1、2021/3/101 0O 第四章第四章 基因的表達基因的表達 第一節基因指導蛋白質的合成 2021/3/102 DNA 主要在主要在 細胞核細胞核 蛋白質的合成蛋白質的合成 在細胞質在細胞質( (核核 糖體糖體) )進行進行 指導指導 通過通過RNA 問題：問題： 1、DNA在細胞核中，而蛋白質合成是在細胞質中在細胞核中，而蛋白質合成是在細胞質中 進行的，在細胞核中的基因如何克服空間障礙來指導進行的，在細胞核中的基因如何克服空間障礙來指導 蛋白質的合成？蛋白質的合成？ DNA分子（基因）是怎樣控制遺傳性狀的？分子（基因）是怎樣控制遺傳性狀的？ 2021/3/103 比較項目比較項目DNADN

2、ARNARNA 基本單位基本單位 五碳糖五碳糖 含氮堿基含氮堿基 結構結構 主要存在部位主要存在部位 脫氧核苷酸脫氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸 脫氧核糖脫氧核糖 核糖核糖 A T C GA T C GA U C GA U C G 多為雙鏈結構多為雙鏈結構多為單鏈結構多為單鏈結構 細胞核細胞核細胞質細胞質 一、遺傳信息的轉錄一、遺傳信息的轉錄 1.RNA和和DNA的比較的比較 2、為什么、為什么RNA適于做適于做DNA的信使呢？的信使呢？ 2021/3/104 RNA的種類的種類 信使RNA(mRNA)：傳遞遺傳信息，翻譯的 模板。 核糖體RNA(rRNA)：組成核糖體的成分。 轉運RNA(tR

3、NA)：識別并轉運氨基酸。 多呈三葉草葉形。一端有反密碼子，多呈三葉草葉形。一端有反密碼子， 能識別密碼子。另一端可攜帶氨基酸并能識別密碼子。另一端可攜帶氨基酸并 運載特定的氨基酸到相應的位置。運載特定的氨基酸到相應的位置。 此外，還有病毒的遺傳物質此外，還有病毒的遺傳物質RNARNA，具有催化作用的，具有催化作用的RNARNA酶酶 2021/3/105 總結：為什么總結：為什么RNA適合做適合做DNA的信使呢？的信使呢？ 1、RNA是由基本單位是由基本單位-核甘酸連接而成，核甘酸連接而成， 跟跟DNA一樣能儲存遺傳信息。一樣能儲存遺傳信息。 2、RNA一般為單鏈，比一般為單鏈，比DNA短，能

4、通過短，能通過 核孔，從細胞核轉移到細胞質中。核孔，從細胞核轉移到細胞質中。 3、RNA與與DNA的關系中，也遵循的關系中，也遵循“堿基互堿基互 補配對原則補配對原則”。 因此以因此以RNARNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細胞質中。為媒介可將遺傳信息傳遞到細胞質中。 DNA的遺傳信息是怎樣傳給的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？的？P63 一、遺傳信息的轉錄過程一、遺傳信息的轉錄過程 2021/3/107 DNA的平面結構圖 ACGTG T TT A TG C AC A A A T 解旋解旋 一、遺傳信息的轉錄過程一、遺傳信息的轉錄過程 需要解旋酶嗎？ 此圖中的酶是 什么酶？ 2021/3/108

5、AG T AC A A A T A G C U G A C G G U U U RNA 聚合酶聚合酶 1、DNA 雙鏈解開雙鏈解開，堿基暴露。，堿基暴露。其中其中一條鏈一條鏈做做模板（不模板（不 是整條鏈，是解開的一個片段）是整條鏈，是解開的一個片段） DNA的的 一條鏈一條鏈 場所：細胞核中場所：細胞核中 原料：游離的核糖核苷酸原料：游離的核糖核苷酸 2021/3/109 AG T AC A A A T A G C G A C G G U U U U 細胞核中細胞核中 2 2、游離的核糖核苷酸與模板鏈上的堿基互補配對。、游離的核糖核苷酸與模板鏈上的堿基互補配對。 2021/3/1010 AG

6、 T AC A A A T A G C G A C G G U U U U 細胞核中細胞核中 3 3、核糖核苷酸通過核糖核苷酸通過RNA聚合酶連接形成一個聚合酶連接形成一個mRNA分子分子 2021/3/1011 AG T AC A A A T G C G A C G G U U U U A 細胞核中細胞核中 2021/3/1012 AG T AC A A A T G C G A C G U U GU UA 細胞核中細胞核中 2021/3/1013 AG T AC A A A T G C G A C G U GU UAU 細胞核中細胞核中 2021/3/1014 AG T AC A A A T

7、 G C G A C G GU UAU UA 細胞核中細胞核中 2021/3/1015 AG T AC A A A T G C G C G GU UAU UA U 細胞核中細胞核中 2021/3/1016 AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C 細胞核中細胞核中 2021/3/1017 AG T AC A A A T G G C G GU UAU UA U C mRNA 細胞核中細胞核中 形成形成mRNAmRNA鏈，鏈，DNADNA上的遺傳信息就傳上的遺傳信息就傳 遞到遞到mRNAmRNA上上 2021/3/1018 AG T AC T A A T UCAU

8、G A UUA mRNA 細胞核細胞核 UCAUG A UUA mRNA 細胞質細胞質 核孔核孔 4 4、mRNAmRNA釋放，釋放，DNADNA雙鏈恢復雙鏈恢復 2021/3/1019 （1）轉錄的定義：）轉錄的定義：？ （2）轉錄的場所：）轉錄的場所：？ （3）轉錄的模板：）轉錄的模板：？ （4）轉錄的原料：）轉錄的原料：？ （5）轉錄的條件：）轉錄的條件：？ （6）轉錄的時間：？）轉錄的時間：？ （7）轉錄時的堿基配對：）轉錄時的堿基配對：？ （8）轉錄的產物：）轉錄的產物：？ 在細胞核中，以在細胞核中，以DNA的的一條鏈一條鏈為模板合成為模板合成RNA的的過程。 主要在細胞核主要在細胞

9、核。 DNA分子的一條鏈分子的一條鏈。 四種核糖核苷酸四種核糖核苷酸。 模板、原料、模板、原料、ATP（能量）、酶。（能量）、酶。 A T C G DNA RNA U A G C RNA。 A-U、T-A、 C-G、G-C DNA的轉錄的轉錄 生長發育的整個過程中生長發育的整個過程中 病毒的病毒的RNA一定是轉錄來的嗎？一定是轉錄來的嗎？ 2021/3/1020 思考：思考： 組成蛋白質的氨基酸：組成蛋白質的氨基酸： 信使信使RNARNA的堿基：的堿基： 4 4種堿基如何決定蛋白質的種堿基如何決定蛋白質的2020種氨基酸呢？種氨基酸呢？ 2020種種 4 4種種 如果如果1 1個堿基決定個堿基

10、決定1 1個氨基酸就只能決定個氨基酸就只能決定_種種, ,即即 如果如果3 3個堿基決定個堿基決定1 1個氨基酸就可決定個氨基酸就可決定_種種, ,即即 如果如果2 2個堿基決定個堿基決定1 1個氨基酸就只能決定個氨基酸就只能決定_種種, ,即即 4 4 1616 6464 RNARNA是怎樣把是怎樣把DNADNA的遺傳信息翻譯成蛋白質的？的遺傳信息翻譯成蛋白質的？ 2021/3/1021 實驗驗證：實驗驗證：19611961年英國的克里克和同事用實驗證明一年英國的克里克和同事用實驗證明一 個氨基酸是由個氨基酸是由m mRNARNA的的3 3個堿基決定，即個堿基決定，即三聯體密碼子三聯體密碼子

11、. . 信使信使RNARNA上決定一個氨基酸的上決定一個氨基酸的3 3個相鄰的堿基。個相鄰的堿基。密碼子密碼子: : 決定氨基酸的密碼子共有多少種？決定氨基酸的密碼子共有多少種？ UCAUG A UUA mRNAmRNA 密碼子密碼子密碼子密碼子密碼子密碼子 2021/3/1022 UCAG U UUU苯丙氨酸苯丙氨酸 UUC苯丙氨酸苯丙氨酸 UUA亮氨酸亮氨酸 UUG亮氨酸亮氨酸 UCU絲氨酸絲氨酸 UCC絲氨酸絲氨酸 UCA絲氨酸絲氨酸 UCG絲氨酸絲氨酸 UAU酪氨酸酪氨酸 UAC酪氨酸酪氨酸 UAA終止密碼終止密碼 UAG終止密碼終止密碼 UGU半光氨酸半光氨酸 UGC半光氨酸半光氨酸

12、 UGA終止密碼終止密碼 UGG色氨酸色氨酸 U C A G C CUU亮氨酸亮氨酸 CUC亮氨酸亮氨酸 CUA亮氨酸亮氨酸 CUG亮氨酸亮氨酸 CCU脯氨酸脯氨酸 CCC脯氨酸脯氨酸 CCA脯氨酸脯氨酸 CCG脯氨酸脯氨酸 CAU組氨酸組氨酸 CAC組氨酸組氨酸 CAA谷氨酰胺谷氨酰胺 CAG谷氨酰胺谷氨酰胺 CGU精氨酸精氨酸 CGC精氨酸精氨酸 CGA精氨酸精氨酸 CGG精氨酸精氨酸 U C A G A AUU異亮氨酸異亮氨酸 AUC異亮氨酸異亮氨酸 AUA異亮氨酸異亮氨酸 AUG甲硫氨酸甲硫氨酸 (起始密碼起始密碼) ACU蘇氨酸蘇氨酸 ACC蘇氨酸蘇氨酸 ACA蘇氨酸蘇氨酸 ACG蘇

13、氨酸蘇氨酸 AAU天冬酰胺天冬酰胺 AAC天冬酰胺天冬酰胺 AAA賴氨酸賴氨酸 AAG賴氨酸賴氨酸 AGU絲氨酸絲氨酸 AGC絲氨酸絲氨酸 AGA精氨酸精氨酸 AGG精氨酸精氨酸 U C A G G GUU纈氨酸纈氨酸 GUC纈氨酸纈氨酸 GUA纈氨酸纈氨酸 GUG纈氨酸纈氨酸 （起始密碼）（起始密碼） GCU丙氨酸丙氨酸 GCC丙氨酸丙氨酸 GCA丙氨酸丙氨酸 GCG丙氨酸丙氨酸 GAU天冬氨酸天冬氨酸 GAC天冬氨酸天冬氨酸 GAA谷氨酸谷氨酸 GAG谷氨酸谷氨酸 GGU甘氨酸甘氨酸 GGC甘氨酸甘氨酸 GGA甘氨酸甘氨酸 GGG甘氨酸甘氨酸 U C A G 20 種種 氨氨 基基 酸酸

14、的的 密密 碼碼 子子 表表 2021/3/1023 遺傳密碼的特性遺傳密碼的特性： 1 1、有、有3 3個終止密碼子，沒有對應的氨基酸，所以，個終止密碼子，沒有對應的氨基酸，所以， 在在6464個遺傳密碼子中，能決定氨基酸的密碼子只個遺傳密碼子中，能決定氨基酸的密碼子只 有有6161個。個。 2 2、通用性：地球上、通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密幾乎所有的生物共用一套密 碼子表。碼子表。這個事實說明各種生物有著共同的起源這個事實說明各種生物有著共同的起源 3 3、簡并性：、簡并性：一種氨基酸有兩種以上的密碼子的一種氨基酸有兩種以上的密碼子的 情況情況 。在一定程度上能防止由于堿基的改

15、變而導在一定程度上能防止由于堿基的改變而導 致的致的遺傳性狀遺傳性狀的改變。的改變。 4、專一性：一種、專一性：一種密碼子只決定密碼子只決定一種一種氨基酸。氨基酸。 （一種一種氨基酸可以由氨基酸可以由一種或幾種一種或幾種密碼子決定）密碼子決定） 2021/3/1024 tRNA “搬運工搬運工” 1、細胞中的、細胞中的tRNA有多少種？有多少種？ 61種種 2、tRNA和氨基酸轉運有何對應關系？和氨基酸轉運有何對應關系？ 每種每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。只能識別并轉運一種氨基酸。 每種氨基酸可由一種或幾種每種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉運。轉運。 反密碼子 與mRNA上的密碼子堿基

16、互補配對 專一性： 反密碼子與反密碼子與61種決定氨基酸種決定氨基酸 的密碼子對應的密碼子對應 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？ 2021/3/1025 UA C 甲硫氨酸甲硫氨酸 AC U 天冬氨天冬氨 酸酸 核糖體核糖體 1 1、mRNAmRNA與核糖體結合，核糖體可以沿著與核糖體結合，核糖體可以沿著mRNAmRNA移動移動 UACGUG A UUAA A 二、翻譯二、翻譯 核糖體與核糖體與mRNA的結合部位會形成的結合部位會形成2個個tRNA的結合的結合 位點位點 2021/3/1026 U A C 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天冬氨天冬氨

17、酸酸 1、 攜帶甲硫氨酸的攜帶甲硫氨酸的tRNAtRNA通過與通過與mRNAmRNA上的堿基上的堿基AUGAUG 互補配對互補配對 ，進入位點，進入位點1 ACGUG A UUAA AU 2021/3/1027 U A C 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天冬氨天冬氨 酸酸 AUG 異亮氨酸異亮氨酸 2 2、攜帶天冬氨酸的、攜帶天冬氨酸的tRNAtRNA以同樣的方式進入位點以同樣的方式進入位點2 2 ACGUG A UUAA AU 2021/3/1028 ACGUG A UUA U A C 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天冬氨天冬氨 酸酸 AUG 異亮氨酸異亮氨酸 3、甲硫氨酸通過與天冬氨酸形成

18、肽鍵、甲硫氨酸通過與天冬氨酸形成肽鍵 而轉移到占據位點而轉移到占據位點2的的tRNA上上 縮合縮合 ACGUG A UUAA AU 2021/3/1029 U A C 甲硫氨甲硫氨 酸酸 AC U 天冬氨天冬氨 酸酸 AUG 異亮氨酸異亮氨酸 4、核糖體沿著、核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個密碼子，原占據位點移動，讀取下一個密碼子，原占據位點1的的 tRNA離開核糖體，占據位點離開核糖體，占據位點2的的tRNA進入位點進入位點1，一個新的攜帶氨，一個新的攜帶氨 基酸的基酸的tRNA進入位點進入位點2，繼續肽鏈的合成。重復步驟，繼續肽鏈的合成。重復步驟2、3、4 ACGUG A UUAA AU

19、 2021/3/1030 甲硫氨甲硫氨 酸酸 天冬氨天冬氨 酸酸 異亮氨酸異亮氨酸 直至核糖體讀取到直至核糖體讀取到mRNAmRNA的終止密碼子，肽鏈合成終的終止密碼子，肽鏈合成終 止。翻譯的實質是把止。翻譯的實質是把mRNAmRNA的堿基序列翻譯為蛋白質的堿基序列翻譯為蛋白質 的氨基酸序列的氨基酸序列. . ACGUG A UUAA AU 肽鏈合成后，脫離核糖體，經盤肽鏈合成后，脫離核糖體，經盤 曲折疊成具有特定空間結構和功曲折疊成具有特定空間結構和功 能的蛋白質分子，開始承擔細胞能的蛋白質分子，開始承擔細胞 生命活動的各項職責。生命活動的各項職責。 2021/3/1031 一個一個mRNA

20、分子同時結合多個核糖體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分子就可以迅速合成出大量的蛋白質 核糖體沿著核糖體沿著mRNA移動的方向？移動的方向？ 長的肽鏈在哪側就表明向哪側移動長的肽鏈在哪側就表明向哪側移動 2021/3/1032 2.2.翻譯的場所：翻譯的場所： 3.3.翻譯時的模板：翻譯時的模板： 4.4.翻譯的原料：翻譯的原料： 翻譯的時間：翻譯的時間： 翻譯的條件翻譯的條件: : 7.7.翻譯時的堿基配對：翻譯時的堿基配對： 8.8.產物產物: : A U C G mRNA t RNA U A G C C 細胞質的核糖體細胞質的核糖體 mRNA

21、mRNA 游離的氨基酸游離的氨基酸 模板、原料、能量、酶、工具模板、原料、能量、酶、工具tRNA 蛋白質蛋白質( (肽鏈肽鏈) ) 1.1.翻譯的概念：翻譯的概念： 在細胞質中，以在細胞質中，以mRNAmRNA為模板合成具有一定為模板合成具有一定 氨基酸順序的蛋白質的過程。氨基酸順序的蛋白質的過程。 A-U、U-A G-C、C-G 生物生長發育的整個過程。生物生長發育的整個過程。 2021/3/1033 基因控制蛋白質合成的過程 DNA的遺傳信息 mRNA的遺傳信息 蛋白質的氨基酸排列順序 數量數量 n 3n 6n 2021/3/1034 項目項目DNADNA復制復制轉錄轉錄翻譯翻譯 場所場所

22、 細胞核（主要）細胞核（主要）細胞核（主要）細胞核（主要）核糖體核糖體 模板模板 DNA雙鏈雙鏈DNA單鏈單鏈mRNA 原料原料 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20種氨基酸種氨基酸 能量能量 ATP 酶酶 DNA解旋酶、解旋酶、 DNA聚合酶等聚合酶等 RNA聚合酶等聚合酶等各種酶各種酶 堿基配對堿基配對 AT TA CG GC AU TA CG GC AU UA CG GC 產物產物 DNARNA蛋白質（多肽）蛋白質（多肽） 信息傳遞信息傳遞 DNADNADNAmRNAmRNA蛋白質蛋白質 列表比較列表比較DNA復制、轉錄和翻譯復制、轉錄和翻譯 2021/3/103

23、5 1 1、一條多肽鏈上有氨基酸、一條多肽鏈上有氨基酸300300個，則作為合成該多肽鏈個，則作為合成該多肽鏈 模板的信使模板的信使RNARNA分子和轉錄信使分子和轉錄信使RNARNA的的DNADNA分子分子至少至少要要 有堿基多少個？有堿基多少個？ A.300A.300；600 B.900600 B.900；18001800 C.900 C.900；900 D.600900 D.600；900900 2 2、某生物基因的一段單鏈是、某生物基因的一段單鏈是G GC CA AG GA AC CA AA AA A 若以此鏈為模板，經轉錄、翻譯形成的多肽鏈上所對若以此鏈為模板，經轉錄、翻譯形成的多肽

24、鏈上所對 應的氨基酸順序是：應的氨基酸順序是： 苯丙氨酸苯丙氨酸UUUUUU； 天冬氨酸天冬氨酸GACGAC； 亮氨酸亮氨酸CUGCUG； 賴氨酸賴氨酸AAAAAA； 精氨酸精氨酸CGUCGU； 丙氨酸丙氨酸GCAGCA A.A. B. B. C. C. D. D. 2021/3/1036 3 3、在人體中，由、在人體中，由A A、T T、C C三種堿基參與構成的核苷酸共三種堿基參與構成的核苷酸共 A A2 2種種 B B4 4種種 C C5 5種種 D D6 6種種 4 4、DNADNA分子的基本功能是遺傳信息的分子的基本功能是遺傳信息的 A A貯存和表達貯存和表達 B B傳遞和表達傳遞和表

25、達 C C貯存和傳遞貯存和傳遞 D D轉錄和翻譯轉錄和翻譯 5 5、DNADNA復制，轉錄和翻譯后所形成的產物分別是復制，轉錄和翻譯后所形成的產物分別是 A ADNADNA，RNARNA，蛋白質，蛋白質 B BDNADNA，RNARNA和氨基酸和氨基酸 C CRNARNA，DNADNA和核糖和核糖 D DRNARNA，DNADNA和蛋白質和蛋白質 6 6、下列轉錄的簡式中，一共有核苷酸、下列轉錄的簡式中，一共有核苷酸_種種 DNADNA：G-C-A-C RNAG-C-A-C RNA：C-G-U-GC-G-U-G 7 7、一個、一個DNADNA分子中的堿基分子中的堿基A+TA+T為為70%70%，其轉錄成的信，其轉錄成的信 使使RNARNA上的上的U U為為25%25%，則信使，則信使RNARNA上的堿基上的堿基A A為為_ 6 6 45%45%