资源简介

(共50张PPT)
基因指导蛋白质的合成
元素、脱氧核苷酸、DNA分子、染色体的关系
基本组成元素：__________________
基本组成物质：磷酸、 、含氮碱基
基本组成单位： （4种）
DNA双链
染色体
C、H、O、N、P
脱氧核糖
脱氧核苷酸
基因是有遗传效应的DNA片段
基因在染色体上呈线性排列
+蛋白质
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
基因指导 蛋白质 的合成
主要在细胞核
在细胞质进行
通过信使RNA
为什么RNA适于作DNA的信使？
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
1、RNA的结构
1)基本组成单位：
核糖核苷酸
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
2)结构：
单链、比DNA短
RNA也可储存遗传信息；
RNA是单链，比DNA短，能
够通过核孔转移到细胞质中。
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
1、RNA的结构
3)种类：
rRNA、mRNA、 tRNA
分布
结构
主要在细胞质中
主要在细胞质中
与蛋白质合成核糖体
单链
三叶草形，有碱基互补配对。
单链
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
U
A
G
C
游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来
第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶作用下开始mRNA的合成
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
第4步：新合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
DNA
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
RNA 聚合酶
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
U
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
U
mRNA
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
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
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
mRNA：
碱基的数量
排列顺序
种类
蛋白质：
氨基酸的数量
排列顺序
种类
决定
决定
决定
种
4种
21种
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
决定4种氨基酸
决定16种氨基酸
氨基酸组合64种
G
U
G
C
A
U
C
G
A
mRNA
5'
3'
密码子
缬氨酸
密码子
组氨酸
密码子
精氨酸
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
遗传密码子的破译
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。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
遗传密码子的破译
除去DNA和mRNA的细胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
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。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
密码子（共64个）
种类
起始密码子：
普通密码子：
终止密码子：
3种，UAA、UGA、UAG,不编码氨基酸
2种，AUG、GUG，也编码氨基酸
59种,只编码氨基酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并性。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
分析密码子的特点
思考·讨论
1.当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸。
2.当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保证翻译的速度。
2.几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？
分析密码子的特点
思考·讨论
地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
亮氨酸 CUA
UUA
AUA
GUA
亮氨酸
异亮氨酸
缬氨酸
CCA
CAA
CGA
脯氨酸
谷氨酰胺
精氨酸
CUU
CUC
CUG
亮氨酸
亮氨酸
亮氨酸
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。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
反密码子
概念：
特点：
种类：
与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基
反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U
61种，反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
肽键
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
X X X
甲硫氨酸
XXX
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXXX
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
翻译
mRNA分子
碱基互补配对
细胞质的核糖体
mRNA
A－U、U－A
G－C、C－G
mRNA→蛋白质
场所：
原则：
模板：
条件：
遗传信息流动：
蛋白质
转 录
翻 译
21种游离氨基酸、
ATP、酶
tRNA
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
真核生物
先转录，后翻译
DNA
mRNA
RNA聚合酶
边转录边翻译
原核生物
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
多聚核糖体
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复制
转录
翻译
蛋白质
时间
场所
模板
原料
条件
原则
特点
产物
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
4种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
A-T、T-A、C-G、G-C
半保留复制、边解旋边复制
2个子代DNA分子
生长发育过程
主要是细胞核
基因的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶等
边解旋边转录
RNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
tRNA、酶等
多核糖体翻译蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
中心法则
Central dogma
转 录
翻 译
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。
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
中心法则的完善
逆转录
复制
中心法则
Central dogma
Prion(Infectious protein)朊病毒
正常折叠
未折叠
错误折叠
羊痒病(Scrapie)
疯牛病(Bovine Spongiform Encephalopathy, BSE)
克-雅病（Creutzfeldt-Jakob disease, CJD）
中心法则
Central dogma
中心法则分析
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
1）烟草花叶病毒（TMV）
2）人免疫缺陷病毒（HIV）、肉瘤病毒
3
1
2
3
(病毒自身携带的逆转录酶)
RNA
病毒
4
(该类病毒，部分自身携带RNA复制酶)
5
并非所有病毒注入到宿主细胞内的物质均只有遗传物质
中心法则
Central dogma
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
3）具备分裂能力的细胞
4）不能分裂的细胞
造血干细胞：
1
2
3
神经细胞：
2
3
胰岛B细胞：
2
3
所含基因是否一样？
中心法则分析
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
中心法则
Central dogma
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
中心法则分析
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
5）原核细胞
6）噬菌体
大肠杆菌：
1
2
3
1
2
3
(发生在：_____________)
宿主细胞内
随堂练习
In-class practice
1、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
B
随堂练习
In-class practice
2、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
B
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。

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