分子生物學第二節遺傳信息的表達條件模板(模板鏈)原料能量酶RNA聚合酶原則堿基互補配對原則產物Coding

Strand

5'Template

Strand5'概念：在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，三、遺傳信息的轉錄合成RNA的過程。RNAP

3'過程第1步：DNA

雙螺旋鏈解開，堿基暴露出來。過程第2步：游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對，在RNA聚合

酶的作用下開始mRNA的合成。過程第3步：新結合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。過程第4步：合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復。第1步

DNA

雙

鏈解開，堿基暴

露出來過程3'GG

Ac

5'第2步游離的核糖核苷酸與DNA

模

板

鏈上的堿基互補配對，在RNA

聚

合

酶

的作用下開始mRNA

的合成第3步新結合的核

糖核苷酸連接到正

在合成的mRNA

分

子上G

C

G

T

G

c

Gc

A

G

A

A轉錄的方向RNA聚合酶5'AGT3'DNAGGA

c

Ac第

4

步

合

成

的mRNA

從DNA

鏈

上

釋

放

。

而

后

，DNA

雙螺旋恢復d3'cG

GGGCC5mRNAATTA1A游離的核

糖核苷酸TAc條件模板原料能量酶多種酶運輸工具原則堿基互補配對原則產物1.概念：游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA

為模板，合成具有

一定氨基酸順序的蛋白質的過程。四

、遺傳信息的翻譯2.條件6.遺傳密碼子(1)密碼子與反密碼子mRNA

5'

3'密碼子

密碼子

密碼子決定

決定↓決定纈氨酸

組氨酸

●

精氨酸▲圖4-

5

密碼子的示意圖堿基配對反密碼子▲圖4-6tRNA的結構示意圖3'甲5'結合氨基

酸的部位第一個

堿基第二個堿基第三個

堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止半胱氨酸半胱氛酸終止、硒代半胱氨酸①色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮角酸甲硫氨酸(起始)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸蜥氣酸纈氨酸、甲硫

氨酸(起始②)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG注：①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG

也可以作起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。(1)密碼子與反密碼子UAA

UAGUGA

→在特殊情況下可編碼第21種氨

基酸：硒代半胱氨酸AUG

編碼甲硫氨酸同時作為起始密碼GUG

編碼纈氨酸，在原核生物中作為

起始密碼時編碼甲酰甲硫氨酸3種終止密碼61種編碼甲硫氨酸、色氨酸和硒代半胱氨酸只有1個密碼子。64(43)種(2)密碼子的特點①不間斷性：mRNA

的三聯體密碼是連續排列的。相鄰密碼之間無核苷酸間隔②通

用

性

：地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子③不重疊性：對于特定的三聯體密碼而言，其中的每個核苷酸都具有不重疊性④簡并性：一種氨基酸可能有幾個密碼子⑤方向性：密碼子閱讀和翻譯的方向是從5'端到3'

端mRNA

5'2密碼子

決定纈氨酸GA密碼子

決定精氨酸密碼子

決定組氨酸3'b3'AC以b鏈A為模板UA比較內容基因中堿基數mRNA上的

堿基數運氨基酸的tRNA數氨基酸數數目6n3nnn與基因表達有關的計算(不考慮內含子與終止密碼子)6n個堿基

3n個

堿

基

：

3n個堿基

:

n

個氨基酸5'

UACGAU酪

天a5'

Tn個tRNAT

T>TAGCAAAAGT(1)mRNA進入細胞質，與核糖體結合。(2)攜帶甲硫氨酸的

tRNA,

通過與堿基

AUG互補配對，進入位點1。攜帶某個氨基酸的tRNA

以同樣的方式進入位點2。翻譯的過程

結合

→進位

→成肽

→移位

→終止。(3)甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鍵，從而轉移到位點2的tRNA

上。(4)核糖體沿mRNA

移動，讀取下一個密

碼子。原位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA

進入位點1,一個新的攜帶氨基酸的

tRNA進入位點2,繼續肽鏈的合成。(5)終止：核糖體遇到mRNA的終止密

碼子，合成告終止。翻譯的過程結合→進位→成肽→移位→終止。M:甲硫氨酸

H:組氨酸

W:

色氨酸①少量的mRNA

能迅速合成大量的蛋白質；②最終合成的多條多肽鏈的氨基酸序列相同高效翻譯機制——多聚核糖體原核生物與真核生物轉錄和翻譯的區別轉錄3

核3mRNA3'5

加工5運輸翻譯DNA原始轉錄核糖體5'新生的蛋白質DNA

mRNA

核糖體新生的蛋白質細胞質翻譯轉錄5場所模板原料產物遺傳信息傳

遞方向DNA復制：DNA→DNA細胞核親代DNA的每一條鏈游離的脫

氧核苷酸DNADNA→DNA轉錄：DNA—→RNA細胞核DNA的一條鏈(模板鏈)游離的核糖核苷酸mRNADNA→mRNA翻譯：R

N

A

→

蛋白

質細胞質mRNA游離的氨基酸蛋白質mRNA→蛋白質DNA

復制、轉錄與翻譯的比較細胞中的元素細胞中的無機物細胞中的有機物遺傳物質的探究歷程DNA的復制遺傳信息的轉錄遺傳信息的翻譯基

因中心法則細胞的分子組成遺傳信息的表達基因的表達調控分子生物學第三節基因的表達調控5'-(1)原核生物3'-轉錄mRNA5'+cuuuuuuu3'

非基因

非編碼區翻譯

---終止密碼多肽鏈H?NOO00oOO-cOOH

基因編碼區編碼區：轉錄為mRNA,

進而指導蛋白質的合成。非編碼區：調節基因、啟動子(與RNA

聚合酶結合)、終止子。1.概念：基因是具有遺傳效應的DNA

片段，是生物體遺傳的功能單位和結構單位。3'5'啟動子終止子非基因非編碼區2.基因的結構一

、基

因基因編碼區非編碼區終止子啟動子基因原核

生物(2)真核生物的基因結構真核

基因非編碼區

編碼區5'm外顯子子3'-轉錄前體mRNA54加工成熟mRNA

5

3'翻譯多肽鏈H?N-OOO-HOO-O-COOH基因3'5'啟動子非編碼區內含子編碼區

外顯子非編碼區：調節基因、啟動子(與RNA聚合酶結合)、終止子；編碼區：外顯子——能編碼蛋白質的序列內含子——不能編碼蛋白質的序列非基因非基因

基因外顯子內

含內含子外顯子啟動子非

編

碼

區3'終

止

子終

止

子終止密碼生物(1)基因與染色體的關系基因在染色體上呈線性排列。(2)基因與DNA

的關系每個DNA

分子上有許多基因，基因是有遺傳效應的

DNA

片段，但任意一個DNA

片段不一定是基因。(3)基因與性狀的關系基因是控制生物性狀的結構和功能單位。

3.基因與染色體、DNA、

性狀等的關系基因的多效性：同一個基因會影響多種性狀多基因效應：多個基因控制和表達同一性狀特異性：一個基因只控制一種性狀的表達，

并且不受其他基因的干擾基因

產物

性狀①

②

③

④蛋白質合成

⑤

⑥⑦

⑧(4)基因與遺傳信息的關系：基因中脫氧核糖核苷酸的排列順序代表著遺傳信息。4.基因的功能(1)儲存遺傳信息：基因的本質是具有遺傳效應的DNA(或RNA)片段，DNA(或RNA)

分子中包含了大量的遺傳信息，故基因中儲存著遺傳信息。(2)傳遞遺傳信息：基因能夠通過生殖過程將遺傳信息從親代傳到子代，使親代與子代間保持

遺傳的連續性。(3)控制生物性狀：基因通過指導蛋白質的合成，對性狀進行控制。基因對性狀的控制有兩種

方式：一是間接控制，即通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制性狀；二是直接控制，即

通過控制蛋白質的結構，直接控制性狀。間接控制：通過控制酶或激素的合成來影響代謝過程，進而控制生物的性狀。實例：豌豆粒型、白化病。外來DNA序列插入膚色正常

白化病細胞衰老，酪氨酸酶基因正常，酪氨酸酶活性下降，

使黑色素減少，出現白發。酪氨酸酶基因缺乏導致酪氨酸酶缺乏受

阻酪氨酸—×

→無黑色素酪氨酸酶基因表達酪氨酸酶催化酪氨酸

黑色素失活的淀粉分支酶基因淀粉分支酶缺失不能合成淀淀粉分支酶基因表達|淀粉分支酶合成淀粉淀粉升高蔗糖下降吸水膨脹

保水圓粒豌豆淀粉下降蔗糖升高吸水減少

失水皺粒豌豆代謝過程性狀基因酶直接控制：通過控制蛋白質結構直接控制生物的性狀。實例：鐮刀型細胞貧血癥、囊性纖維化CFTR蛋白基因缺失了3個堿基

→CFTR蛋白結構異常，導致CFTR蛋白轉運氯離

子功能異常→患者者支氣管內黏液增多，管腔受阻。

→黏液清除困難，細

菌繁殖，肺部感染。GTG

—CAC—-GUG—

一稀薄的黏液氯離子°編碼跨膜蛋白