生物基因指導蛋白質的合成

生物基因指導蛋白質的合成第1頁/共61頁

電影《侏羅紀公園》中恐龍復活的場景第2頁/共61頁問題探討：2.利用已滅絕的恐龍DNA真的能讓恐龍復活嗎？3.如果確實獲得恐龍的DNA要使恐龍復活，你認為首先要解決什么問題？1.你知道導演如何讓恐龍復活的嗎？第3頁/共61頁科學家實驗：1955年，有人分別用洋蔥根尖和變形蟲進行實驗。如果往洋蔥根尖細胞和變形蟲中加入RNA酶分解細胞質中的RNA,細胞中的蛋白質合成就會停止。而再加進從酵母菌中提取的RNA，則又能夠合成一定數(shù)量的蛋白質。

實驗結果表明：蛋白質合成顯然跟RNA有關材料分析第4頁/共61頁問題回顧：

①基因主要存在于細胞的哪個部分？②蛋白質合成的場所是什么？

遺傳信息是如何從細胞核傳到核糖體，從而控制蛋白質合成的？

第5頁/共61頁基因指導蛋白質的合成主要在細胞核在細胞質進行通過RNARNA充當了兩者之間信使。問題：為什么RNA適于作DNA的信使？第6頁/共61頁12345OA12345OG12345OT12345OC12345OC12345OG12345OA12345OU

|H

|H

|H

|H

|OH

|OH

|OH

|OH第7頁/共61頁三種RNA示意圖信使RNA：遺傳信息傳遞的媒介核糖體RNA：

與蛋白質構成核糖體轉運RNA：

轉運氨基酸的工具第8頁/共61頁DNA和RNA的比較DNARNA基本單位五碳糖含N堿基空間結構脫氧核苷酸脫氧核糖A、T、G、C雙鏈核糖核苷酸核糖A、U、G、C單鏈原因：1、它的基本結構與DNA很相似，也是由基本單位核苷酸組成。122、RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔進入細胞質第9頁/共61頁

一、遺傳信息的轉錄

DNA

mRNADNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的呢？第10頁/共61頁TCATGTTTAAG

T

AC

AA

A

T

DNA（基因）的平面結構圖轉錄的過程解旋第11頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU轉錄的模板與原料第12頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUURNA聚合酶轉錄的條件第13頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU轉錄遵循的原則配對第14頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU第15頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUA依次連接第16頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUA第17頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAU第18頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUU第19頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUA第20頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAU第21頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUC第22頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCmRNA釋放第23頁/共61頁

細胞質

細胞核

核孔mRNA在細胞核中合成AG

T

AC

AA

A

T

GUUAUUAUCDNAmRNA第24頁/共61頁AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細胞質

細胞核mRNA通過核孔進入細胞質UCAUGAUUAmRNA第25頁/共61頁模板鏈TCATGTTTAAG

T

AC

AA

A

T

CU

AUUGAUU非模板鏈mRNADNA

mRNA第26頁/共61頁（1）轉錄的定義：？（2）轉錄的場所：？（3）轉錄的模板：？（4）轉錄的原料：？（5）轉錄的條件：？（6）轉錄時的堿基配對：？（7）轉錄的產(chǎn)物：？在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程。細胞核。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：DNA

mRNA第27頁/共61頁按照堿基配對原則，1、寫出以b鏈為模板轉錄形成的mRNA堿基序列，2、寫出b鏈對應的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第28頁/共61頁

1、轉錄成的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、轉錄與DNA復制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉錄有什么意義？思考與討論第29頁/共61頁——DNA復制和轉錄的對比——對比項目復制轉錄場所模板原料產(chǎn)物遵循原則細胞核兩條母鏈脫氧核苷酸DNA分子(2個，相同)堿基互補配對細胞核一條母鏈核糖核苷酸mRNA(1個)堿基互補配對第30頁/共61頁mRNA通過核孔進入細胞質中，開始了它的新的里程------翻譯第31頁/共61頁問題情境

轉錄后進入細胞質的mRNA仍是堿基序列，而不是蛋白質，那么mRNA上的堿基序列如何能變成蛋白質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。UCAUGAUUAmRNA二、遺傳信息的翻譯第32頁/共61頁RNA→蛋白質RNA四種堿基蛋白質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應關系是怎樣的?AUCG第33頁/共61頁ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸1個堿基決定一個氨基酸，2個堿基決定一個氨基酸，3個堿基決定一個氨基酸，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種只能決定43＝64種A

U

CG第34頁/共61頁第一個字母第二個字母第三個字母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G第35頁/共61頁ACGUGAUUAmRNA

氨基酸

氨基酸

氨基酸密碼子：mRNA上決定氨基酸的三個相鄰的堿基密碼子第36頁/共61頁遺傳密碼的特性：2、共64個遺傳密碼，其中有3個終止密碼，沒有對應的氨基酸。能決定氨基酸的遺傳密碼子只有61個。3、通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。1、簡并性：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致的遺傳信息的改變。第37頁/共61頁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……氨基酸第38頁/共61頁問題：

mRNA進入細胞質后與核糖體結合，合成生產(chǎn)蛋白質的“生產(chǎn)線”，那么游離在細胞之中的氨基酸是如何運到合成蛋白質的“生產(chǎn)線”上的呢？ACGUGAUUA異亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸第39頁/共61頁tRNA“搬運工”1、細胞中的tRNA有多少種？61種2、tRNA和氨基酸轉運有何對應關系？每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。每種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉運。反密碼子與mRNA上的密碼子堿基互補配對專一性：第40頁/共61頁UAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨

核糖體mRNA與核糖體結合.UACGUGAUUAUA第41頁/共61頁UAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨

tRNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補配對.ACGUGAUUAUAU第42頁/共61頁UAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA

將氨基酸轉運到

mRNA上的相應位置.ACGUGAUUAUAU第43頁/共61頁ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

兩個氨基酸分子脫水縮合縮合ACGUGAUUAUAU第44頁/共61頁ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

核糖體隨著

mRNA滑動.

另一個

tRNA上的堿基與mRNA上的密碼子配對.

ACGUGAUUAUAU第45頁/共61頁ACGUGAUUA甲硫氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

一個個氨基酸分子縮合成鏈狀結構ACGUGAUUAUAU第46頁/共61頁甲硫氨酸CUA

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA離開，再去轉運新的氨基酸ACGUGAUUAUAU第47頁/共61頁

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.ACGUGAUUAUAU第48頁/共61頁一個mRNA分子同時結合多個核糖體意義：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質第49頁/共61頁2.翻譯的場所：3.翻譯時的模板：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.翻譯時的堿基配對：8.產(chǎn)物:

肽鍵

AUCGmRNA─┴─┴─┴─┴─

tRNA─┴─┴─┴─UAG

細胞質的核糖體mRNA游離的氨基酸模板、原料、能量、酶、工具遺傳信息流動：mRNA蛋白質蛋白質(肽鏈)1.翻譯的概念：課本P64第50頁/共61頁階段項目轉錄（有解旋）翻譯（無解旋）定義場所模板遺傳信息傳遞的方向原料產(chǎn)物實質在細胞核中，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的過程細胞核細胞質的核糖體DNA的一條鏈信使RNADNA→mRNAmRNA→蛋白質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錄是遺傳信息的表達第51頁/共61頁GAGUCAUGCmRNA轉錄AGAGTCTG

CT

C

CC

AG

AG

TDNA翻譯蛋白質纈氨酸組氨酸精氨酸總結：基因指導蛋白質的合成第52頁/共61頁復制轉錄翻譯時間分裂間期生長發(fā)育的整個過程場所細胞核細胞核核糖體模板DNA兩條母鏈DNA的一條鏈mRNA原料游離脫氧核苷酸4種游離核糖核苷酸4種氨基酸約20種條件模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶配對A-T、T-AA-U、T-AA-U、U-A產(chǎn)物兩個相同的DNA一個mRNA多肽→蛋白質信息傳遞DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白質DNARNA蛋白質轉錄翻譯復制第53頁/共61