遺傳信息的表達

1、電影電影 侏羅紀(jì)公園侏羅紀(jì)公園思考：電影中的科學(xué)家是怎么使已滅絕思考：電影中的科學(xué)家是怎么使已滅絕的恐龍復(fù)活的？的恐龍復(fù)活的？利用恐龍的利用恐龍的DNA使恐龍的基因表達出來使恐龍的基因表達出來,表現(xiàn)恐龍的特性表現(xiàn)恐龍的特性,才是恐龍的復(fù)活。才是恐龍的復(fù)活。 在基因表達的時候在基因表達的時候,基因基因(DNA)就像一張藍圖，就像一張藍圖，生物體就是根據(jù)這張藍圖用蛋白質(zhì)構(gòu)建起來的，因為生物體就是根據(jù)這張藍圖用蛋白質(zhì)構(gòu)建起來的，因為蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者（或體現(xiàn)者），基因蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者（或體現(xiàn)者），基因?qū)π誀畹目刂疲峭ㄟ^控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的。對性狀的控制，是通過控制蛋白質(zhì)的

2、合成來實現(xiàn)的。 第第二二節(jié)節(jié) 遺遺傳傳信信息息的的表表達達控制生物體的控制生物體的指導(dǎo)指導(dǎo)合成合成直接體現(xiàn)者直接體現(xiàn)者基因的表達基因的表達基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的呢？基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的呢？主要存在于主要存在于細胞核中細胞核中蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成在細胞質(zhì)中的在細胞質(zhì)中的核糖體上進行核糖體上進行指導(dǎo)指導(dǎo)通過通過RNARNA作為信使作為信使問題：為什么問題：為什么RNARNA適于作適于作DNADNA的信使？的信使？為什么為什么RNARNA適于作適于作DNADNA的信使？的信使？ RNA RNA也是由核苷酸連接而成，也能儲存遺傳信也是由核苷酸連接而成，也能儲存遺傳信息。息。 RNARNA

3、與與DNADNA的關(guān)系中，也遵循堿基互補配對原則。的關(guān)系中，也遵循堿基互補配對原則。 RNARNA一般為單鏈，比一般為單鏈，比DNADNA短，能通過核孔，從細短，能通過核孔，從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。RNARNA和和DNADNA的區(qū)別的區(qū)別項目項目RNARNADNADNA名稱名稱組成組成基本單位基本單位結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)存在部位存在部位功能功能核糖核酸核糖核酸脫氧脫氧核糖核酸核糖核酸核糖核糖核苷酸核苷酸脫氧脫氧（核糖）（核糖）核苷酸核苷酸一般為單鏈一般為單鏈一般為雙鏈一般為雙鏈主要存在于細胞質(zhì)中主要存在于細胞質(zhì)中 主要存在于細胞核中主要存在于細胞核中 C C、H H、O O、N N、P

4、 P 核糖、磷酸、含氮核糖、磷酸、含氮堿基：堿基：A A、G G、C C、U U C C、H H、O O、N N、P P 脫氧脫氧核糖、磷酸、含氮核糖、磷酸、含氮堿基：堿基：A A、G G、C C、T T傳遞傳遞遺傳信息遺傳信息攜帶攜帶遺傳信息遺傳信息R RNNA A的的種種類類信使信使 RNA(mRNA)RNA(mRNA)核糖體核糖體 RNA(rRNA)RNA(rRNA)轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運 RNA(tRNA)RNA(tRNA)將將DNA的遺傳信息轉(zhuǎn)錄下來，以遺傳密碼的遺傳信息轉(zhuǎn)錄下來，以遺傳密碼的形式傳遞至細胞質(zhì)的核糖體上，成為蛋的形式傳遞至細胞質(zhì)的核糖體上，成為蛋白質(zhì)合成的模板。白質(zhì)合成的模板。氨基

5、酸的運載工具。氨基酸的運載工具。（一種轉(zhuǎn)運（一種轉(zhuǎn)運RNA只能只能識別和轉(zhuǎn)運一種氨基識別和轉(zhuǎn)運一種氨基酸。酸。核糖體的組成部分核糖體的組成部分問題：問題：DNADNA的遺傳信息是怎樣傳給的遺傳信息是怎樣傳給mRNAmRNA的的呢？呢？遺傳信息的轉(zhuǎn)錄遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 在細胞核中，以在細胞核中，以DNADNA的一條鏈為模板，按照的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原則合成堿基互補配對的原則合成RNARNA的過程，稱為的過程，稱為轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄。通過轉(zhuǎn)錄合成的通過轉(zhuǎn)錄合成的RNARNA稱為稱為信使信使RNA(mRNA)RNA(mRNA)。（1 1）轉(zhuǎn)錄的場所和條件？）轉(zhuǎn)錄的場所和條件？ （2 2）DNADNA

6、鏈完全解開嗎？鏈完全解開嗎？（3 3） DNADNA的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄嗎？的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄嗎？ （4 4）在轉(zhuǎn)錄過程中堿基互補配對原則有什么特殊）在轉(zhuǎn)錄過程中堿基互補配對原則有什么特殊情況？情況？ 閱讀P36-37內(nèi)容完成下列問題AG T AC A A A T TCATG A TT AAG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNADNA模板信息鏈模板信息鏈游離的核糖核苷酸游離的核糖核苷酸AG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG

7、 T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA1.1.場所：場所： 主要在細胞核主要在細胞核2.2.過程：過程：4 4步步: :解旋、堿基互補配對、連

8、接、釋放解旋、堿基互補配對、連接、釋放3.3.條件條件模板：模板：酶：酶：原料：原料：能量：能量：5.5.結(jié)果：結(jié)果：DNADNA的一條鏈的一條鏈游離的四種核糖核苷酸游離的四種核糖核苷酸ATPATPDNADNA解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶等聚合酶等形成一條形成一條mRNAmRNA一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄4 4、在轉(zhuǎn)錄過程中堿基互補配對原則：、在轉(zhuǎn)錄過程中堿基互補配對原則：A AU U、T TA A、 G GC C、 C CG G轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄與DNA分子復(fù)制的區(qū)別分子復(fù)制的區(qū)別 復(fù)制復(fù)制 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄時間時間場所場所原料原料模板模板條件條件配對原則配對原則特點特點產(chǎn)物產(chǎn)物意義意義有絲

9、分裂間期和減數(shù)有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期第一次分裂間期生長發(fā)育過程生長發(fā)育過程主要在細胞核，少部分在線粒體和葉綠體主要在細胞核，少部分在線粒體和葉綠體TATA、 GCGCAUAU、 CGCG邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄邊解旋邊轉(zhuǎn)錄兩個雙鏈兩個雙鏈DNA分子分子一條單鏈一條單鏈mRNA復(fù)制遺傳信息，使遺傳信復(fù)制遺傳信息，使遺傳信息從親代傳給子代息從親代傳給子代傳遞遺傳信息，為傳遞遺傳信息，為翻譯做準(zhǔn)備翻譯做準(zhǔn)備四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸四種核糖核苷酸DNA的兩條鏈的兩條鏈DNA中的一條鏈中的一條鏈模板、原料、模板、原料、ATP、酶、酶AG T

10、 AC A A A T UCAUG U UUAmRNA 細胞質(zhì)細胞質(zhì) 細胞核細胞核mRNAmRNA通過核孔進入細胞質(zhì)通過核孔進入細胞質(zhì)核孔核孔 轉(zhuǎn)錄得到的轉(zhuǎn)錄得到的RNARNA仍是堿基序列，而不是蛋仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，白質(zhì)。那么，RNARNA上的堿基序列如何能變成蛋白上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？mRNAmRNA如何將信息翻譯成蛋白質(zhì)？如何將信息翻譯成蛋白質(zhì)？ mRNA通過核孔進入細胞質(zhì)中， 開始它新的歷程翻譯。 二、遺傳信息的翻譯二、遺傳信息的翻譯 遺傳學(xué)上把以遺傳學(xué)上把以信使信使RNARNA為模板，從一個特為

11、模板，從一個特定的起點開始，按每三個核糖核苷酸代表一個定的起點開始，按每三個核糖核苷酸代表一個氨基酸的原則，合成一條多肽鏈的過程。氨基酸的原則，合成一條多肽鏈的過程。 堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系DNADNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4種堿基，而組成生物種堿基，而組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有體蛋白質(zhì)的氨基酸有2020種。這種。這4 4種堿基是怎種堿基是怎樣決定蛋白質(zhì)的樣決定蛋白質(zhì)的2020種氨基酸的？種氨基酸的？翻譯翻譯: :4種堿基只能決定種堿基只能決定4種氨基酸，種氨基酸，4 41 1=4=4。二個堿基編碼一個氨基酸最多只能編碼二個堿基編碼一個氨基酸最多只能

12、編碼16種，種，42=16。三個堿基決定一個氨基酸只能決定三個堿基決定一個氨基酸只能決定6464種，種，4 43 3=64=64，足夠有余。，足夠有余。如果一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基，才足以組合如果一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基，才足以組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)的出構(gòu)成蛋白質(zhì)的2020種氨基酸？種氨基酸？如果如果2 2個堿基編碼一個氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？個堿基編碼一個氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？如果如果1 1個堿基決定個堿基決定1 1個氨基酸，個氨基酸，4 4種堿基能決定多少種氨基酸種堿基能決定多少種氨基酸 密碼子密碼子 密碼子密碼子 密碼子密碼子UCAUG A UUAmRNA

13、 密碼子：密碼子：mRNAmRNA上決定氨基酸的三個相鄰上決定氨基酸的三個相鄰 的堿基。的堿基。密碼子密碼子 思考與討論思考與討論：已知一段：已知一段mRNA的堿基序列是的堿基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你，你能結(jié)合密碼子表寫出對應(yīng)的氨基酸序列嗎？能結(jié)合密碼子表寫出對應(yīng)的氨基酸序列嗎？ 甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨半胱氨酸酸脯氨酸脯氨酸絲氨酸絲氨酸賴氨酸賴氨酸脯氨酸脯氨酸分析密碼子的特點：分析密碼子的特點：(1)專一性：一個密碼子決定一個特定的氨基酸；專一性：一個密碼子決定一個特定的氨基酸；(2)簡并性：有的氨基酸可能有一個以上的密碼子簡并性：有的

14、氨基酸可能有一個以上的密碼子（密碼的簡并，有何意義？）；（密碼的簡并，有何意義？）；(3)起始密碼子、終止密碼子。起始密碼子、終止密碼子。64種密碼中：種密碼中：61個編碼控制個編碼控制20種氨基酸合成，另外種氨基酸合成，另外3個（個（UAG、UAA、UGA）不編碼任何氨基酸，而是合成蛋白）不編碼任何氨基酸，而是合成蛋白質(zhì)的終止信號又稱終止密碼。質(zhì)的終止信號又稱終止密碼。(4)通用性：幾乎所有生物都共用一套密碼子。通用性：幾乎所有生物都共用一套密碼子。（除線粒體（除線粒體DNA外）外）2.2.地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子，這一事實地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子，這一事實 說明地球

15、上的所有生物都有著或遠或近的親緣關(guān)系，說明地球上的所有生物都有著或遠或近的親緣關(guān)系，或者生物都具有相同的遺傳語言，或者生命在本質(zhì)上是或者生物都具有相同的遺傳語言，或者生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一。統(tǒng)一。3.從密碼的簡并性我們能認識到；如果密碼子中的一個從密碼的簡并性我們能認識到；如果密碼子中的一個 堿基發(fā)生變化，可能影響到蛋白質(zhì)氨基酸的種類，也堿基發(fā)生變化，可能影響到蛋白質(zhì)氨基酸的種類，也有可能蛋白質(zhì)氨基酸的種類不發(fā)生變化（有可能蛋白質(zhì)氨基酸的種類不發(fā)生變化（GAUGAC都決定天冬氨酸），這就保證了生物遺傳的相對穩(wěn)定都決定天冬氨酸），這就保證了生物遺傳的相對穩(wěn)定性，又使生物出現(xiàn)變異，從而促進生物的發(fā)展進

16、化性，又使生物出現(xiàn)變異，從而促進生物的發(fā)展進化 。問題：氨基酸是怎樣運送到核糖體上的呢？問題：氨基酸是怎樣運送到核糖體上的呢？tRNA“搬運工搬運工” 游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運送游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運送到合成蛋白質(zhì)的到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線生產(chǎn)線-核糖體核糖體”上？上？AC U 天門冬天門冬酰氨酰氨一共有多少種tRNA?反密碼子反密碼子與密碼子相互配對與密碼子相互配對,轉(zhuǎn)運的氨轉(zhuǎn)運的氨基酸由配對的密碼子決定基酸由配對的密碼子決定每種每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運只能識別并轉(zhuǎn)運一種特定的氨基酸一種特定的氨基酸!決定氨基酸的密碼子有決定氨基酸的密碼子有61種種,所以所以tRNA 有有6

17、1種種密碼子與反密碼子密碼子與反密碼子A A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸一種一種tRNAtRNA只能攜帶一種氨基酸只能攜帶一種氨基酸? ?一種氨基酸只能由一種一種氨基酸只能由一種tRNAtRNA攜帶攜帶? ?AUG異亮氨酸異亮氨酸UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天門冬天門冬氨酸氨酸核糖體核糖體UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天門冬天門冬氨酸氨酸UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天門冬天門冬氨酸氨酸AUG異亮氨酸異亮氨酸UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天門冬天門冬氨酸氨酸AUG異亮氨酸異亮氨酸肽鍵肽鍵UCA

18、UG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天門冬天門冬氨酸氨酸AUG異亮氨酸異亮氨酸UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天門冬天門冬氨酸氨酸AUG異亮氨酸異亮氨酸肽鍵肽鍵UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天門冬天門冬氨酸氨酸AUG異亮氨酸異亮氨酸UCAUG A UUAA A UAC UAUG亮氨酸亮氨酸天門冬天門冬氨酸氨酸異亮氨酸異亮氨酸一個一個mRNA分子上結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈分子上結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈翻譯小結(jié)：翻譯小結(jié)： 概念：游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，概念：游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，以以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序

19、為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程，稱為遺傳信息的翻譯。的蛋白質(zhì)的過程，稱為遺傳信息的翻譯。 場所：細胞質(zhì)的核糖體。場所：細胞質(zhì)的核糖體。 模板：以模板：以mRNA為模板。為模板。 原料：原料：20種氨基酸（由種氨基酸（由tRNA搬運）。搬運）。 條件：酶、條件：酶、ATP 產(chǎn)物：有一定氨基酸順序的肽鏈。產(chǎn)物：有一定氨基酸順序的肽鏈。 信息傳遞方向：信息傳遞方向：mRNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)歸納遺傳信息流動方向：歸納遺傳信息流動方向： 思考：思考：DNA的堿基數(shù)、的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)與氨基酸的堿基數(shù)與氨基酸個數(shù)的關(guān)系如何？個數(shù)的關(guān)系如何？ 例：一條多肽鏈中有氨基酸例：一條多肽鏈中有氨基

20、酸1 000個，則作為合成該個，則作為合成該多肽鏈模板的信使多肽鏈模板的信使RNA和用來轉(zhuǎn)錄該信使和用來轉(zhuǎn)錄該信使RNA的基因的基因分子分別至少有堿基多少個？分子分別至少有堿基多少個？ A.3 000個和個和3 000個個 B.1 000個和個和3 000個個 C.1 000個和個和4 000個個 D.3 000個和個和6 000個個小結(jié)：小結(jié)：DNA的堿基數(shù)的堿基數(shù):mRNA的堿基數(shù)的堿基數(shù):蛋白質(zhì)的氨基酸蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)數(shù)= 6n:3n:n 6(n+1):3(n+1):nDACUGGAUC UACUGGAUC UmRNAmRNAtRNAtRNAU UG GA CA CC CU AU AG

21、GA A蘇氨酸蘇氨酸甘氨酸甘氨酸絲氨酸絲氨酸 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)密碼子密碼子ACU GGA UCUACU GGA UCUDNADNAACTGGATC TACTGGATC TTGACCTAGATGACCTAGA肽鍵肽鍵 肽鍵肽鍵根據(jù)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程填充根據(jù)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程填充 DNA DNA雙鏈雙鏈 G G 信使信使RNARNA 轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNARNA 氨基酸氨基酸 丙氨酸（密碼丙氨酸（密碼 GCA GCA ） C C A A C CG G T TG GC CA A C C G G U U比較復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和翻譯三個過程的差異：比較復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和翻譯三個過程的差異：核糖體核糖體細胞核細胞核細胞核細

22、胞核場所場所一個一個mRNA分分子可以與多個子可以與多個核糖體結(jié)合核糖體結(jié)合邊解旋邊轉(zhuǎn)錄邊解旋邊轉(zhuǎn)錄半保留復(fù)制，半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊復(fù)制特點特點mRNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)DNA mRNADNA DNA信息傳信息傳遞方向遞方向肽肽 鏈鏈RNADNA產(chǎn)物產(chǎn)物20種氨基酸種氨基酸4種核糖核苷酸種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸原料原料mRNADNA一條鏈一條鏈DNA雙鏈雙鏈模板模板生物生長發(fā)育過程中生物生長發(fā)育過程中細胞分裂間期細胞分裂間期時間時間翻譯翻譯 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制復(fù)制 1、遺傳密碼的組成是（、遺傳密碼的組成是（ ）A、由、由A、T、G、C四種堿基中任何三個做四種堿基中任何三個

23、做排列組合。排列組合。B、由、由A、U、G、C四種堿基中任何三個四種堿基中任何三個做排列組合。做排列組合。C、由、由A、T、G、C、U五種堿基中任何三五種堿基中任何三個做排列組合。個做排列組合。D、由、由A、U、G、T四種堿基中任何三個做四種堿基中任何三個做排列組合。排列組合。2、DNA決定決定RNA的性質(zhì)是通過（的性質(zhì)是通過（ ）A、信使、信使RNA的密碼的密碼B、DNA特有的自我復(fù)制特有的自我復(fù)制C、堿基互補配對原則、堿基互補配對原則D、轉(zhuǎn)運、轉(zhuǎn)運RNA的媒介的媒介3、已知某轉(zhuǎn)運、已知某轉(zhuǎn)運RNA的一端的三個堿基的一端的三個堿基順序是順序是GAU，它所轉(zhuǎn)運的氨基酸是亮，它所轉(zhuǎn)運的氨基酸是亮氨酸，那么