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第4章 基因的表达
第一节 基因指导蛋白质的合成
01
基因如何指导蛋白质的合成？
02
中心法则的基本内容
03
几乎所有生物共用一套密码子的基本事实，给我们什么启示
04
基因表达中相关数量的计算
问题探讨
问题探讨
问题探讨
问题探讨
恐龙DNA
（缺陷）
青蛙DNA
补缺
完整DNA
恐龙
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。
基因
蛋白质
DNA
基因
细胞核
生产蛋白质的机器是？
DNA
基因
细胞核
生产蛋白质的机器是？
细胞质中的核糖体
信息如何传达？
细胞核
DNA能不能出细胞核？
细胞质中的核糖体
推测：有一种中间物质
RNA是什么物质？
从结构上分析，RNA适于做DNA信使的条件是什么？
DNA的遗传信息是怎样传递给RNA？
1)基本组成单位：
核糖核苷酸（RNA）
腺嘌呤核糖核苷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
尿嘧啶核糖核苷酸
H
H
H
H
T
与脱氧核苷酸比较
2)结构：
单链、比DNA短
一、遗传信息的转录
RNA与DNA一样也由四种核苷酸组成，也可以储存遗传信息
2)结构：
RNA为单链、比DNA短
DNA
② RNA是单链，比DNA短，
RNA适于做DNA信使的条件是？
一、遗传信息的转录
RNA
RNA与DNA一样也由四种核苷酸组成，也可以储存遗传信息
①
能够通过核孔转移到细胞质中
3) 种类
mRNA
（信使RNA）
rRNA
（核糖体RNA）
tRNA
（转运RNA）
核糖体RNA(rRNA）
核糖体组成部分
作用
携带遗传信息，蛋白质合成的模板
识别并运载氨基酸
核糖体的组成成分
一、遗传信息的转录
结构
单链
三叶草形，有碱基互补配对
单链
RNA是单链结构，因此RNA中没有氢键，这种说法正确吗？
tRNA由单链组成，但tRNA存在局部碱基互补配对，因此tRNA中也会有氢键存在
一、遗传信息的转录
一、遗传信息的转录
种 类 DNA RNA
组 成 成 分 碱基
磷酸
五碳糖
全 称
基本组成单位
空间结构
分布（真核细胞）
特有：T
特有：U
共有： A、G、C
都有磷酸
脱氧核糖
核糖
脱氧核糖核酸
核糖核酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
多为规则双螺旋结构
多为单链
细胞核（主要）
线粒体、叶绿体
细胞质（主要）
DNA和RNA的异同点
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
一、遗传信息的转录
一、遗传信息的转录
RNA合成的场所、模板、原料、和酶分别是什么？
RNA合成的起始是如何决定的？
转录出的RNA碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列有哪些异同？
阅读p64-65图4-4，思考下列问题：
①
②
③
一、遗传信息的转录
基因的结构示意图
真核细胞基因结构
编码区
非编码区
非编码区
编码区
非编码区
非编码区
启动子
终止子
RNA聚合酶识别结合位点，启动转录
终止转录
外显子
内含子
原核细胞基因结构
细胞核
细胞质中的核糖体
转录场所
RNA聚合酶
T
C
G
A
T
C
G
A
T
T
G
C
A
A
C
G
T
A
C
A
C
G
G
T
A
A
T
T
⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。
该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
游离的核糖核苷酸
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
T
C
G
T
C
G
T
T
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C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
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U
U
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T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
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U
U
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T
A
C
A
A
A
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A
A
T
T
A
A
5’
3’
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3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
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G
G
G
C
C
A
A
A
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U
U
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T
G
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G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
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T
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T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
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T
C
G
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T
T
G
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C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
（2）在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。
模板链
（3）新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键）
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
（2）在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。
模板链
（3）新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键）
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
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A
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C
G
G
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A
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U
U
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A
A
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G
G
A
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C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
（4）合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。
转录
（mRNA释放，DNA双链恢复）
DNA分子
碱基互补配对
主要在细胞核
四种核糖核苷酸
DNA的一条链（供转录的那一条）
ATP、RNA聚合酶
A－U、T－A
G－C、C－G
DNA→mRNA
场所：
原则：
模板：
条件：
遗传信息流动：
时间：
活细胞新陈代谢过程中
mRNA
转 录
一、遗传信息的转录
总结
基因A
基因B
转录
CCAUG……GCCA
mRNA1
转录
UAGUAC……UACG
mRNA2
哪条是模板链？
--ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA ……T CCCTACC ……ATCATGCATCCATGC---
--TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATGG……TAGTACGTAGGTACG---
1链
2链
▲转录时，DNA的一条链作为模板，并非固定不变
▲转录时，只解旋目的基因片段
1链
2链
一、遗传信息的转录
总结
其它基因
▲由于一个DNA分子上有多个基因，因此转录出的mRNA不完全相同
据图分析转录出的RNA碱基序列，与 DNA两条单链的碱基序列有哪些异同？
一、遗传信息的转录
思考·讨论
1.转录与DNA复制有什么共同之处 这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
2.与DNA复制相比，转录需要的原料和酶各有什么不同？
3.转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点？
与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点？
都需要模板,都遵循碱基互补配对原则;
碱基互补配对原则保证遗传信息转录的准确性;
DNA转录：核糖核苷酸为原料，RNA聚合酶
DNA复制：脱氧核糖核苷酸为原料，解旋酶和DNA聚合酶
转录时，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，该RNA的碱基序列与DNA另一条链（非模板链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U。对应在非模板链上的碱基是T。
比较项目 DNA复制 DNA转录
模板
原料
碱基互补配对原则
酶
产物
DNA分子
RNA分子
DNA的两条链
DNA的一条链
四种脱氧核糖核苷酸
四种核糖核苷酸
A-T；G-C
A-U；T-A；G-C
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
DNA的一条单链的碱基序列是 ，写出与它互补的的另一条单链的碱基序列；写出以它作为模板转录出的mRNA的碱基序列。
一、遗传信息的转录
拓展应用
-CCATGAGCCA-
5’
3’
DNA
mRNA
-CCATGAGCCA-
5’
3’
-GGTACTCGGT-
3’
5’
-GGTACTCGGT-
3’
5’
-CCAUGAGCCA-
5’
3’
分析DNA复制和转录过程存在的碱基互补配对情况。
转录
G-C
C-G
A-T
T-A
G-C
C-G
A-U
T-A
一、遗传信息的转录
拓展应用
提出验证RNA是信使的实验思路
实验思路分析：
RNA作为信使的首要条件是能够将DNA上的遗传信息储存在RNA的碱基序列中。
DNA复制 转录
时间
场所
解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A-T、 T—A、C—G 、 G—C
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
DNA复制与转录的比较
THANKS
谢谢聆听

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