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1、第四章 基因的表达,4.1 基因指导蛋白质的合成,某科学家从细菌中分离出耐高温a-淀粉酶基因,通过基因工程的方法将基因转移到马铃薯植物中,经检测,发现耐高温a-淀粉酶在成熟马铃薯块茎细胞中存在。,从这个资料中你可以看出基因和蛋白质有着怎样的关系呢？,结论：基因可以指导蛋白质的合成，即基因蛋白质。,一、知识回顾:,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？,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,在细胞质进行,指导,通过RNA,问题：为什么RNA适于作DNA的信使？,1955年有人曾用洋葱根尖和变形
2、虫进行实验，如果加入 RNA酶分解细胞中的 RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。同年，拉斯特（Laster Gold）等人将变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷培养液来培养，发现标记的RNA分子首先在细胞核中合成。,遗传信息的流动：DNARNA蛋白质。,RNA与DNA的区别,通常是双链,脱氧核苷酸,A、G、C、T,脱氧核糖,通常是单链结构,核糖核苷酸,核糖,A、G、C、U,信使RNA：遗传信息传递的媒介。,核糖体RNA：与蛋白质构成核糖体。,转运RNA：转运氨基酸的工具。,RNA的种类和功能,二、基因的表达,第一步是基因的遗传信息传递给mR
3、NA，此步可称为“转录”；,.第二步mRNA进入细胞质通过指导蛋白质合成来表达信息，此步可称为“翻译”。,转录,翻译,问题：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？,请同学们阅读课本P63的第四自然段和图4-4，然后完成下列填空。（）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:（7）转录的结果：,(一)转录的具体过程,（）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:（7）转录的结果：,在细胞核中以DNA的一条链为模板,按碱基互补配对原则原则，合成mRNA的过程,细胞核(主),DNA的一条
4、链,四种核糖核苷酸(A、G、C、U）,需要酶和ATP,碱基互补配对原则GC、CG、TA、AU,mRNA,（二）遗传信息的翻译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。,思考：碱基与氨基酸之间的对应关系是怎么样的?,RNA是怎样把DNA的遗传信息翻译成蛋白质的？,讨论:4种碱基如何决定20种氨基酸,电报机,电报密码0130 0117,你 好,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？,三个碱基决定一个氨基酸，4
5、3=64,密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻 的碱基。,密码子,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,a、一个密码子只和一种氨基酸相对应b、一种氨基酸可以和多个密码子相对应c、两个起始密码子：AUG、GUGd、三个终止密码：UAA、UAG、UGA,遗传密码的特性：1、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。2、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。3、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况。,问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？,亮氨酸,天冬氨酸,一种tR
6、NA只能携带一种氨基酸?,一种氨基酸只能由一种tRNA携带?,异亮氨酸,转运RNA(tRNA)：,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,翻译的具体过程,场所
7、：,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：,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。,在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。,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,细胞核,细胞质的核糖体,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
8、氨基酸排列顺序的多肽，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,DNA,脱氧核苷酸序列,蛋白质,氨基酸序列,密码子,mRNA,核糖核苷酸序列,基因的表达,遗传信息,（基因）,（性状）,转录,翻译,细胞核内进行,细胞质内进行,信息流,思考：,当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？,不一定。因为发生改变的碱基可能有以下两种情况：1、该碱基位于DNA无效片段上；2、该碱基改变后形成的密码子与原 来的密码子决定同一种氨基酸,三、基因表达中相关数量计算,1、转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另 一条链则不能转录。因此，转录形成的RNA分子中碱 基数目是基因中碱基数
9、目的1/2。,2、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。,综上可知，蛋白质中氨基酸数目=tRNA数目=1/3mRNA碱基数目=1/6DNA碱基数目。,3、计算中“最多”和“最少”的分析,（1）翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质 中氨基酸数目的3倍还要多一些。,（2）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。,（3）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mR
10、NA指导合成的蛋白质中最多有1/3n个氨基酸。,相关高考题分析,例题1、由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成蛋白质。氨基酸的平均相对分子质量为a,则该蛋白质的相对分子质量最大为（）A.na/6 B.na/3-18(n/3-1)C.na-18(n-1)D.na/6-18(n/6-1),D,例题2、在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的（）A24%，22%B.22%,28%C.26%,24%D.23%,27%,A,例题3、某DNA片段所转录的m
11、RNA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)%,巩固练习,2.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?()A.2种 4种 B.4种 4种 C.5种 5种 D.8种 5种3.下列哪一组物质是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,D,C,1.DNA的复制和转录有何异同之处？,4.DNA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5.
12、一个DNA分子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6.人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的（）A.DNA碱基排列顺序不同 B.核糖体不同 C.转运RNA不同 D.信使RNA不同,D,C,D,7、蚕的丝腺细胞能产生大量蛋白质，这种蛋白质叫丝蛋白.这些细胞不产生血液中的蛋白质，因此推测丝腺细胞()A.只有丝蛋白基因 B.丝蛋白基因表达而血液基因不表达 C.比合子的基因少 D.有丝蛋白基因和其他基因,但没有血液蛋白基因8、要研究基因控制蛋白质的合成过程，最好选择下列哪一项作为实验材料()A.成熟的红细胞 B.成熟的白细
13、胞 C.卵细胞 D.受精卵,B,D,10、下列转录的简式中，一共有核苷酸_种 DNA：G-C-A-C RNA：C-G-U-G,9、翻译的过程不可能发生在()A.神经细胞 B.肝细胞 C.成熟的红细胞 D.脂肪细胞,C,6,11、科学家将含人的a-抗体胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含a-抗体胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（）A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B.DNA以其一条链为模板合成RNA C.RNA以自身为模板自我复制 D.按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质,ABD,12.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(
14、)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6：3：1,13、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,14、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()A33 11 B36 12 C12 36 D11 36,B,16、已知一个蛋白质由2条肽链组成，连接氨基酸的肽键共有198个，翻
15、译该蛋白质的mRNA中有A和G共200个，则该mRNA中的C和U不能少于：()A200个 B400个 C600个 D800个,B,15、某DNA分子片段中碱基为2400对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸（）种 A800 B400 C200 D20,D,A,密码子,精氨酸,氨基酸,转运RNA,G,信使RNA,G,G,DNA双链,17、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,18、回答有关真核细胞中遗传信息及其表达的问题（1）将同位素标记的尿核苷（尿嘧啶和核糖的结合物）加入细胞培养液中，不久在细胞核中发现
16、被标记的、。（2）将从A细胞中提取的核酸，通过基因工程的方法，转移到另一种细胞B中；当转入 时，其遗传信息在B细胞中得到表达并能够复制传给下一代，当转入 时，在B细胞中虽能合成相应的蛋白质，但性状不会遗传。,mRNA,tRNA,rRNA,DNA,RNA,（3）已知某基因片段碱基排列如下图。由它控制合成的多肽中含 有“-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸-赖氨酸-”的氨基酸序列。（脯氨酸的密码子是CCU、CCC、CCA、CCG；谷氨酸的是GAA、GAG；赖氨酸的是AAA、AAG；甘氨酸的是GGU、GGC、GGA、GGG。）-G G C C T G A A G A G A A G T-C C G G A C
17、T T C T C T T C A-1）翻译上述多肽的mRNA是由该基因的 链转录的（以图中的或表示），此mRNA的碱基排列顺序是：。2）若该基因由于一个碱基被置换而发生突变，所合成的多肽的氨基酸排列顺序成为“-脯氨酸-谷氨酸-甘氨酸-赖氨酸-”。写出转录并翻译出此段多肽的DNA单链的碱基排列顺序：。,-C C U G A A G A G A A G-,-G G A C T T C C C T T C-,为什么RNA适于作DNA的信使？,RNA也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。,细胞核,只解有遗传效应的片段,只有DNA的一条链,四种核糖核苷酸,DNA解旋酶、RNA聚合酶,ATP,A-U G-C T-A C-G,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,ATP,A-T C-G T-A G-C,子代DNA,
