資源簡介

(共26張PPT)
第三章 遺傳的分子基礎
第四節 基因控制蛋白質合成
第二課時 遺傳信息通過翻譯指導蛋白質的合成
DNA的遺傳信息
RNA
轉錄
轉錄的場所？
1
轉錄的條件
3
堿基互補配對方式
4
轉錄的產物？
5
細胞核、葉綠體、線粒體、擬核
模板：DNA分子的一條鏈
原料：四種游離的核糖核苷酸
能量
G-C C-G T-A A-U
三種RNA（mRNA rRNA tRNA)
導入
酶：RNA聚合酶
邊解旋變轉錄
轉錄的時間？
2
細胞的整個生命歷程
合成好的mRNA
核孔
通過轉錄，mRNA 攜帶了 DNA 的遺傳信息，那么，mRNA 的遺傳信息又是如何指導蛋白質的合成的呢？
核糖體
mRNA合成后，通過核孔進入細胞質，在核糖體上合成蛋白質。以 mRNA 為模板，合成具有一定的氨基酸順序的蛋白質的過程稱
為翻譯。
多肽（蛋白質）
翻譯
核苷酸序列
氨基酸序列
實質：mRNA的核苷酸序列 → 蛋白質的氨基酸序列
堿基4種：A、U、C、G
組成蛋白質的氨基酸：20種
如何對應？
【討論】20種氨基酸和看似無數的蛋白質是如何被只含有4種不同堿基的核酸分子所編碼的呢？
4種核糖核苷酸
小資料 · 遺傳密碼的破譯
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
1個核苷酸決定一個氨基酸，
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
2個核苷酸決定一個氨基酸，
3個核苷酸決定一個氨基酸，
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
4 (A.U.C.G)
4 (A.U.C.G)
4 (A.U.C.G)
能決定4種
能決定42＝16種
能決定43＝64種
A
U
C
G
4 (A.U.C.G)
4 (A.U.C.G)
64種排列方式就有64個密碼子，其中可能有些密碼子不決定任何氨基酸，而有的氨基酸又可能具有不止一個密碼子。
小資料 · 遺傳密碼的破譯
小資料 · 遺傳密碼的破譯
又稱為遺傳密碼，指在 mRNA 上每 3 個相鄰的核苷酸排列成的三聯體，決定一種氨基酸
mRNA
5'
3'
氨基酸：
G
U
G
密碼子
A
C
U
密碼子
G
A
C
密碼子
怎么對應？
密碼子：
遺傳密碼與氨基酸的對應關系
P73
mRNA上的遺傳密碼
1.密碼子有幾個？
2.編碼氨基酸的密碼子有幾個？
3.起始密碼子是誰？
4.終止密碼子有幾種？
5.一個密碼子最多能編碼幾種氨基酸？
6.一個氨基酸能被幾種密碼子編碼？
1種
AUG----甲硫氨酸；
原核生物少數蛋白質：GUG
64個
3種，UAA, UGA, UAG
少數：1種；大多數：2種即以上
61個
終止密碼子不編碼氨基酸，是翻譯終止的信號。
P73-74
密碼子的特點：
1、除少數密碼子外，生物界的遺傳密碼是統一的，所有的生物都使用相同的遺傳密碼。
2、mRNA上3個核苷酸序列決定特定的氨基酸或終止密碼子。
3、不同的密碼子可能決定同一個氨基酸。除少數氨基酸只有一種遺傳密碼外，大多數氨基酸有兩個及以上的遺傳密碼。
A
A
G
U
C
A
U
G
C
U
A
C
G
C
U
U
A
A
甲硫氨酸
組氨酸
精氨酸
酪氨酸
丙氨酸
終止密碼子：不編碼氨基酸
mRNA
說明地球上所有生物都來自共同的祖先。
統一性
專一性
簡并性
氨基酸是怎樣轉運到核糖體上合成蛋白質的呢？
P73
P74
思考：氨基酸是如何按照mRNA上的密碼運送到核糖體上呢？
A
A
U
亮氨酸
A
C
A
纈氨酸
A
U
G
異亮氨酸
反密碼子
U
C
A
U
G
U
U
U
A
mRNA
密 碼 子
反密碼子：在tRNA上與mRNA分子上的密碼子互補配對的三個核苷酸序列。
一種密碼子→____種氨基酸
一種密碼子→____種反密碼子
一種反密碼子→____種氨基酸
1
1
1
P74
mRNA（信使RNA）
A U G
C U A
G U A G C U
第一步：
結合、起始：
翻譯過程
核糖體結合到mRNA鏈上，遇到起始信號（起始密碼子）開始翻譯
功能：合成蛋白質的場所；
形態特點：電鏡下呈現微小的懸滴狀，由大、小兩個亞基組成。
核糖體
P74
翻譯過程
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
組
U
G
G
絲
G
G
A
攜帶甲硫氨酸的tRNA,通過與堿基AUG（起始密碼子）互補配對，進入位點1
第二步： 運輸
A
U
C
甲硫
位點1
位點2
攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方式進入位點2
核糖體沿mRNA移動，認讀mRNA上的密碼子，選擇相應的氨基酸，由對應的tRNA轉運，加到延伸的肽鏈中，繼續肽鏈的合成
P74
翻譯過程
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
組
U
G
G
絲
G
G
A
第三步： 延伸
A
U
C
甲硫
位點1
位點2
核糖體沿mRNA移動，認讀mRNA上的密碼子，選擇相應的氨基酸，由對應的tRNA轉運，加到延伸的肽鏈中，繼續肽鏈的合成
C
A
C
色
兩個氨基酸發生脫水縮合
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
組
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
脯
A
G
G
谷
C
U
U
絲
G
G
A
位點1
位點2
翻譯過程
第三步： 延伸
核糖體移動讀取下一個密碼子
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
組
U
G
G
A
U
C
甲硫
位點1
位點2
脫水縮合形成肽鍵
翻譯過程
第三步： 延伸
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
色
組
甲硫
精
半胱
半胱
脯
谷
C
U
U
絲
G
G
A
位點1
位點2
核糖體移動讀取下一個密碼子
終止密碼子
無tRNA與之配對
第四步： 停止
翻譯過程
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
色
組
甲硫
精
半胱
半胱
脯
谷
絲
肽鏈釋放，核糖體從mRNA上解離，成為亞基，mRNA解體→游離核糖核苷酸，翻譯結束
翻譯過程
第五步： 脫離
翻譯是一個高效的過程
P75
在翻譯過程中會觀察到如圖所示的一個mRNA分子結合多個核糖體現象，觀察圖片回答下列問題：
（1）圖中顯示有幾條肽鏈正在同時合成？每條肽鏈合成結束后，它們都相同嗎？翻譯的方向？每條肽鏈的合成是同時開始的嗎？
（2）這樣翻譯有什么意義？
若干核糖體串聯在一個mRNA 分子上，可以同時翻譯多條相同的肽鏈，這種合成方式大大提高了翻譯效率。
4
√
×
基因表達中的相關數量計算
(1)以某個 DNA的一條鏈（2n個核苷酸/堿基）進行轉錄，轉錄形成的mRNA中的堿基數目
mRNA上的堿基數:多肽中的氨基酸數
(2) mRNA 上有n個堿基，由該mRNA 指導合成的多肽中的氨基酸數目？
最多n個堿基
最多有 n/3 個氨基酸(不考慮終止密碼子)
基因表達中的相關數量計算
(3)轉錄形成的mRNA中的堿基A和U共80個，請問其對應的DNA片段中堿基A的數目多少
(4)若翻譯所得多肽含有n個氨基酸，則需要多少個tRNA協助運輸？其模板mRNA 上有多少個堿基？轉錄mRNA 的DNA上有多少個堿基？
n個
最少80個A
最少3n
最少6n
P74
mRNA（信使RNA）
G U U
U U A
A U C G C U
A
A
U
亮氨酸
A
C
A
纈氨酸
A
U
G
異亮氨酸
5’
3’
①多個核糖體存在于一條mRNA：
短鏈→長鏈
②起始密碼子→正在翻譯的區域
②正在翻譯的區域→終止密碼子
③tRNA釋放的方向→正在翻譯的區域
③正在翻譯的區域→攜帶新氨基酸的tRNA的方向 (多肽的延伸方向)
翻譯的方向判別
5’→ 3’
tRNA反密碼子讀取從氨基酸連接端開始 ：3’
纈氨酸
真核生物：
先轉錄，后翻譯
邊轉錄邊翻譯
原核生物：
轉錄和翻譯
翻譯小結
P
（1）翻譯場所：
（2）翻譯的條件：
模板：
原料：
能量、酶、tRNA
（3）原則：
（4）產物：
核糖體
mRNA
游離的氨基酸
堿基互補配對
A-U；C-G
多肽
復制、轉錄和翻譯的比較
項目 DNA復制 轉錄 翻譯
場所
條件 模板
原料
能量
酶
產物
堿基互補 配對原則
特點
細胞核（主要場所），線粒體，葉綠體，擬核
細胞核（主要場所），線粒體，葉綠體，擬核
核糖體
DNA的兩條鏈
DNA的一條鏈
mRNA
4種游離的脫氧核苷酸
4種游離的核糖核苷酸
20種游離的氨基酸
√
√
√
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
與蛋白質合成有關的酶
雙螺旋的DNA
mRNA、 tRNA、 rRNA
多肽
A-T G-C
A-U T-A G-C
A-U G-C
半保留復制、邊解旋邊復制、多起點復制（真核）
邊解旋邊轉錄
高效性（若干個核糖體串聯在1個mRNA上）
僅可分裂的細胞能發生DNA復制
原核生物：邊轉錄邊翻譯
真核生物：先轉錄后翻譯
tRNA
基因表達
P76
蛋白質就是由多肽鏈或多肽鏈結合其他物質形成的高分子化合物。
簡單地說，DNA是這樣控制蛋白質的合成的：首先，以DNA自身為模板，在細胞核中合成RNA；然后，RNA轉移到細胞質中，在細胞質中控制蛋白質的合成。基因形成RNA產物以及mRNA被翻譯為蛋白質的過程稱為基因表達。
【思考】基因表達的產物是什么？
tRNA、rRNA、mRNA
蛋白質
牛刀小試
P76
例1．如圖為某六肽化合物的合成過程示意圖，圖中序號①～⑤表示物質。下列敘述錯誤的是(　　)
A．③→⑤為翻譯過程，該過程共有3種RNA參與
B．推斷圖中③上的終止密碼子是UAA
C．①→②的過程可產生④代表的物質，④中含有反密碼子
D．圖中核糖體沿③從右向左移動
D

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