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4.1 基因指导蛋白质合成 可用 陕西勉县九冶中学 苏丹


第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质合成

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 现代遗传学认为: 生物的性状是由基因控制的

蛋白质是生命活动的 体现 者和_____ 承担 者 ______ 性状的形成离不开 蛋白质 特别是酶) ________( 的作用 基因 控制生物体的性状 ______ 通过指导 蛋白质_______ 的合成 来_____ 控制 性状! 基因_________

思考
1、DNA存在于细胞的哪一结构中? 2、蛋白质在哪合成的? 3、DNA是怎样指导蛋白质的合成呢?在 这个过程中,DNA会跑出细胞质去指导蛋 白质的合成吗?

基因 指导蛋白质的合成 ______

遗传效应 的_____ DNA 片段; DNA 主要存在于 基因是有_________ ________ 细胞核 中,而蛋白质的合成是在_______ 细胞质 中进行的。
DNA 控制 蛋白质的合成

主要在细 胞核中 通过RNA

在细胞质 里进行

U U A G U U A U C

RNA的结构和作用是什么? RNA由一分子磷酸,一分子核糖和一分子含氮的 碱基组成核糖核苷酸连接而成的单链分子。 ? 当细胞中只有RNA时,它是遗传物质;当细胞中 含有DNA时,RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译 和转录。
?

RNA的种类是怎么区分的? 根据RNA功能,可以分为mRNA(信使RNA)、 tRNA(转运RNA)和rRNA(核糖体RNA)三种。

RNA种类
mRNA——信使 tRNA——转运 mRNA

rRNA——核糖体
蛋白质 rRNA

核糖体

tRNA

信使 RNA(mRNA): 转录遗传信息, 是蛋白质翻译的 模板 转运RNA (tRNA):运 输特定的氨基酸 核糖体RNA (rRNA):核糖体 的组成成份

DNA,RNA 的主要区别 比较项目 基本单位 五碳糖 含氮碱基 结构 DNA RNA

脱氧核苷酸
脱氧核糖

核糖核苷酸
核糖

A T C G
多为双链结构

A U C G
多为单链结构

主要存在部位

细胞核

细胞质

为什么RNA适合做DNA的信使呢? 单 链,而且比 DNA 短,因此能够通过 RNA一般是____ 核孔 ,从________ 细胞核 转移到________ 细胞质 中。 _______

mRNA为什么叫做信使RNA?它是谁的信使?
因为它是遗传信息的传递者,所以叫做信使 RNA。它是DNA的信使。 为什么mRNA适于作DNA的信使?
? RNA是由基本单位——核苷酸连接而成,跟DNA一 样能储存遗传信息; ? 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; ? RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基互补配对原 则”; 因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。

基因的表达
DNA
转录

mRNA

翻译

蛋白质

一、遗传信息的转录
(1)概念:指以DNA的一条链为模板,按照 碱基互补配对原则,合成mRNA的过程 (2)实质: 遗传信息 从DNA转移到了mRNA (3)场所:

在细胞核中

T A C C A A T A G A T G G T T A T C

DNA的平面结构图

以DNA的一条链为模板合成mRNA

DNA
T A C C A A T

A

G
游 离 的 核 糖 核 苷 酸

RNA

聚合酶

G

思考:与DNA复制的异同点?

T A C C A A T A G A 注意碱基配对规律

G

组成 mRNA 的核糖核苷酸一个个连接起来

T A C C A A T A G A U

G

T A C C A A T A G A U G

G

T A C C A A T A G A U G G

G

T A C C A A T A G A U G G U

G

T A C C A A T A G A U G G U

G

T A C C A A T A G A U G G U U

G

T A C C A A T A G A U G G U U A

G

T A C C A A T A G A U G G U U A U

G

T A C C A A T A G A U G G U U A U C

G

DNA

T A C C A A T A G A U G G U U A U C
mRNA

G

形成的 mRNA 链,DNA上的遗传信息就传递到mRNA上

mRNA在细胞核中合成
细胞核

T A C C A A T A G A U G G U U A U C
mRNA

DNA

细胞质

核孔

mRNA通过核孔进入细胞质
A A T C A A T A G U U A G U U A U C
mRNA
细胞质

细胞核

DNA

A U G G U U A U C
mRNA

核孔

DNA→RNA 转 录 图 解 DNA 方向
A T G T C T C A G

U
A

解旋

A U
G C T A

C
G C G

复旋 RNA 聚合酶

DNA mRNA mRNA

DNA 复 制 图 解
A T G C T A T A C G C G

A

T G T

C A C G

解旋

A T G C

半 保 留 复 制

复旋
A T G

复旋
A T G T C A C G

C

T C

A G

转录小结
?场所: ?模板: ?原料: ?条件: ?产物: ?特点: ?原则:
细胞核 DNA的一条链
四种核糖核苷酸(A、G、C、U) 需要酶和ATP 单链的RNA 边解旋边转录 碱基互补配对原则(A=U,G=C)

DNA复制

转录
生长发育过程 细胞核 只解有遗传效应片段 DNA的一条链为模板

时间 场所 解旋 模板 原料 酶 能量 原则 特点 产物

细胞分裂间期
细胞核 完全解旋 DNA的两条链均为模板

四种脱氧核苷酸 DNA聚合酶等
ATP A-T、G-C
半保留复制,边解旋边复制

四种核糖核苷酸 RNA聚合酶等
ATP A-U、G-C

边解旋边转录
1个信使RNA

2个子代DNA分子

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决定蛋白质中氨基 酸的种类、数量和排列顺序呢?mRNA如何将信息 翻译成蛋白质?

mRNA通过核孔进入细胞

质中,开始它新的历程—— 翻译。

二、遗传信息的翻译
遗传学上把以信使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。

碱基与氨基酸之间的对应关系?

DNA和RNA都只含有4种碱基,而组成 生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基 是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的?
?

碱基与氨基酸之间的对应关系

? 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? 4种碱基只能决定4种氨基酸,41=4。 ? 如果2个碱基编码一个氨基酸,最多能编码多少种 氨基酸? 二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种,42=16。
? 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?
三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种,43=64,足够有余。

密码子
密码子
密码子 密码子

U U A G A U A U C
mRNA
密码子:mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。

密码子由哪几种碱基组成?

运载工具:转运 RNA(tRNA)

天冬氨 酸

CUA
反密码子

注意:一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸

细胞质中的mRNA

A U G G A U A U C mRNA

核糖体
A U G G A U A U C
mRNA 与核糖体结合

缩合

A U G G A U A U C
两个氨基酸分子缩合

U U A G A U A U C

一个个氨基酸分子缩合成链状结构

U U A G A U A U C
tRNA离开,再去转运下一个氨基酸

U U A G A U A U C

以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质

多肽链合成之后,从核糖体中脱离, 再经过盘曲折叠形成一定空间结构,最 终形成具有一定功能的蛋白质分子。
?信息传递

DNA上的遗传信 转录 mRNA(核糖核苷 翻译 蛋白质(特定 息(脱氧核苷酸 细胞核 酸的排列顺序) 细胞质 的氨基酸顺序) 的排列顺序)

生物呈现多样性

翻译小结
1.翻译的场所:细胞质的核糖体

2.翻译时的模板:mRNA
3.翻译的原料: 合成蛋白质的20种氨基酸 4.翻译的起始密码有: 6.翻译时的碱基配对: 2 个,终止密码有: 3 个 5.决定氨基酸的密码子 61 种。
A U C G mRNA ─┴─┴─┴─┴─ t RNA ─┴─┴─┴─┴─ U A G C

7.肽链由各相邻的氨基酸通过 肽键 连接形成。 8.翻译的条件: 酶,ATP模板、原料

阶段 项目 定义

转录(有解旋)
在细胞核中,以DNA 的一条链为模板合成 mRNA的过程。 细胞核 DNA的一条链

翻译(无解旋)
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 细胞质的核糖体 信使RNA mRNA→蛋白质 合成蛋白质的20种氨基酸
有一定氨基酸排列顺序的多 肽,进一步加工为蛋白质

场所
模板

遗传信息传 DNA→mRNA 递的方向 含A、U、C、G的4 原料 种核糖核苷酸
产物 实质
信使RNA 是遗传信息的转录

是遗传信息的表达

重点:弄清基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质 中氨基酸的数量关系
DNA RNA 蛋白质

碱基数 碱基数 氨基酸数
肽键数

6 3

6n 3n

1

n

0 (n-m)

基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基 酸的数量比为:6:3:1

1、DNA的基本功能是使遗传信息得到 A. 传递和表达 B. 储存和复制 C. 转录和翻译 D. 复制和翻译

A

2、对比RNA和DNA化学成分,RNA特有的是 A. 核糖和尿嘧啶 B. 脱氧核糖和尿嘧啶 A C. 核糖和胸腺嘧啶 D. 脱氧核糖和胸腺嘧啶
3、DNA分子的解旋发生在哪一过程中 A. 复制 B. 转录 C. 翻译 D. 复制和转录 D

4、组成DNA和RNA的核苷酸、五碳糖和碱基 共有 B A. 8、8、8种 B. 8、2、5种 C. 2、2、4种 D. 2、2、8种

5、小麦的遗传物质由几种核苷酸组成 A. 2种 B. 4种 C. 5种 D. 8种
6、以下哪项对RNA来说是正确的 B. C+G>A+U A. C+G=A+U D. 前三项都不对 C. G+A=C+U

B

D

7、某信使RNA上,A的含量是24%,U的含量 是26%, C的含量是27%,则控制其合成的模 板链中G的含量为 C A. 23% B. 25% C. 27% D. 24% 8、某信使RNA的碱基中,U占19%,A占21%, 则作为它的模板的DNA中,胞嘧啶占全部碱 基的 D A. 21% B. 19% C. 60% D. 30% 9、已知一段双链DNA分子中,鸟嘌呤所占比 例为20%,由该DNA转录出来的RNA中,其胞 嘧啶的比例是 D A. 10% B. 20% C. 40% D. 无法确定

10、某一核酸分子,碱基A数量为52%,该核 酸分子是 B A. 只是DNA分子 B. 单链DNA分子或RNA分子 C. 只有RNA分子 D. 双链DNA分子或RNA分子

11、有3个核酸分子,经分析共有5种碱基,8 种核苷酸,4条多核苷酸链,它的组成是 A A. 一个DNA分子,两个RNA分子 B. 两个DNA分子,一个RNA分子 C. 三个DNA分子 D. 三个RNA分子

1、在遗传信息的转录和翻译过程中,翻译者是 A. 基因 B. 信使RNA C C. 转运RNA D. 遗传密码
2、复制、转录、翻译的场所依次是 A. 细胞核、细胞核、核糖体 B. 细胞核、细胞质、核糖体 C. 细胞核、细胞核、高尔基体 D. 细胞核、细胞质、线粒体

A

3、下列关于遗传密码的叙述中,错误的是 A. 一种氨基酸可能有多种与之对应的遗传 密码 C B. GTA肯定不是遗传密码 C. 每种密码都有与之对应的氨基酸 D. 信使RNA上的GCA在人细胞中和小麦细 胞中决定的是同一种氨基酸

4、由密码子表可知 B A. 密码子是DNA的成分 B. 一个密码子只能代表一种氨基酸 C. 密码子可以代表遗传物质 D. 密码子存在于细胞核中 5、如果细胞甲比细胞乙RNA含量多,可能的原因是 A. 甲合成的蛋白质比乙多 B. 乙合成的蛋白质比甲多 C. 甲含的染色体比乙多 D. 甲含的DNA比乙多 A

6、构成蛋白质的氨基酸有20种,则决定氨基酸的密 码子和组成密码子的碱基种类分别有 D A. 20种和20种 C. 64种和4种 B. 64种和20种 D. 61种和4种

7、控制合成胰岛素(含51个氨基酸)的基因中,含 有嘧啶碱基至少有 B

A. 306个

B. 153个

C. 102个

D. 51个

8、某DNA片段中有1200个碱基对,控制合成某蛋白 质,从理论上计算,在翻译过程中,最多需要多少种 转移RNA参与运输氨基酸 C C. 61 D. 20 A. 400 B. 200

9、科研人员用鸟嘌呤、腺嘌呤和胞嘧啶三种碱基人 工合成mRNA分子,请分析该mRNA分子包含的密码 子的种类最多有 D A. 8种 B. 9种 C. 64种 D. 27种
10、构成蛋白质的氨基酸种类约有20种,则决定氨基 酸的密码子和转运氨基酸的RNA种类分别约有 A. 20种、20种 B. 64种、20种 C. 64种、64种 D. 61种、61种 D 11、一条多肽链含有氨基酸2000个,则作为合成该多 肽链模板的信使RNA分子和用来转录信使RNA的DNA 分子分别至少要有碱基(含终止密码子) A. 6003和6006个 B. 6003和12006个 B C. 3003和6006个 D. 5003和8006个

13、已知一个双链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 D A. 30% B. 35% C. 40% D. 25%
总(A+T)%= (A2+T2)%=RNA中 (A+U)% 14、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的一段DNA 分子中应有C和T D A. 12个 B. 18个 C. 24个 D. 30个


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