2017基因指導蛋白質(zhì)的合成

1、,,DNA的基本功能,1、通過復制，在后代的傳種接代中傳遞遺傳信息2、在后代的個體發(fā)育過程中，使遺傳信息得以表達,現(xiàn)代遺傳學認為：生物的性狀是有基因控制的,基因的概念,基因：是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能和結(jié)構(gòu)位是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。每個基因有特定的脫氧核苷酸排列順序，它代表著遺傳信息,基因,基因 控制生物性狀,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？,,1.DNA主要存在

2、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)中的核糖體上進行,,指導,,通過RNA,問題：為什么RNA適于作DNA的信使？,,,,DNA,RNA 的主要區(qū)別,脫氧核苷酸,核糖核苷酸,脫氧核糖,核糖,A T C G,A U C G,多為雙鏈結(jié)構(gòu),多為單鏈結(jié)構(gòu),細胞核,細胞質(zhì),為什么RNA適合做DNA的信使呢？,RNA一般是____鏈，而且比 DNA 短，因此能夠通過_______，從________轉(zhuǎn)移

3、到________中。,單,核孔,細胞核,細胞質(zhì),RNA的種類,信使 RNA(mRNA),核糖體 RNA(rRNA),轉(zhuǎn)運 RNA(tRNA),,三葉草形,有臂,一端可攜帶氨基酸,有環(huán),另一端有三個堿基,轉(zhuǎn)錄：在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原則合成RNA的過程,通過轉(zhuǎn)錄合成的RNA稱為信使RNA(mRNA)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,mRNA,1. DNA的轉(zhuǎn)錄,a. DNA 解旋，以

4、一條鏈為模板合成RNA,b. DNA與RNA的堿基互補配對：A—U ; T—A； C—G； G—C,c. 組成 RNA 的核糖核苷酸一個個連接起來,場所：,主要在細胞核,過程：,條件：,模板：DNA的一條鏈,酶： 解旋酶、RNA聚合酶,原料：四種核糖核苷酸,能量： ATP,結(jié)果： 形成一條mRNA,這樣：DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA

5、上,轉(zhuǎn)錄,,,場所：,,產(chǎn)物：,,模板：,,原料：,,條件：,,堿基互補配對：,,細胞核,核糖核苷酸,DNA的一條鏈,mRNA,ATP、酶,G－C、C－G、T－A、A－U,遺傳信息流動：,,2、翻譯 游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。,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：至少

6、要多少個堿基的不同排列順序才能夠決定　　　20種不同的氨基酸？,三個堿基決定一個氨基酸，43=64,（十一）遺傳信息和遺傳密碼的比較：,在DNA上,在mRNA上,許多個脫氧核苷酸排列順序，如ATGCAGTC???,三個相鄰的核苷酸（堿基），如AGU、CGA,間接作用：決定著氨基酸 的排列順序,直接作用：控制氨基酸 的排列順序,1、RNA是以DNA的某一單鏈某一片段（基因）為模 轉(zhuǎn)錄來的

7、，DNA的遺傳信息決定RNA的遺傳密碼,2 DNA的遺傳信息只有通過RNA的翻譯，生物的 性狀才能得以表現(xiàn)。,七、翻譯（六）,（六）遺傳密碼：,遺傳密碼：科學家把信使RNA鏈上決定一個氨基酸的相鄰的 三個堿基叫做一個“密碼子”，也稱三聯(lián)體密碼,60年代科學工作者經(jīng)多年的研究，證實了在mRNA上每三個相鄰的堿基相連決定一種氨基酸；,4種堿基中每三個隨機相連共有 43 = 64 種組合,到1967年,科學工作者破譯了

8、決定20種氨基酸的全部密碼子。,,密碼子表,,,,,,信使RNA上堿基排列順序叫遺傳密碼，決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基，叫做一個“密碼子”。,共64種密碼子,起始密碼,GUG,終止密碼,UAA,UAG,UGA,,AUG,,決定氨基酸的“密碼子”有61種,----- 甲硫氨酸,----- 纈氨酸,（九）遺傳密碼的特點：,1、有64個密碼子，只有61個為決定氨基酸的密碼子， 3個為終止密碼；,2、密碼子AUG既是甲硫氨酸的密碼子，又

9、是起始密碼,3、每個氨基酸可以有一個或多個的密碼子；,4、在生物界，從病毒到人類的所有生物共用一套密碼 子，說明生物彼此之間親緣關(guān)系。,轉(zhuǎn)運RNA(tRNA),,,tRNA的一端運載著氨基酸,細胞質(zhì),,核糖體,,,,,,肽鍵,,亮氨酸,,,亮氨酸,,,,肽鍵,,,亮氨酸,天門冬氨酸,,,,亮氨酸,天門冬氨酸,異亮氨酸,,,,（4）mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系圖①數(shù)量關(guān)系：一個mRNA可同時結(jié)合多個核糖體。

10、②目的意義：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。③方向：從左向右（見上圖），判斷依據(jù)是根據(jù)多肽鏈的長短，長的翻譯在前。,④結(jié)果：合成的僅是多肽鏈，要形成蛋白質(zhì)還需要運送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中進一步加工。 圖示中4個核糖體合成的4條多肽鏈因為模板mRNA相同，所以合成了4條相同的肽鏈，而不是4個核糖體共同完成一條肽鏈的合成，也不是合成出4條不同的肽鏈。,提醒,（略）,場所：,細胞質(zhì)基質(zhì)的核糖體上,過程：,條件

11、：,模板：mRNA,原料：20種氨基酸,能量： ATP,酶,翻譯,工具：,轉(zhuǎn)運RNA ( tRNA ),翻譯,,,,,,場所：,產(chǎn)物：,模板：,原料：,條件：,細胞質(zhì)（核糖體）,mRNA,蛋白質(zhì),氨基酸,ATP、酶,、轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）,堿基互補配對：,,G－C、C－G、U－A、A－U,遺傳信息流動：,,遺傳信息、密碼子和反密碼子,①基因中脫氧核苷酸的序列,練習,一、填表,DNA,mRNA,tRNA,氨基酸,A,G,C,A,A,U,

12、G,色氨酸,U,A,C,T,G,T,A,C,酪氨酸,丙氨酸,九、DNA、RNA的堿基和氨基酸的數(shù)量關(guān)系（二）,結(jié)論:,基因的堿基 ?,信使RNA的堿基 ?,氨基酸 =,6 ?,3 ?,1,對位訓練4.一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)，依次為 （ ）A.33

13、11B.36 12C.12 36D.11 36解析 一條含有11個肽鍵的多肽，則含有12個氨基酸。mRNA中三個堿基決定一個氨基酸；一個氨基酸至少有一種轉(zhuǎn)運RNA來轉(zhuǎn)運。因此，mRNA中至少含有36個堿基，12個轉(zhuǎn)運RNA。,B,5.一個mRNA分子有m個堿基，其中G+C有n個；由該mRNA合成的蛋白質(zhì)有兩條肽鏈。則其模板DNA分子的A+T數(shù)、合成蛋白質(zhì)時脫去的水分子數(shù)分別是

14、 （ ）A.m、 B.m、C.2(m-n)、 D.2(m-n)、解析 由mRNA上G+C=n個，可推知整個DNA分子上G+C=2n個，則DNA上含有A+T=2m-2n=2（m-n）；又知合成了2條肽鏈，則脫去的水分子數(shù)= 。,D,中心法則內(nèi)容,中心法則圖解,遺傳信息的傳遞規(guī)律（流動方向）,,轉(zhuǎn)錄,,DNA,RNA,,翻譯,蛋白

15、質(zhì),表示,克里克的預(yù)見,一、中心法則的提出及其發(fā)展,P69資料分析 中心法則的發(fā)展,,轉(zhuǎn)錄,,DNA,,RNA,,翻譯,蛋白質(zhì),,逆轉(zhuǎn)錄,中心法則實質(zhì)蘊涵著______和________這兩類生物大分子之間的相互______和相互作用。,核酸,蛋白質(zhì),聯(lián)系,對位訓練4.一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)，依次為

16、 （ ）A.33 11B.36 12C.12 36D.11 36解析 一條含有11個肽鍵的多肽，則含有12個氨基酸。mRNA中三個堿基決定一個氨基酸；一個氨基酸至少有一種轉(zhuǎn)運RNA來轉(zhuǎn)運。因此，mRNA中至少含有36個堿基，12個轉(zhuǎn)運RNA。,B,5.一個mRNA分子有m個堿基，其中G+C有n個；由該mRNA合成的蛋白質(zhì)有兩條肽鏈。則其模板DNA分

17、子的A+T數(shù)、合成蛋白質(zhì)時脫去的水分子數(shù)分別是 （ ）A.m、 B.m、C.2(m-n)、 D.2(m-n)、解析 由mRNA上G+C=n個，可推知整個DNA分子上G+C=2n個，則DNA上含有A+T=2m-2n=2（m-n）；又知合成了2條肽鏈，則脫去的水分子數(shù)= 。,D,考點三 中心法則解讀1

18、.中心法則圖解2.中心法則五個過程的比較,誤區(qū)警示1.高等動植物只有DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯三條途徑，但具體到不同細胞情況不盡相同，如根尖分生區(qū)細胞等分裂旺盛的組織細胞中三條途徑都有；但葉肉細胞等高度分化的細胞無DNA復制途徑，只有轉(zhuǎn)錄和翻譯兩條途徑；哺乳動物成熟的紅細胞無信息傳遞。2.RNA復制和逆轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在RNA病毒中，是后來發(fā)現(xiàn)的，是對中心法則的補充和完善。3.逆轉(zhuǎn)錄一定要在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下完成。,4.根據(jù)模板和原料即

19、可確定是中心法則的哪一過程，如模板DNA，原料脫氧核糖核苷酸（核糖核苷酸）即可確定為DNA復制（轉(zhuǎn)錄）。5.進行堿基互補配對的過程——上述四個都有；進行互補配對的場所有四個，即細胞核、葉綠體、線粒體、核糖體。6.需要解旋酶的過程：DNA復制（兩條鏈都作模板）和轉(zhuǎn)錄（DNA一條鏈作模板）。,對位訓練6.中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質(zhì)傳遞與表達的過程，請回答下列問題： （1）a、b、c、d所表示的四個過程依次分別是

20、 、 、 和 。 （2）需要tRNA和核糖體同時參與的過程是 （用圖中的字母回答）。 （3）a過程發(fā)生在真核細胞分裂的期 。,（4）在真核細胞中，a和b兩個過程發(fā)生的主要場所是 。（5）能特異性識別信使RNA上密碼子的分子是 ，后者所攜帶的分子是 。（6）RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達的途徑有（用類似本題圖中的形式表達）：①

21、 ；② 。,（7）如圖所示，給以適宜的條件各試管均有產(chǎn)物生成，則試管①~⑤分別模擬上圖中哪個過程？① ；② ；③ ；④ ；⑤ 。解析 由圖可知，a過程為DNA的復制，發(fā)生在細胞分裂的間期；b為轉(zhuǎn)錄，在真核細胞中，主要發(fā)生在細胞核中，另外還發(fā)

22、生在綠色植物的葉綠體,和線粒體中；c為翻譯過程，發(fā)生在細胞質(zhì)中；d過程為逆轉(zhuǎn)錄，主要是少數(shù)病毒侵入宿主細胞后發(fā)生的遺傳信息傳遞過程；e為RNA的復制；tRNA是翻譯過程的翻譯者，能識別mRNA上的密碼子；RNA病毒遺傳信息的傳遞和表達途徑有RNA→蛋白質(zhì)或RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)。答案 （1）DNA復制 轉(zhuǎn)錄 翻譯 逆轉(zhuǎn)錄（2）c（3）間（S） （4）細胞核（5）tRNA（轉(zhuǎn)運RNA） 氨基酸（6）如下圖

23、 RNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)（7）a b e d c,中心法則（信息流）,DNA,RNA,DNA,RNA,RNA,RNA,DNA,RNA,DNA是遺傳物質(zhì)的生物,RNA病毒（流感病毒）,逆轉(zhuǎn)錄的RNA病毒（HIV）,二、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系,基因指導____

24、____的合成,基因控制生物體的______,蛋白質(zhì),性狀,蛋白質(zhì)是生命活動的______者和______者,體現(xiàn),承擔,Q：蛋白質(zhì)與生命性狀特征有何關(guān)系?,Q：蛋白質(zhì)如何承擔生命活動？,運動(如肌纖維中的肌球蛋白和肌動蛋白，助肌肉收縮),運輸(如血紅蛋白、協(xié)助擴散和主動運輸時的載體蛋白),調(diào)節(jié)(如生長激素、胰島素),防御(如抗體),催化（各種酶）,從基因的角度來解釋孟德爾的圓粒與皺粒豌豆,DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼

25、淀粉分支酶的基因,淀粉分支酶不能________,蔗糖不能合成為淀粉，蔗糖含量升高,淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮,編碼淀粉分支酶的 基因正常,淀粉分支酶正常合成,蔗糖合成為淀粉， 淀粉含量升高,淀粉含量高，有效保持 水分，豌豆顯得圓鼓鼓,,,,,,,正常合成,,控制酪氨酸酶的基因異常,酪氨酸酶不能正常合成,酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)化為黑色素,缺乏黑色素表現(xiàn)為白化病,,,,① 基因通過控制______合成來控制代謝過程，進而控

26、 制生物體的_____,② 基因還能通過控制蛋白質(zhì)的______而_____ 控制生物體的_______,編碼血紅蛋白的 基因中一個堿基變化,血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,紅細胞成鐮刀型,容易破裂，患溶血性貧血,,,,酶的,性狀,結(jié)構(gòu),直接,性狀,直接控制,間接控制,（三）基因?qū)π誀畹目刂?,單基因控制某性狀,多,人的身高、血壓、智力、長相、記憶力、性格、自尊、對社會的態(tài)度等,遺傳控制 + 后天環(huán)境的影響,表現(xiàn)型 =,基因型 + 外

27、界環(huán)境,基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜而又繁而有序的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控著生物體的性狀,DNA的分布,（所以說，染色體是DNA的主要載體）,例：紫茉莉葉色的遺傳,,,,,,,,,,,,細胞質(zhì)遺傳________孟德爾的遺傳規(guī)律， 后代只表現(xiàn)出______的性狀,______和______中的DNA中的基因都稱為細胞質(zhì)基因,線粒體DNA的缺陷與數(shù)十種人類的遺傳

28、病有關(guān)，這些疾病多與腦部和肌肉有關(guān)，如：,線粒體腦肌?。喝樗嶂卸?，中風樣發(fā)作綜合癥，母系遺傳病。表現(xiàn) 為身材矮小、多毛、頭痛、肌無力、運動誘發(fā)嘔吐、癲癇發(fā) 作、再發(fā)性腦損傷，并引起偏癱、偏語,線粒體肌病、肥厚性心肌?。耗赶颠z傳或非遺傳性，表現(xiàn)為骨骼肌 異常及心肌病變。,這些疾病有什么特點？為什么？,受精過程中，受精卵的細胞質(zhì)主要是接受自母親的卵細胞,線粒體,葉綠體,不符合,母本,很多學者把線粒體和葉綠體的遺傳信息

29、系統(tǒng)稱為真核細胞的第二遺傳信息系統(tǒng)，或核外基因及其表達體系。研究發(fā)現(xiàn)，線粒體和葉綠體都具有自身轉(zhuǎn)錄DNA和翻譯蛋白質(zhì)的體系，但它們中的絕大多數(shù)蛋白質(zhì)是由核基因編碼，在細胞質(zhì)中的核糖體上合成的，也就是說，線粒體和葉綠體的自主程度是有限的，對細胞核遺傳有很大的依賴性，所以稱其為半自主性細胞器。線粒體和葉綠體DNA都可以自我復制，也是以半保留復制方式進行復制，都受核的控制。,基因?qū)π誀畹目刂?1. 通過控制酶的合成來控制代謝過程， 從而

30、間接控制生物性狀。,2. 通過控制蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)來直接影響性狀。,DNA—蛋白質(zhì)—性狀的關(guān)系,DNA的多樣性,蛋白質(zhì)的多樣性,生物界的多樣性,,,決定,導致,根本原因,直接原因/物質(zhì)基礎(chǔ),表現(xiàn)形式,單基因控制某性狀,多,人的身高、血壓、智力、長相、記憶力、性格、自尊、對社會的態(tài)度等,遺傳控制 + 后天環(huán)境的影響,表現(xiàn)型 =,基因型 + 外界環(huán)境,基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜

31、復雜而又繁而有序的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控著生物體的性狀,由n個堿基組成的基因，控制合成由1條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，氨基酸的平均分子量為a，則該蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量最大為A.na/6 B.na/3－18(n/3 －1)C.na －18(n －1) D.na/6 －18(n/6－1),√,已知某信使RNA的堿基中U占20%，A占10%，轉(zhuǎn)錄該信使RNA的基因的中胞嘧啶占 A. 25%

32、 B. 30% C. 35% D. 70%,√,基因控制蛋白質(zhì)合成的過程,數(shù)量,N個氨基酸,3n個堿基,6n個堿基,練習：,,,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)

33、：mRNA中堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)＝　　　6 　?。?　　3 　　?。骸　　?1,九、DNA、RNA的堿基和氨基酸的數(shù)量關(guān)系（一）,[例5] 一條多肽鏈中有1000個氨基酸,那么作為合成該多肽鏈的信息RNA和用來轉(zhuǎn)錄信息RNA的DNA分子分別至少有堿基 ( ) A.1000個和2000個 B.3000個和6000個 C.3003個和6006個 D.2997和5994個,4

34、.某基因中含有1200個堿基對，則由它控制合成的含有兩條肽鏈的蛋白質(zhì)分子中最多含有肽健的個數(shù)是 ( ) A．198個 B．398個 C．400個 D．798個,B,八、中心法則（二）,[例4] 已知甲、乙、丙3種類型的病毒，它們的遺傳信息的傳遞方向如下圖所示，（注：乙圖中單螺旋線均示RNA）根據(jù)圖回答下列問題：,（二）中心法則的應(yīng)用：,八、

35、中心法則（二）,（1）對三種類型的病毒分別舉例： 甲________；乙________；丙________。,DNA,RNA,RNA,（2）圖中的3和10表示遺傳物質(zhì)的__________過程，圖中2、5、9表示______過程，圖中1、8表示______過程。,DNA復制,翻譯,轉(zhuǎn)錄,八、中心法則（二）,（3）圖中哪兩個標號所示的過程是對中心法則的補充( ),（4）圖中甲、乙、丙病毒遺傳信息的傳遞過程圖式：

36、甲_________________________________， 乙______________________， 丙___________________________________________。,6、7,1、揭示生物體內(nèi)遺傳信息傳遞一般規(guī)律的是（ ） A．基因的遺傳定律 B．堿基互補配對原則 C．中心法則 D．自然選擇學說,C,2．果蠅長翅對殘翅顯

37、性。用一定高溫處理長翅基因純合子的幼蟲，其發(fā)育為成蟲后，翅膀表現(xiàn)為殘翅。下列解釋錯誤的是：（ ）。A．翅膀基因在幼蟲階段就已經(jīng)開始表達 B．高溫下相關(guān)蛋白質(zhì)活性下降 C．這種長翅個體的基因型已經(jīng)變?yōu)殡s合子D．表現(xiàn)型是基因與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果,,3．美國德克薩斯州科學家在2002年2月14日宣布，他們已經(jīng)培育出世界上第一只克隆貓。這只名為CC的小貓毛色花白，看上去完全不像生養(yǎng)它的花斑貓媽媽，也不完全像為它提供細胞

38、核的基因媽媽。對該克隆貓毛色的解釋合理的是：（ ）（1）發(fā)生了基因重組所造成的結(jié)果（2）提供卵細胞的雌貓細胞質(zhì)基因表達的結(jié)果（3）表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境共同作用的結(jié)果（4）生養(yǎng)它的花斑貓媽媽的基因表達的結(jié)果A．（1） B．（2）（3） C．（2）（3）（4） D．（1）（2）（3）（4）,,4、甜豌豆的紫花對白花是一對相對性狀，由非同源染色體上的兩個相對基因共同控制，只有當同時存在兩個