2020-2021学年第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成评课ppt课件

这是一份2020-2021学年第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成评课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了RNA的种类及功能，蛋白质，核糖体，RNA，脱氧核苷酸链，脱氧核苷酸，DNA双链，核糖核苷酸链，核糖核苷酸，RNA单链等内容，欢迎下载使用。
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来。
讨论从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
The types and functins f RNA
Transcriptin f genetic infrmatin
Translatin f genetic infrmatin
Central dgma
1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。
1955年，戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
——RNA是DNA与蛋白质之间的信使
为什么RNA适于作DNA的信使
①RNA也是由基本单位——核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U， 也能储存遗传信息。
②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔， 从细胞核转移到细胞质中。
④RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”； 因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
③RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解， 保证生命活动的有序进行。
mRNA（messenger RNA） ——信使RNA
携带遗传信息，蛋白质合成的模板
tRNA（transfer RNA） ——转运RNA
rRNA（ribsmal RNA） ——核糖体RNA
在 内，以DNA的 为 ， 按照 的原则合成 的过程。
2.实质：遗传信息从 转移到了 。
⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。
RNA聚合酶具有解旋的效果
⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA 模板链上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。
⑶连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖 核苷酸聚合成核糖核苷酸链。
合成方向： 子链的5’端→ 3’端
⑷脱离：mRNA释放，DNA双链恢复
碱基互补配对（A-U，T-A，C-G，G-C）
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段，该片段携带的遗传信息能 准确地传递给mRNA分子。
转录以基因为单位，不同基因模板链不同
分裂间期和分裂期可以进行转录吗？
分裂期的染色体高度螺旋，DNA无法解旋，转录无法发生。
按照碱基配对原则，1.写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，2.写出b链对应的a链的碱基序列。
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
两个完全相同的子代DNA
G－C、A－U、T－A
1、在人体中，由A、U、C三种碱基参与构成的核苷酸共 ( )　 A．3种　　 B．4种　　 C．5种　　 D．6种2、DNA复制，转录后所形成的产物分别是( )　 A．DNA，RNA　　 B．DNA，氨基酸 C．RNA，核糖　　　 D．RNA，DNA3、DNA分子的基本功能是遗传信息的( )　 A．贮存和表达　　 B．传递和表达 C．转录和翻译　　 D．贮存和传递
4、“遗传信息”是指( ) A、 基因的脱氧核苷酸排列顺序 B、DNA的碱基对排列顺序 C、信使RNA的核苷酸排列顺序 D、蛋白质的氨基酸排列顺序5、在胰蛋白质酶合成过程中，决定它性质的根本因素是( )　　 A．mRNA　　 B．tRNA　　 C.核糖体　　 D．DNA6、某信使RNA中有碱基60个，其中G+A为25个，那么转录此RNA的 DNA中G+A为( ) A．25　　 B．35　　 C．50　　 D．60
在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
讨论：至少需要多少个碱基才能够决定21种不同的氨基酸？
1个碱基决定1个氨基酸
2个碱基决定1个氨基酸
3个碱基决定1个氨基酸
1961年，英国的克里克和同事用实验证明： mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作 一个密码子。
1967年，科学家将20种氨基酸的密码全部破译，将其编制成密码子表。
1961年克里克实验实验材料：T4噬菌体实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。实验结果：①增加或删除1个/2个碱基,无法正常产生蛋白质；②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。实验结论：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。
1961年蛋白质的体外合成实验科学家：尼伦伯格、马太实验技术：蛋白质的体外合成技术实验过程：①在每个试管中分别加入1种氨基酸；②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
实验结论：与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。
21种氨基酸的密码子表
第1个碱基 第2个碱基 第3个碱基 密码子苯丙氨酸 U U U UUU
精氨酸 A G G AGG
终止密码子： 、 、 。 种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、（ 种） （缬氨酸、甲硫氨酸） 编码氨基酸的密码子______种
UGA（硒代半胱氨酸）
一种密码子决定____种氨基酸，一种氨基酸由 密码子决定。
密码子种类：氨基酸种类：特殊密码子说明：①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。密码子与氨基酸关系：①1种氨基酸可能由1种或几种密码子决定。②1种密码子只能决定1种氨基酸（正常情况下）。
起始密码子：终止密码子：能决定氨基酸的遗传密码子：密码子的简并性：像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子的现象。意义：密码子的通用性：几乎所有的生物体都共用一套密码子。（生物之间存在或近或远的亲缘关系）密码子的专一性：一个密码子决定一个特定氨基酸
AUG、GUG（甲硫氨酸） 2个
UAA、UAG、UGA（不编码任何氨基酸） 3个
简并性能在一定程度上防止由于碱基的改变而导致遗传信息的改变。
mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。将氨基酸运送到“生产线”上去的是“搬运工”——tRNA（转运RNA）
tRNA的特点：①种类很多，61种②每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸③分子结构特别：三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。
DNA中含有氢键，RNA中不含氢键
游离在细胞质中的各种 ，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 的过程叫作翻译。
mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
具有一定氨基酸顺序的蛋白质
碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C）
在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在37℃时，细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
DNA的复制、转录和翻译的比较
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
DNA解旋酶DNA聚合酶
碱基互补配对A－T T－A G－C C－G
碱基互补配对A－U T－A G－C C－G
碱基互补配对 A－U U－A G－C C－G
中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA 的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。
中心法则适用条件：①DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物遵循的法则。②RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。中心法则的意义：①对遗传信息流动过程的概括。②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。生命是物质、能量和信息的统一体。
基因表达过程中的数量计算
DNA碱基数:mRNA碱基数:氨基酸＝6:3:1
氨基酸数目＝tRNA数目
注意：无特别说明，不考虑终止密码
1．基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述 是否正确。（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。 （ ）（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。 （ ）
密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。 密码子是指 （ ） A. 基因上3个相邻的碱基 B. DNA上3个相邻的碱基 C. tRNA上3个相邻的碱基 D. mRNA上3个相邻的碱基
3.红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的 抗菌机制如下表所示， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗 疾病的道理。
题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。
4. 如图为某生物细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（ ）A. 图中表示4条多肽链正在合成B. 一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的多肽链C. 核糖体的移动方向为从左向右D. 多个核糖体共同完成一条肽链的合成
5.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为（ ）A.33、11、66 B.36、12、72 C.12、36、24 D.11、36、72
解析：氨基酸数目=肽键数目+肽链数目=11+1=12个；基因中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1，该肽链含有12个氨基酸，则控制其合成的mRNA分子至少含有的碱基个数为12×3=36个；每个氨基酸都需要一个tRNA来运载，因此合成该多肽需要12个tRNA；转录此mRNA的基因中碱基数至少为12×6=72个。