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1、第四节 遗传信息的表达- RNA和蛋白质的合成,基因与蛋白质的联系需要媒介-RNA， 并且要通过“转录”与“翻译”两步进行,疑问: 基因在细胞核内,怎样控制核糖体合成蛋白质?,遗传物质DNA的重要功能之一： 将遗传信息完整的传递给下一代-传递遗传信息,遗传物质DNA的重要功能之二： 将遗传信息反映到蛋白质的分子结构上-表达遗 传信息,DNA与RNA在化学组成上的区别,填写下表：,1.,2.各种 RNA分子都是以 DNA上的基因区段为模板“转录”而来的。,在细胞核内，以 DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程。,过程1：转录,转录产物 RNA的碱基序列,除了 T变U 外,其
2、余与编码链相同。,DNA: -GCAGTACATGTC-编码链 -CGTCATGTACAG-模板链,-GCAGUACAUGUC-,RNA:,问：RNA的碱基序列更像哪一条链？,模板链 (template strand),编码链 (coding strand),编码链,模板链,1.模板链并非固定在DNA分子中某一条链 2.转录方向均为53,转录模板,转录和复制的区别,转录与复制的相似点： 1. 模板均为DNA 2. 延长机理都是形成磷酸二酯键 3. 方向均为53,（1）信使RNA （messager RNA, mRNA ）,RNA的种类：,以DNA的一条链为模板合成的RNA单链,功能：mRNA携
3、带着遗传密码从核孔出来的到 细胞质中与核糖体结合。它能决定氨 基酸的排列顺序,遗传信息：DNA上的碱基排列顺序 遗传密码：mRNA上的碱基排列顺序,c)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？,b) 如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能 编码多少种氨基酸？,mRNA的碱基与氨基酸之间有何对应关系？,4种,16种,3个(共有64种组合),a) 如果1个碱基决定1种氨基酸，4种碱基 能决定多少种氨基酸？,1966年，Nirenberg和Khorana 破译了全部遗传密码， Nirenberg 和 Khorana于1968年 获诺贝尔奖,密码子：在mRNA上, 决定
4、一个氨基酸的三个 相邻的碱基。,mRNA,遗传密码的特性： 1、共64个遗传密码子，其中有3个终止密码，没有对应的氨基酸。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：一种氨基酸可能有两种以上的密码子的情况,在一定程度上能防止由于一个碱基的改变而导致的遗传信息的改变。,（2）转运RNA（tranfer RNA, tRNA ）,三叶草形,局部自我配对,反密码子：在tRNA一端,能与mRNA上的密码子发生碱基配对的三个碱基。,tRNA功能： 按照遗传密码将氨基酸有次序地运送到核糖体,1、细胞中的tRNA有多少种？,61种,2、tRNA和氨基酸
5、转运有何对应关系？,每种氨基酸可能由一种或几种tRNA转运。,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。,mRNA：,tRNA：,氨基酸：,（3）核糖体RNA（ribosome RNA, rRNA）：,rRNA和蛋白质共同组成的复合体就是核糖体， 核糖体是蛋白质合成的场所。,r-RNA 分子图：,RNA转录 示意图,过程2、翻译,以 mRNA为模板,合成蛋白质的过程,亮氨酸,需要哪些tRNA来转运这些氨基酸？,细胞质中，翻译是一个快速过程，一段mRNA可以相继与多个核糖体相结合，同时连续进行多条同一种新肽链的合成。,多聚核糖体,遗传信息的转录与翻译的比较,细胞核,细胞质（核糖体）,4种核糖核苷酸,
6、20种氨基酸,DNAmRNA AU、TA、CG、GC,mRNAtRNA AU、 UA、CG、GC,有,无,RNA,多肽（还需加工）,二、遗传信息的表达过程：,过程1、转录,(1)概念：遗传信息由DNA传递到RNA上的过程 (2)发生场所：细胞核 (3)转录结果:形成RNA,过程2、翻译,(1)概念：以mRNA为模板,合成蛋白质的过程 (2)发生场所：细胞质核糖体 (3)翻译结果:形成多肽（蛋白质）,三、中心法则：,1.信息流：遗传信息的流动方向,DNA分子脱氧核苷酸(碱基)的排列顺序,mRNA中核糖核苷酸(碱基)的排列顺序,氨基酸的排列顺序,蛋白质的结构和功能(生物体的各种性状),2.信息流方
7、向：DNA RNA 蛋白质 DNA,3.中心法则图解：,4.反映了DNA(基因)的基本功能：,通过DNA复制把遗传信息传递给下一代,通过基因的表达, 使遗传信息反映到蛋白 质分子结构上,四、基因对性状的控制：,2.通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状 (例:镰刀型贫血症),1.通过控制酶的合成来控制代谢过程 (例:白化病),1.若有一段DNA单链的碱基顺序为: A-A-C-G-T-A-C-C-G 则另一条互补链的对应碱基顺序为:,2.DNA分子的一条链中C+TG+A=0.8,那么在 它互补链中其比例应该是多少?,思考：DNA分子中的碱基之比有何规律？,T-T-G-C-A-T-G-G-C,1.
8、25,AT = GC = C+TG+A = 1,4. 某基因一条链碱基为-ATTACGGAGTAG-, 它的互补链是转录模板,请填写下列顺序: 互补链: m-RNA: t-RNA: 氨基酸: 该基因指导合成的是几肽化合物?,-T-A-A-T-G-C-C-T-C-A-T-C-,-U-A-A-U-G-C-C-U-C-A-U-C-,-A-U-U-A-C-G-G-A-G-U-A-G-,-异亮-苏-谷-终止- 氨酸 氨酸 氨酸,三肽,5. 把你做的DNA模型，以链做模板(35) 指导合成的多肽链写在实验报告上。,基因指导蛋白质的合成,以DNA转录成mRNA为例:,RNA聚合酶与转录起始位点（启动子）结合
9、，在此处使DNA双链解开，于是，转录从此起点开始。,解开的DNA双链中只有一条链成为转录的模板； RNA聚合酶沿着这条DNA模板链由3 5 移行； 一方面使DNA双链陆续解开， 另一方面根据碱基互补配对原则合成RNA单链； RNA聚合酶只能在RNA的3 连接新的核苷酸，故RNA合成方向为5 3 ,当RNA聚合酶遇到DNA模板上的终止子（在基因的末端）时，RNA聚合酶会从RNA分子和基因上脱离。 合成的RNA单链会陆续脱离DNA模板，DNA重新合拢形成双链。,在真核生物中，转录后新合成的mRNA是未成熟的mRNA，需要在特定部位剪接，最后形成较短的有功能的mRNA,即成熟的mRNA。 在原核生物
10、中，转录产生的mRNA即为成熟的mRNA,原核细胞,真核细胞,基因表达：基因形成RNA产物以及mRNA被翻译为基因的蛋白质产物的过程。,6,3,1,比值,1.信息流：遗传信息的流动方向,DNA分子脱氧核苷酸(碱基)的排列顺序,mRNA中核糖核苷酸(碱基)的排列顺序,氨基酸的排列顺序,蛋白质的结构和功能(生物体的各种性状),三、中心法则：,2.信息流方向：,以DNA作为遗传物质的生物,以RNA作为遗传物质的生物,1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。,RNA,RNA复制酶,以RNA作为遗传物质的生物,19
11、70年，科学家在致癌的RNA病毒（如劳氏肉瘤病毒、HIV、SARS）中发现逆转录酶，它能以RNA为模板反向地合成单链DNA。,逆转录酶,中心法则图解,从本质上讲： 基因就是一段包含了一个完整遗传信息单位的有功能的核酸分子片断 大多数生物中是一段DNA， 而在RNA病毒中则是一段RNA,一、基因： 1.基因是决定生物性状的基本单位.,4.每个基因都有特定的碱基排列顺序.(代表特定 的遗传信息),3.基因在染色体上直线排列.,2.基因是有遗传效应的DNA片断.(基因的本质),DNA与 基因 的关系,基因： 1.基因是遗传的一个基本功能单位.,3.基因在染色体上呈线性排列.,2.基因是有遗传效应的DNA片断， 即：在适当条件下控制生物的性状. (基因的本质),