基因控制蛋白質(zhì)的合成

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第四章基因的表達(dá)第1節(jié)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)：1955年，有人分別用洋蔥根尖和變形蟲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果往洋蔥根尖細(xì)胞和變形蟲中加入RNA酶分解細(xì)胞質(zhì)中的RNA,細(xì)胞中的蛋白質(zhì)合成就會(huì)停止。而再加進(jìn)從酵母菌中提取的RNA，則又能夠合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：蛋白質(zhì)合成顯然跟RNA有關(guān)什么角色？材料分析DNA蛋白質(zhì)合成（細(xì)胞核）（細(xì)胞質(zhì)）核孔mRNA？？RNA充當(dāng)了兩者之間信使。三種RNA示意圖信使RNA：遺傳信息傳遞的媒介核糖體RNA：

與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體轉(zhuǎn)運(yùn)RNA：

轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具DNA與RNA比較表比較項(xiàng)目DNARNA基本單位五碳糖含氮堿基結(jié)構(gòu)主要存在部位主要功能脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖ATCGAUCG一般為雙鏈結(jié)構(gòu)多為單鏈結(jié)構(gòu)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)儲(chǔ)存、傳遞遺傳信息傳遞遺傳信息一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄12345OA12345OG12345OT12345OC12345OC12345OG12345OA12345OU

|H

|H

|H

|H

|OH

|OH

|OH

|OH

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

DNA

mRNADNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的呢？ACGTGTTTADNA的平面結(jié)構(gòu)圖TG

C

AC

AA

A

T

解旋酶轉(zhuǎn)錄的過程：AGCAGACGGUUUDNA游離的核糖核苷酸RNA聚合酶TG

C

AC

AA

A

T

1、DNA解旋，堿基暴露TG

C

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUA2、游離的核糖核苷酸與DNA的堿基配對(duì)TG

C

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUAUTG

C

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUAU3、連接成mRNA。TG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUGTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGUUGAUGTG

CAC

AA

A

T

GCGACGUGAUGUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGUGAUGUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGAUGUUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGAUGUUATG

C

AC

AA

A

T

GCGCGGAUGUUAUTG

C

AC

AA

A

T

GGCGGAUGUUAUCRNA聚合酶TG

C

AC

AA

A

T

GGCGGAUGUUAUC形成

mRNA鏈，DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNATG

C

AC

AA

A

T

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核核孔DNAACGUGUUUAmRNAACGTGTTAT4、mRNA釋放，DNA雙鏈恢復(fù)ACGUGUUUAmRNATCATGTTTAAG

T

AC

AA

A

T

AG

T

AC

AA

A

T

GUUAUUAUCmRNA模板鏈非模板鏈DNA

mRNA（1）轉(zhuǎn)錄的定義：？（2）轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所：？（3）轉(zhuǎn)錄的模板：？（4）轉(zhuǎn)錄的原料：？（5）轉(zhuǎn)錄的條件：？（6）轉(zhuǎn)錄時(shí)的堿基配對(duì)：？（7）轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物：？在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。主要在細(xì)胞核。DNA分子的一條鏈。四種核糖核苷酸。模板、原料、ATP（能量）、酶。

ATCGDNA─┴─┴─┴─┴──┴─┴─┴─┴─RNA

UAGCmRNA。遺傳信息流動(dòng)：DNA

mRNA

1、轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有哪些異同？與該DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同？2、轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對(duì)保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？思考與討論按照堿基配對(duì)原則，1、寫出以b鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的mRNA堿基序列，2、寫出b鏈對(duì)應(yīng)的a鏈的堿基序列。DNA雙鏈片段a鏈b鏈CGAACCTCACGC信使RNA比較mRNA和b鏈，以及mRNA和a鏈的堿基序列的差異。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG復(fù)制轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所解旋模板原料酶能量堿基配對(duì)產(chǎn)物細(xì)胞核——DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的對(duì)比——細(xì)胞核完全解旋只解有遺傳效應(yīng)的片段DNA的兩條鏈只有DNA的一條鏈四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶DNA解旋酶、RNA聚合酶ATPATPA—TC—GT—AG—CA—UG—CT—AC—G子代DNAmRNA、tRNA、rRNA

mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，開始了它的新的里程------

翻譯游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。問題情境

轉(zhuǎn)錄后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的mRNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)，那么mRNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸酸的種類數(shù)目和排列順序呢？mRNA如何將遺傳信息翻譯成蛋白質(zhì)。UCAUGAUUAmRNAmRNA→蛋白質(zhì)mRNA四種堿基蛋白質(zhì)20種氨基酸AA1AA2AA3AA4AA5AA6AA7AA8AA9AA10AA11AA12AA13AA14AA15AA16AA17AA18AA19AA20思考：

mRNA的四種堿基如何決定20種氨基酸?堿基和氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的?AUCGACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸1個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，2個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，3個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，4(A.U.C.G)4(A.U.C.G)4(A.U.C.G)AAAUACAGCACUCCCGUAUUUCUGGAGUGCGG只能決定4種只能決定42＝16種能決定43＝64種A

U

CG第一個(gè)字母第二個(gè)字母第三個(gè)字母UCAGU苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸絲氨酸終止終止A亮氨酸絲氨酸終止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸U異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸C異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）蘇氨酸賴氨酸精氨酸GG纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A纈氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸GACGUGAUUAmRNA

氨基酸

氨基酸

氨基酸密碼子：mRNA上決定氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基密碼子遺傳密碼的特性：2、共64個(gè)遺傳密碼，其中有3個(gè)終止密碼，沒有對(duì)應(yīng)的氨基酸。能決定氨基酸的遺傳密碼子只有61個(gè)。3、通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。1、簡(jiǎn)并性：一種氨基酸有兩種以上的密碼子的情況。在一定程度上能防止由于堿基的改變而導(dǎo)致的遺傳信息的改變。mRNACACGUGAUUA……UAAUACUAAUG

GUG

UAA

UAG

UGA甲硫氨酸終止密碼子纈氨酸

起始密碼子編碼氨基酸的密碼子有61種氨基酸氨基酸氨基酸……氨基酸問題：

mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合，合成生產(chǎn)蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”，那么游離在細(xì)胞之中的氨基酸是如何運(yùn)到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？ACGUGAUUA異亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸t(yī)RNA“搬運(yùn)工”1、細(xì)胞中的tRNA有多少種？61種2、tRNA和氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)有何對(duì)應(yīng)關(guān)系？每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。每種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。與mRNA上的密碼子堿基互補(bǔ)配對(duì)專一性：反密碼子UAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨

核糖體mRNA與核糖體結(jié)合.UACGUGAUUAUAUAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨

tRNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì).ACGUGAUUAUAUUAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA

將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到

mRNA上的相應(yīng)位置.ACGUGAUUAUAUACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

兩個(gè)氨基酸分子脫水縮合縮合ACGUGAUUAUAUACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

核糖體隨著

mRNA滑動(dòng).

另一個(gè)

tRNA上的堿基與mRNA上的密碼子配對(duì).

ACGUGAUUAUAU

tRNA離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)新的氨基酸ACGUGAUUA甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

一個(gè)個(gè)氨基酸分子縮合成鏈狀結(jié)構(gòu)ACGUGAUUAUAU甲硫氨酸CUA

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)新的氨基酸ACGUGAUUAUAU

甲硫氨酸

天門冬酰氨

異亮氨酸以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)ACGUGAUUAUAU一個(gè)mRNA分子同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體意義：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)2.翻譯的場(chǎng)所：3.翻譯時(shí)的模板：4.翻譯的原料：5.肽鏈由各相鄰的氨基酸通過

連接形成。6.翻譯的條件:7.翻譯時(shí)的堿基配對(duì)：8.產(chǎn)物:

肽鍵

AUCGmRNA─┴─┴─┴─┴─

tRNA─┴─┴─┴─UAG

細(xì)胞質(zhì)的核糖體mRNA游離的氨基酸模板、原料、能量、酶、工具遺傳信息流動(dòng)：mRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(肽鏈)1.翻譯的概念：階段項(xiàng)目轉(zhuǎn)錄（有解旋）翻譯（無(wú)解旋）定義場(chǎng)所模板遺傳信息傳遞的方向原料產(chǎn)物實(shí)質(zhì)在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程。以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體DNA的一條鏈信使RNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)4種核糖核苷酸氨基酸信使RNA一定氨基酸排列順序的多肽是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄是遺傳信息的表達(dá)GAGUCAUGCmRNA轉(zhuǎn)錄AGAGTCTG

CT

C

CC

AG

AG

TDNA翻譯蛋白質(zhì)纈氨酸組氨酸精氨酸總結(jié)：基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成真核細(xì)胞中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間場(chǎng)所模板原料酶能量原則特點(diǎn)產(chǎn)物信息傳遞細(xì)胞分裂間期主要是細(xì)胞核DNA的兩條鏈四種脫氧核苷酸解旋酶，DNA聚合酶ATPA-T、T-AC-G、G-C半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制2個(gè)子代DNA分子生長(zhǎng)發(fā)育過程主要是細(xì)胞核基因的一條鏈四種核糖核苷酸解旋酶，RNA聚合酶ATPA-U、T-AG-C、C-G邊解旋邊轉(zhuǎn)錄RNA生長(zhǎng)發(fā)育過程細(xì)胞質(zhì)mRNA二十種氨基酸特定的酶等ATP多個(gè)特定氨基酸順序的蛋白質(zhì)A-U、U-AG-C、C-G一個(gè)mRNA可結(jié)合多個(gè)核糖體同時(shí)翻譯多個(gè)蛋白質(zhì)DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)DNA的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)＝6:3:1DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關(guān)系？

說(shuō)明：因?yàn)榛蛑写嬖诮K止密碼子等片段，實(shí)際上基因（DNA）上所含有的堿基數(shù)要大于6n,或氨基酸數(shù)目小于n。因此一般題目中帶有“至少”或“最多”字樣。nDNA3n3n3n轉(zhuǎn)錄翻譯mRNA蛋白質(zhì)遺傳信息密碼子反密碼子概念mRNA中決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基tRNA中與mRNA密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基作用控制生物的遺傳性狀直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸種類基因中脫氧核苷酸種類、數(shù)目和排列順序的不同，決定了遺傳信息