基因控制蛋白質(zhì)的合成第一頁，共54頁。基因控制生物性狀指導合成蛋白質(zhì)體現(xiàn)者基因指導蛋白質(zhì)合成的過程，叫基因的表達。問題：基因是怎樣指導蛋白質(zhì)的合成呢？第二頁，共54頁。第四章基因的表達第三頁，共54頁。

第一節(jié)基因指導蛋白質(zhì)的合成第四頁，共54頁。

從恐龍化石中提取出恐龍DNA，真的可以使恐龍復活嗎？第五頁，共54頁。1.DNA主要存在哪里？2.蛋白質(zhì)在哪里合成？DNA主要在細胞核蛋白質(zhì)的合成在細胞質(zhì)進行指導RNA問題：為什么RNA適于作DNA的信使？第六頁，共54頁。五碳糖磷酸含N堿基第七頁，共54頁。RNA和DNA的比較DNARNA基本單位五碳糖含N堿基單雙鏈？分子大小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單鏈很大比較小第八頁，共54頁。RNA的種類信使RNA(mRNA)核糖體RNA(rRNA)轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)RNA按功能分：第九頁，共54頁。DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的呢？第十頁，共54頁。1.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄：

轉(zhuǎn)錄細胞核(主要)場所：原料：模板：原則：產(chǎn)物：DNA的一條鏈游離的核糖核苷酸堿基互補配對原則ATCGUAGCRNA條件：ATP、酶

細胞核內(nèi)

DNA的一條鏈為模板堿基互補配對原則

RNA在以按照合成的過程。第十一頁，共54頁。思考與討論1、轉(zhuǎn)錄與DNA復制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉(zhuǎn)錄有什么意義？2、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？第十二頁，共54頁。練習：1、mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA分子上腺嘌呤占堿基總數(shù)的（）A50％B25％C30％D35％C2、煙草、煙草花葉病毒中，所含的核苷酸種類和堿基種類各有多少？煙草中的核苷酸種類有8種，堿基種類有5種。煙草花葉病毒中所含的核苷酸種類有4種，堿基種類有4種。第十三頁，共54頁。AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU第十四頁，共54頁。AG

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AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUURNA聚合酶第十五頁，共54頁。AG

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AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU第十六頁，共54頁。AG

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AGCGACGGUUUU第十七頁，共54頁。AG

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GCGACGGUUUUA第十八頁，共54頁。AG

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GCGACGUUGUUA第十九頁，共54頁。AG

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GCGACGUGUUAU第二十頁，共54頁。AG

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GCGACGGUUAUU第二十一頁，共54頁。AG

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GCGACGGUUAUUA第二十二頁，共54頁。AG

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A

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GCGCGGUUAUUAU第二十三頁，共54頁。AG

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T

GGCGGUUAUUAUC第二十四頁，共54頁。AG

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AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCmRNA第二十五頁，共54頁。2、遺傳信息的翻譯翻譯場所：原料：模板：原則：產(chǎn)物：工具：（核糖體）mRNA密碼子：mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基，叫做一個“密碼子”氨基酸轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）堿基互補配對原則（A—UC—G）細胞質(zhì)具有一定氨基酸順序的多肽核糖體mRNA堿基互補配對原則

蛋白質(zhì)按照，合成為模板，上以在的過程。第二十六頁，共54頁。轉(zhuǎn)錄翻譯場所過程模板原則原料條件產(chǎn)物細胞核DNA的一條鏈堿基互補配對原則A-U;T-A;G-C;C-G;4種核糖核苷酸酶ATPmRNA核糖體mRNA氨基酸多肽酶ATP工具：tRNA堿基互補配對原則A-U;U-A;G-C;C-G;實質(zhì)遺傳信息遺傳密碼特定氨基酸順序轉(zhuǎn)錄翻譯總結(jié)第二十七頁，共54頁。3.遺傳密碼的探索過程

1954年科普作家伽莫夫G.Gamor在《Nature》雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出三個堿基編碼一個氨基酸。三個堿基中的每個堿基作為信息只讀一次還是重復閱讀呢？以重疊和非重疊方式閱讀DNA序列會有什么不同呢？第二十八頁，共54頁。第二十九頁，共54頁。若某DNA的第三個堿基(T)發(fā)生改變時,如果密碼是非重疊的,這一改變將影響______個氨基酸,如果是重疊的又將影響________個氨基酸。13課后思考題：在DNA的第三個堿基(T)后插入一個堿基A,會如何影響？即如果密碼是非重疊的,這一改變將影響_____個氨基酸,如果密碼是重疊的,又將影響______個氨基酸。第三十頁，共54頁。克里克的實驗

1961年,克里克對T4噬菌體DNA上的一個基因進行處理，使DNA增加或減少堿基。通過這樣的方法他們發(fā)現(xiàn)加入或減少1個和2個堿基都會引起噬菌體突變，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，而加入或減少3個堿基時卻可以合成正常功能的蛋白質(zhì)。解釋：遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸。第三十一頁，共54頁。

克里克是第一個用實驗證明遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸的科學家。這個實驗同時表明:遺傳密碼從一個固定的起點開始,以非重疊的方式閱讀,編碼之間沒有分隔符。第三十二頁，共54頁。TyrSerPheCysTyrSerPheCys人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸Tyr：酪氨酸Ser：絲氨酸Phe：苯丙氨酸Cys：半胱氨酸各管加入多聚尿嘧啶核苷酸除去DNA和mRNA的細胞提取液

1961-1962年，尼倫伯格（M.W.Nirenberg，1927～）和馬太（H.Matthaei）的實驗：第三十三頁，共54頁。

這一結(jié)果不僅證實了無細胞系統(tǒng)的成功，同時還表明UUU是苯丙氨酸的密碼子。這是第一個遺傳密碼子被破譯。尼倫伯格的實驗巧妙之處在于利用無細胞系統(tǒng)進行體外合成蛋白質(zhì)，他這富有創(chuàng)新的實驗方法為他帶來了重大的成功！

在接下來的六七年里，科學家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進實驗方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。第三十四頁，共54頁。1968年諾貝爾醫(yī)學獎闡明遺傳密碼及其在蛋白質(zhì)合成中的作用1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize羅伯特W.霍利哈爾·戈賓德·科拉納

馬歇爾·沃倫·尼倫伯格

第三十五頁，共54頁。小結(jié)

1.1954年科普作家伽莫夫用數(shù)學的方法推斷3個堿基編碼一個氨基酸。2.1961年克里克第一個用T4噬菌體實驗證明了遺傳密碼中3個堿基編碼一個氨基酸。3.1961年尼倫伯格和馬太利用無細胞系統(tǒng)進行體外合成破譯了第一個遺傳密碼。4.1969年科學家們破譯了全部的密碼。第三十六頁，共54頁。密碼子表UUAGAUAUCmRNA第三十七頁，共54頁。遺傳密碼的特點1、一種遺傳密碼對應唯一一種氨基酸2、一種氨基酸由一種或多種遺傳密碼構(gòu)成3、起始密碼、終止密碼4、通用性第三十八頁，共54頁。基因控制蛋白質(zhì)合成的過程DNA的遺傳信息mRNA的遺傳信息蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序轉(zhuǎn)錄翻譯數(shù)量n3n6n第三十九頁，共54頁。DNA雙鏈TCA信使RNAUCAGCU轉(zhuǎn)運RNAGCA氨基酸色氨酸根據(jù)蛋白質(zhì)合成過程中遺傳信息的傳遞法則，在下表的空格處填入相應的字母或名稱AGTACCGCACGAUGGCGU絲氨酸精氨酸丙氨酸TGGCGTGCTAGUACCCGA若氨基酸有n個，則mRNA上的堿基至少_____個，DNA上的堿基至少_____個。3n6n。第四十頁，共54頁。A密碼子精氨酸氨基酸轉(zhuǎn)運RNAG信使RNAGGDNA雙鏈練習1、根據(jù)在蛋白質(zhì)生物合成中遺傳信息傳遞的規(guī)律，在下面表格數(shù)碼中填入相應的字母：

CCCAAT

C

GU

C

G第四十一頁，共54頁。2.某基因中含有1200個堿基，則由它控制合成的一條肽鏈的最多含有肽鍵的個數(shù)是(

)A．198個B．199個

C．200個D．201個B

基因中堿基數(shù)：mRNA中堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)＝6：3：1第四十二頁，共54頁。3、某DNA片段所轉(zhuǎn)錄的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，則個DNA片段中T%和G%分別占（）。A.46%,54%B.23%,27%C.27%,23%D.46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212AmUmGmCmmRNA第四十三頁，共54頁。mRNA：堿基的數(shù)量排列順序種類蛋白質(zhì)：氨基酸的數(shù)量排列順序種類決定決定決定?種?種4種20種討論：一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基才能夠決定20種不同的氨基酸？UUAGAUAUCmRNA密碼子密碼子密碼子三個堿基決定一個氨基酸，43=64第四十四頁，共54頁。AUGGAUAUCmRNA？甲硫氨酸CUA反密碼子核糖體第四十五頁，共54頁。UCAUGAUUAmRNA

細胞質(zhì)細胞質(zhì)中的mRNA第四十六頁，共54頁。UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨

核糖體mRNA與核糖體結(jié)合.第四十七頁，共54頁。UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨

tRNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補配對.第四十八頁，共54頁。UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA

將氨基酸轉(zhuǎn)運到

mRNA上的相應位置.第四十九頁，共54頁。UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

兩個氨基酸分子縮合縮合第五十頁，共54頁。UCAUGAUUAAAU

亮氨酸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