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1、第4章 基因的表达,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？,电影侏罗纪公园中恐龙复活的场景,第四章的章图,请同学们阅读章图中的文字和图解，你们看懂了什么，又产生了哪些问题。,基因,基因控制生物性状,基因的表达：基因指导蛋白质合成的过程。,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(核糖体)进行,指导,通过RNA,问题：,2、为什么RNA适于做DNA的信使呢？,1、DNA在细胞核中，而
2、蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？,遗传信息的转录,1、RNA与DNA的区别,核糖,脱氧核糖,RNA与DNA结构的比较,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,储存遗传信息,与蛋白质的合成有关,注意事项：,RNA的作用：RNA与蛋白质合成有关，也可作为一种酶，具有催化作用。,同一生物体不同体细胞的DNA含量和种类相同（都是由同一个受精卵发育而来的）,同一生物体不同体细胞的RNA含量和种类不同，相差很大。,有细胞结构的生物体细胞中同时含有DNA和RNA的，DNA是遗传物质。,RNA种类,信使 RNA
3、(mRNA),核糖体 RNA(rRNA),转运 RNA(tRNA),将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。,氨基酸的运载工具。（一种转运RNA只能识别和转运一种氨基酸。,核糖体的组成部分,信使 RNA,核糖体 RNA,转运 RNA,信使RNA,转运RNA,核糖体RNA,单链,三叶草结构,单链,带有从DNA上转录来的遗传信息,有一个氨基酸结合区；有一个反密码子区,构成核糖体的主要成分,翻译时作为模板,转运特定的氨基酸,构成核糖体的成分；合成蛋白质的场所,细胞核内合成，穿过核孔，到达细胞质中与核糖体结合,细胞质中,细胞质中,RNA的种类及功能,它
4、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，因此能储存遗传信息。,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？,转录：在细胞核中，以DNA的一条链为模板， 按照碱基互补配对的原则合成mRNA的过程,DNA的遗传信息是怎么传给 mRNA的？,转录：,在_内，以DNA的_为_， 按照_的原则合成_的过程。,细胞核,一条链,模板,碱基互补配对
5、,RNA,场所：,主要在细胞核,过程：4步:解旋、碱基互补配对、连接、释放,条件,结果：,概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。,DNA的一条链,游离的四种核糖核苷酸,ATP,DNA解旋酶、RNA聚合酶等,形成一条mRNA,4. 遗传信息的转录,DNA的平面结构图,以DNA的一条链为模板合成RNA,DNA,游离的核糖核苷酸,DNA与RNA的碱基互补配对：AU；TC；CG；TA,组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,形成的 mRNA 链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,RNA,DNA,mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程翻译。,转录的定义：在细胞核中，以
6、DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。,转录的场所：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：模板、原料、能量、酶。,转录时的碱基配对：,转录的产物：mRNA。,DNA,RNA,A,T,C,G,U,A,G,C,GC、CG、TA、AU,（8）遗传信息流动：,想一想,1. 转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是mRNA吗？,含有DNA的部位均可转录。,产物mRNA、 tRNA、 rRNA等,特别提醒：,（1）转录的基本单位是基因，而不是整个DNA分子。,（2） 在真核细胞内，转录出来的RNA需要经过加工才能具有生物活性。,细胞核,只解有遗传效应的片段,
7、只有DNA的一条链,四种核糖核苷酸,DNA解旋酶、 RNA聚合酶,边解旋边转录,一条单链的mRNA,细胞核,完全解旋,DNA的两条链,四种脱氧核苷酸,DNA解旋酶、DNA聚合酶,半保留复制、边解旋边复制,子代DNA,DNA DNA,DNA mRNA,课堂练习：,1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,2DNA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,D,3. 对于下列图解，正确的说法有()。 表示DNA复制过程表示转录过程 共有5种碱基
8、共有8种核苷酸 共有5种核苷酸A均代表同一种核苷酸A B C D,C,4.如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放大示意图。对此分析合理的是 ,A图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所示过程主要发生于细胞质内B图中催化图甲、乙所示两过程的酶1、酶2和酶3是相同的C图丙中a链为模板链，b链为转录出的子链D图丙中含有两种单糖、五种碱基、五种核苷酸,C,5一个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,6mRNA上有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 ,
9、A50% B25%C30% D35%,C,二、遗传信息的翻译,（一）翻译,1概念： 以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序 的蛋白质的过程叫做翻译。,2 场所：细胞质中的核糖体,？,蛋白质是由20种氨基酸组成的，而信使RNA上的碱基只有四种（A、G、C、U），那么，这四种碱基是怎样决定蛋白质上的20种氨基酸的呢？,4种碱基只能决定4种氨基酸，41=4。,二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，42=16。,三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种，43=64，足够有余。,如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？,如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少
10、种氨基酸？,如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸,密码子与反密码子,密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻 的碱基。,mRNA,遗传密码的特性：1、起始密码子： AUG GUG2、终止密码子： UAG UAA UGA ，不编码氨基酸。3、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。4、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。5、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。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。,1.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘
11、关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一。,2.从密码的简并性我们能认识到；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，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（GAUGAC都决定天冬氨酸），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进化 。,思考与讨论,问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？,反密码子：tRNA上可以与mRNA上的密码子相互配对的3个碱基。,转运 RNA,反密码子,密码子,tRNA“搬运工”,游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线-核糖体”上？,一共有多少种tRNA?,反密码子,与密码子相互配对,转
12、运的氨基酸由配对的密码子决定,每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸!,决定氨基酸的密码子有61种,所以tRNA 有61种,翻 译,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：,核糖体,甲硫氨酸,肽键,甲硫氨酸,甲硫氨酸,天门冬氨酸,肽键,甲硫氨酸,天门冬氨酸,甲硫氨酸,天门冬氨酸,异亮氨酸,mRNA,tRNA,氨基酸,核糖体,一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链,DNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中 的排列顺序，进而决定 的排
13、列顺序，最终决定了 的结构和功能特异常。,核糖核苷酸/密码子,氨基酸,蛋白质,从基因的表达过程可以看出：,ACUGGAUCU,mRNA,转录,DNA,ACTGGATC TTGACCTAG A,密码子,ACU GGA UCU,tRNA,UGA CCU AGA,苏氨酸甘氨酸丝氨酸,翻 译,蛋白质,肽键 肽键,蛋白质中氨基酸数目与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,转录和翻译的关键是遵守碱基互补配对原则，同时注意RNA与DNA中有一个嘧啶不同。（
14、1）转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。基因模板上的A+T与RNA分子中的U+A相等。（2）翻译过程中，信使RNA中每三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1/3 。（3）基因中碱基数目：RNA分子中的碱基数目：蛋白质分子中氨基酸的数之比为6：3：1 。,总 结,在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。,在细胞质中，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,DNA的一条链,信使RNA,DNAmRNA,mRNA蛋白质,含A、U、C、G的4种核糖核苷酸,合成蛋白质的20种氨基酸,信使RNA,有一定氨基酸
15、排列顺序的多肽，进一步加工为蛋白质,是遗传信息的转录,是遗传信息的表达,边解旋边转录，转录后DNA恢复原状,翻译结束后mRNA被降解成单体,转录、翻译与DNA复制的比较,游离的脱氧核苷酸,游离的核糖核苷酸,游离的氨基酸,DNA,mRNA,蛋白质,DNADNA,DNAmRNA,亲代DNA的 每一条链,DNA的一条链（模板链）,mRNA,转录,翻译,细胞核,细胞质,细胞核,细胞核,细胞质,mRNAPro,间期,生长发育全过程,生长发育全过程,A,密码子,精氨酸,氨基酸,转运RNA,G,信使RNA,G,G,DNA双链,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,练一练,2. 某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成的DNA中，最少应有（ ）个脱氧核苷酸 A1200 B600 C400 D200,A,
