,(三)、遗传密码对应规则的发现,小飞守角制作,小飞守角制作,只有加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。,苯丙氨酸的密码子为UUU。,实验结果,尼伦柏格和马太的蛋白质体外合成实验,实验结论,思考:为了证明实验的严谨性,如何设计对照实验?,小飞守角制作,拓展:尝试说出利用类似的方法找出多聚腺嘌呤、多聚胞嘧啶等对应的氨基酸序列?科学家沿着
16、蛋白质体外合成的思路,陆续破译了全部的密码子,编码出了密码子表,树立了生物学史上一座伟大的里程碑。,小飞守角制作,比较克里克与尼伦柏格所采用的实验方法,想一想这两种方法的主要思路有什么样的不同?,克里克的T4噬菌体实验:,尼伦柏格、马太体外蛋白质合成实验:,通过研究碱基改变对蛋白质合成的影响推断遗传密码的性质。,建立体外蛋白质合成系统,直接破解遗传密码规则。,小飞守角制作,小结,1954年科普作家伽莫夫用数学的方法推断3个碱基编 码一个氨基酸。1961年克里克第一个用T4噬菌体实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。1961年尼伦伯格和马太利用无细胞系统进行体外合成破译了第一个遗传密码。1
17、969年科学家们破译了全部的密码。,小飞守角制作,第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子苯丙氨酸 U U U UUU,?,精氨酸 A G G AGG,小飞守角制作,终止密码子:、_ 种类 起始密码子:(甲硫氨酸)(种)_(缬氨酸)编码氨基酸的密码子_种所有生物的密码子是 的。,61,64,一种密码子决定一种氨基酸,但一种氨基酸可以由 不同的密码子决定。,1种或几种,相同,AUG,GUG,UAA,UAG,UGA,小飞守角制作,遗传密码共64个,能决定氨基酸的遗传密码只有61个。有3个终止密码子,没有对应的氨基酸。(起始密码子),一个密码子决定一个特定的氨基酸。,简并性:色氨酸及甲硫氨酸各只有
18、一个密码。多数氨基酸有二个以上的密码子。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。,4、遗传密码的特性,通用性:地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。,二、遗传信息的翻译,小飞守角制作,思考与讨论:1、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?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,你能想到什么?3、从密码子表中可以看到,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?,二、遗传信息的翻译,小飞守角制作,5、翻译的过程,转运RNA(tRNA),转运
19、工具-tRNA,1、形态:三叶草形2、结构:一端为氨基酸结合的部位 另一端为反密码子,能与与密码子碱基互补配对。3、种类:61种。,二、遗传信息的翻译,小飞守角制作,看过翻译过程后,你能叙述翻译的过程吗?,小飞守角制作,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.,小飞守角制作,第2步 携带组氨酸的tRNA以同样方式进入位点2.,小飞守角制作,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。,小飞守角制作,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
20、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。,小飞守角制作,?,甲硫氨酸,核糖体,tRNA作用,小飞守角制作,细胞质,细胞质中的mRNA,小飞守角制作,核糖体,mRNA 与核糖体结合,小飞守角制作,tRNA 上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对.,小飞守角制作,tRNA 将氨基酸转运到 mRNA上的 相应位置,小飞守角制作,两个氨基酸分子缩合,缩合,小飞守角制作,亮氨酸,核糖体随着 mRNA滑动.另一个 tRNA 上的碱基与mRNA上的 密码子配对.,小飞守角制作,亮氨酸,一个个氨基酸分子缩合成链状结构,小飞守角制作,亮氨酸,天门冬
21、酰氨,tRNA离开,再去转运新的氨基酸,小飞守角制作,亮氨酸,天门冬酰氨,异亮氨酸,以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质,小飞守角制作,小结:,场所:,产物:,模板:,原料:,条件:,细胞质(核糖体),mRNA,蛋白质,氨基酸,ATP、酶,、转运RNA(tRNA),碱基互补配对:,GC、CG、UA、AU,遗传信息流动:,小飞守角制作,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,数量,n,3n,6n,小飞守角制作,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
22、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。,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,小飞守角制作,场所:核糖体产物:多肽,场所:主要在胞核产物:RNA,DNA,mRNA,蛋白质,遗传信息传递,基因指导蛋白质的合成,小飞守角制作,中心法则图解,(一)、中心法则的提出和发展,1.提出:克里克、1957,三、基因对性状的控制,小飞守角制作,资料分析:,资料一、1965年,科学家在RNA肿瘤病毒里发现了一种RNA复制酶,像DNA复制酶能对DNA进行复制一样,RNA复制酶能对RNA进行复制。,RNA RNA,RNA复制酶,小飞守角制作,资料
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