RNA及蛋白质合成
RNA和蛋白质的合成(共9张PPT)
三、转录：在细胞核中，根据DNA单链的 碱基序列在酶的催化下合成RNA的过程。 四、翻译：根据mRNA的碱基序列合成多肽 的过程。 科学家是怎么知道这些过程的？
跨学科了！ 1953年，美国物理学家伽莫夫在了解了 沃森和克里克的 DNA 双螺旋结构模型理论 后，通过排列组合的数学计算，提出了关于 遗传学的“三联体密码子”假说。 4×4×4=64 没做实验！ DNA在核内，而蛋白质是在细胞质中的 核糖体上合成的，DNA分子中的遗传信息是 如何进入细胞质中的？ 生物学家们的实验研究最终回答了这个 问题。
五、遗传密码：mRNA上的三个相连的碱基 决定一个氨基酸。P68 六、中心法则：P69
tRNA头部的 三个碱基称 为反密码子。
三种RNA共同Байду номын сангаас与 蛋白质的合成过程。
板书
第三章 遗传的分子基础
第四节 遗传信息的表达 ——RNA和蛋白质的合成 尿嘧啶
一、RNA的分子结构 核糖、磷酸及四种碱基（A、U、C、G） 构成的核苷酸连成的单链。 二、RNA的种类：P67 mRNA——信使 RNA t RNA——转运 RNA r RNA——核糖体 RNA
板书
三、转录：在细胞核中，根据DNA单链的 碱基序列在酶的催化下合成RNA的过程。 四、翻译：根据mRNA的碱基序列合成多肽 的过程。 五、遗传密码：mRNA上的三个相连的碱基 决定一个氨基酸。P68 六、中心法则：P69
第三章
遗传的分子基础
——谁？怎样规定了 子代的性状？
一、RNA的分子结构 核糖、磷酸及四种碱基（A、U、C、G） 构成的核苷酸连成的单链。
第四节 遗传信息的表达 ——RNA和蛋白质的合成 尿嘧啶
单链折叠后 也能配对。
在细胞中含量最 二、RNA的种类：P67 多的RNA。 在细胞内的含量较少 参与构成核糖体 。 r RNA——核糖体 RNA： mRNA——信使 RNA：携带着遗传信息的 RNA。 t RNA——转运 RNA：负责把氨基酸运往核糖 体的 RNA。
高三生物rna和蛋白质的合成
第四步；核糖体读取下一个密码子，1号位tRNA离开核糖体。占据2号位的tRNA进入1号位。一个新的tRNA进入2号位。
模板mRNA
原料氨基酸
3）条件能量ATP
酶
4）遗传信息传递方向mRNA蛋白质
【经典例题】
【例1】构成人体的核酸基本单位及碱基有（）种。构成DNA病毒的核酸的核苷酸及碱基有（）种。
携带信息模板
tRNA
转运氨基酸
rRNA
核仁与其合成及核糖体的形成有关
核糖体组成成分
RNA的种类
信使RNA（mRNA）：行使传达DNA上的遗传信息的公能。
转运RNA(tRNA)：把氨基酸运送到核糖体，使之按照mRNA的信息指令连接起来，形成蛋白质。
核糖体RNA(rRNA)：核糖体的重要成分。
（二）遗传信息的转录：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称转录
A、4，4；B、8，5；C、5，5；D、2，4
【解析】B A
【例2】甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。合成这条多肽链需mRNA最多有（）个碱基
A、24 B、48 C、27 D、54
【解析】C
【例3】组成人体20种氨基酸对应的密码子有（）个。
A、4 B、20 C、61 D、64
A．198个B．199个
C．200个D．201个
【解析】B
基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数
＝6：3：1
【例9】某DNA片段所转录的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，则个DNA片段中T%和G%分别占（）。
A. 46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%
RNA的功能与生物合成过程
RNA的功能与生物合成过程RNA（核糖核酸）是一种重要的生物分子，它在生物体内发挥着多种功能，并参与到生物合成过程中。
本文将探讨RNA的功能和其在生物合成过程中的作用。
一、RNA的功能1. 遗传信息传递：RNA在遗传信息的传递中起着重要的作用。
mRNA（信使RNA）将DNA中的遗传信息转录为RNA序列，然后通过核糖体的作用，将信息翻译为蛋白质。
2. 蛋白质合成：mRNA通过翻译作用将遗传信息转化为氨基酸序列，然后tRNA（转运RNA）将相应的氨基酸运送到核糖体，最终合成出特定的蛋白质。
3. 调控基因表达：除了mRNA之外，还存在一些非编码RNA（如rRNA、siRNA、miRNA等），它们参与到基因表达的调控过程中。
siRNA和miRNA可以通过与mRNA结合来抑制蛋白质的合成过程，从而调控基因的表达。
二、RNA的生物合成过程RNA的生物合成过程主要包括转录和后转录两个步骤。
1. 转录：转录是将DNA中的遗传信息复制为RNA的过程。
在细胞核中，RNA聚合酶与DNA相互作用，沿着DNA模板链逐个合成RNA链。
其中，启动子序列在转录开始时将RNA聚合酶定位到特定的基因上，终止子序列则标志着转录的结束。
2. 后转录：后转录是指在RNA链合成完成之后，进一步对RNA进行修饰和处理的过程。
这包括剪接、修饰以及运输到细胞质等步骤。
a. 剪接：在剪接过程中，RNA分子会去除其中的非编码区域（内含子），并将编码区域（外显子）连接起来，形成完整的mRNA序列。
b. 修饰：修饰包括给RNA链增加帽子结构和尾部多聚腺苷酸（poly-A tail），以提高RNA的稳定性和转运效率。
c. 运输到细胞质：成熟的mRNA通过核孔复合物从细胞核运输到细胞质中，以便进行蛋白质合成。
综上所述，RNA在生物体内具有遗传信息传递、蛋白质合成和基因表达调控等多种功能，并通过转录和后转录两个过程完成其生物合成。
对RNA功能和生物合成过程的深入理解，有助于我们进一步探索生物体内复杂的生命现象，并为生物医学和生物技术领域的研究提供理论基础。
RNA在蛋白质合成中的作用
RNA在蛋白质合成中的作用在生物体内，蛋白质是一种非常重要的生物分子，它们参与了几乎所有细胞的功能和结构。
蛋白质的合成过程依赖于核酸分子中的RNA，即核糖核酸（Ribonucleic Acid）。
RNA在蛋白质合成中扮演着重要的角色，包括mRNA、rRNA和tRNA三种类型的RNA。
下面将详细介绍RNA在蛋白质合成中的作用。
一、mRNAmRNA是通过基因转录（transcription）而产生的一种RNA分子。
在细胞中，DNA作为遗传信息的储存形式，通过转录被复制成mRNA。
mRNA分子在细胞核中被合成，然后通过核孔复合物进入胞质，成为蛋白质合成的模板。
在蛋白质合成过程中，mRNA起到了将DNA中的遗传信息转译为氨基酸序列的功能。
mRNA中的核苷酸序列（基因序列）被翻译为氨基酸序列，tRNA通过识别mRNA上的密码子（codon），将其配对的氨基酸带入到正在合成蛋白质的核糖体中。
二、rRNArRNA是一类结构稳定的RNA分子，它们主要组成了核糖体的主体部分。
核糖体是蛋白质合成的场所，其中包含一个大的蛋白质核心和rRNA分子。
rRNA在蛋白质合成中的作用是维持核糖体的结构和功能。
核糖体通过与mRNA相互作用，将mRNA上的密码子与tRNA上携带的氨基酸配对，从而将氨基酸按照正确的顺序连在一起合成蛋白质。
三、tRNAtRNA是转运RNA（Transfer RNA）的简称，它是一种较小、结构稳定的RNA分子。
tRNA分子的特殊结构使其能够与mRNA和氨基酸相互作用。
tRNA在蛋白质合成中的作用是将氨基酸从细胞质中的氨基酸库带到核糖体，然后按照mRNA上的密码子序列与mRNA配对。
tRNA具有特定的氨基酸结合位点和三个碱基的抗密码子部分，通过识别mRNA上的密码子，将与之配对的氨基酸带入核糖体，参与蛋白质的合成。
综上所述，RNA在蛋白质合成中发挥着重要的作用。
mRNA作为蛋白质合成的模板，将DNA中的遗传信息转译为氨基酸序列。
[课件]RNA与蛋白质的合成PPT
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4、DNA能不能到细胞质中去直接指导蛋白质 的合成？ DNA与蛋白质之间有无中间物质 充当信使呢？ RNA
5、细胞核内的遗 传物质DNA如何 指导细胞质中的 蛋白质合成呢？
通过转录、翻译的过程 DNA
蛋白质的合成
以RNA为媒介 控制
DNA与RNA的比较
DNA
结 构
RNA
双螺旋结构
脱氧核苷酸
磷酸
单链结构
信使RNA碱基数为1000×3=3000个 DNA分子碱基数为3000×2=6000个
练习题：
基因控制性状表现的主要途径是： （ ） A、RNA 蛋白质 （性状） B、 DNA 蛋白质（性状） C、RNA DNA 蛋白质（性状） D、DNA RNA 蛋白质（性状）
一条DNA分子上的某个基因有300个碱基 对，则它控制合成的蛋白质分子中含有 肽键的个数最多为： A、99个 B、100个 C、49个 D、50个
非编码区 编码区
非编码区 终止子
转录 终点
启动子
转录 起点
转录区
一条多肽链中有氨基酸 1000 个，则作为合成该多肽 模板的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子分别至少 要有碱基（ ） A、3000个和3000 B、1000个和2000个 C、2000个和4000个 D、3000个和6000个
A A U C A A U A G
mRNA
二、翻译
• 概念
– 以mRNA为模板，合成具有一定氨基 酸顺序的蛋白质的过程。
• 场所 –细胞质中的核糖体
翻译
场所： 细胞质中的核糖体
模板： mRNA
原料： 20种游离的氨基酸 原则：tRNA上的反密码子与mRNA的密
码子互补配对。A－U G－C
蛋白质合成的生物学过程从RNA到蛋白质
蛋白质合成的生物学过程从RNA到蛋白质蛋白质合成的生物学过程：从RNA到蛋白质蛋白质是细胞中最基本的分子，能够发挥众多生物学功能。
在细胞内，蛋白质的生产需要经历一个复杂的生物学过程，包括DNA转录成RNA、RNA翻译成蛋白质等多个步骤。
本文将介绍这个过程中的关键步骤及其作用，以及在细胞合成蛋白质时所需的重要分子。
1. DNA的转录在蛋白质的生产过程中，DNA是绝对的主角。
DNA中记录了细胞合成蛋白质所需的全部信息。
然而，由于DNA不能离开细胞核，所以需要将其信息“复制”到细胞质中。
这个过程就是DNA转录。
DNA转录的关键分子是RNA聚合酶。
当细胞需要合成某种蛋白质时，RNA聚合酶会在DNA上找到相应的序列，并沿着DNA模板合成一条RNA链。
这个RNA链被称为mRNA（messenger RNA），因为它会携带DNA信息到细胞质中，成为细胞合成蛋白质的模板。
在DNA转录过程中，还会有其他类型的RNA合成，如tRNA和rRNA。
它们分别是转运RNA和核糖体RNA，是合成蛋白质所需的重要辅助分子。
2. RNA的翻译当mRNA分子到达细胞质，细胞就开始了蛋白质合成的第二个阶段：RNA的翻译。
翻译是指将RNA序列翻译成氨基酸序列，进而合成成蛋白质分子的过程。
RNA的翻译需要依赖核糖体这个巨大而复杂的分子机器。
核糖体由rRNA和多种蛋白质组成，能够将RNA序列中所包含的信息转化为一条蛋白质链。
在这个过程中，不同的tRNA分子将不同的氨基酸带到核糖体中，并按照mRNA的序列编码将氨基酸连接起来。
当核糖体在mRNA序列末端读到一个“终止密码子”时，合成的蛋白质链就会停止。
3. 蛋白质的折叠和修饰一条刚刚合成出来的蛋白质链并不能发挥生物学功能。
它需要经过更多的微调才能正常工作。
这个过程被称为蛋白质的折叠和修饰。
蛋白质的折叠和修饰是非常复杂的过程，其中涉及到多种分子、酶、离子和分子机器。
但总的来说，这个过程的目标是将蛋白质链折叠成一个稳定、完整、具有功能的三维结构，以便于与其他分子相互作用。
蛋白质合成的步骤
蛋白质合成的步骤
蛋白质是生命体中最基本的分子之一，它们由氨基酸组成，通过蛋白质合成过程合成。
蛋白质合成的步骤包括：
1. 转录
蛋白质合成的第一步是转录，即将DNA中的基因信息转录成RNA。
这个过程由RNA聚合酶完成，它会在DNA上找到一个起始点，然后开始合成RNA。
RNA聚合酶会将RNA与DNA分离，然后将RNA与DNA互补配对，合成RNA链。
2. 剪切
在RNA合成完成后，需要对其进行剪切。
这个过程由剪切体完成，它会将RNA中的非编码区域剪切掉，只留下编码区域。
这个编码区域被称为外显子，它包含了蛋白质合成所需的信息。
3. 转运
转运是将RNA从细胞核中转移到细胞质中的过程。
这个过程由核孔蛋白完成，它会将RNA从核孔中运输到细胞质中。
4. 翻译
翻译是将RNA转化为蛋白质的过程。
这个过程由核糖体完成，它
会将RNA中的信息翻译成氨基酸序列。
核糖体会在RNA上找到一个起始点，然后开始翻译。
它会将氨基酸一个一个地加入到蛋白质链中，直到遇到终止密码子为止。
5. 折叠
折叠是蛋白质合成的最后一步，它是将蛋白质链折叠成特定的三维结构。
这个过程由分子伴侣完成，它会帮助蛋白质链正确地折叠成特定的结构。
如果蛋白质链没有正确地折叠，它可能会失去功能或者产生毒性。
蛋白质合成的步骤包括转录、剪切、转运、翻译和折叠。
这些步骤是相互关联的，每个步骤都非常重要，缺少任何一个步骤都会影响蛋白质的合成和功能。
RNA翻译与蛋白质合成
RNA翻译与蛋白质合成随着科学技术的发展，人们对于生物分子的研究也越来越深入。
RNA翻译与蛋白质合成是生物学中一个非常重要的过程，本文将深入探讨这一主题。
一、RNA介绍RNA，全名为核糖核酸（Ribonucleic Acid），是由核糖和核酸碱基组成的一类生物分子。
它与DNA（脱氧核糖核酸）一样都属于核酸类，但两者在结构和功能上有所区别。
二、蛋白质合成的基本步骤蛋白质合成是RNA翻译的核心过程，它分为三个阶段：转录（Transcription）、剪接（Splicing）、翻译（Translation）。
2.1 转录转录是指在细胞核内，由DNA合成RNA的过程。
具体来说，RNA 聚合酶将DNA上的一段基因信息拷贝成RNA，这个过程可以分为启动、延伸和终止三个步骤。
启动时，RNA聚合酶结合到基因的启动子上，将DNA的双链解开，开始合成RNA。
延伸时，RNA聚合酶沿着DNA模板链逐渐合成RNA。
终止时，RNA聚合酶遇到与DNA模板链上的终止子序列相对应的终止子时停止合成，最终释放RNA分子。
2.2 剪接转录产生的RNA称为前体mRNA（pre-mRNA），在进入细胞质之前需要进行剪接。
剪接是指在前体mRNA中切除非编码序列（Intron），保留编码序列（Exon）的过程。
这样做的目的是将编码氨基酸序列连接起来，形成成熟的mRNA分子。
2.3 翻译翻译是将mRNA上的信息转化为蛋白质的过程，在细胞质的核糖体中进行。
翻译分为三个阶段：起始、延伸和终止。
起始时，核糖体结合到mRNA的起始密码子上，tRNA携带着氨基酸与起始密码子配对，形成蛋白质的起始部分。
延伸时，核糖体不断读取mRNA上的密码子，tRNA通过反复与mRNA上的密码子互相配对，逐渐合成蛋白质链。
延伸过程中，已经连接在链上的氨基酸与新到来的氨基酸通过肽键连接在一起。
终止时，核糖体在遇到停止密码子时，停止读取mRNA，蛋白质合成过程结束。
三、RNA翻译过程中的重要分子在RNA翻译与蛋白质合成的过程中，有多个重要分子发挥重要作用。
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2. 转录延长
• 核心酶沿模板链3´→5´滑动，催化与模 板碱基配对结合的相邻NTP之间以磷酸 二酯键相连，RNA链沿5´→3´延长。
• 转录泡随核心酶滑动而移动，生成的 RNA与DNA模板形成约12bp杂化双链， 过长的RNA脱离模板链，伸出转录泡外。
3. 转录终止
转录到终止信号时,酶停止滑动,转录终止。
鹅膏蕈碱
耐受
极敏感
利福平 亚细胞定位
分子量
不敏感 核仁
550KD
不敏感 核质
600KD
不敏感 核质
600KD
（二）转录单位：
真核生物的一个转录单位就是一个基因， 有一个结构基因和相应的顺式调控元件组 成（详见基因组的结构和功能，基因表达 调控两章）
1.转录的起始
参与RNA polⅡ转录的TFⅡ 转录因子 TFⅡA TFⅡB 分子量 12，19，35 33 功能 稳定TFⅡD结合 促进polⅡ结合
（转录）
一、 原核生物RNA的合成
转录（transcription）：指在RNA聚合酶 催化下，以DNA为模板，NTP为原料，合成 RNA的过程。 （一）转录模板
• 模板链（template strand） •编码链（coding strand）
编码链
5´ ……GCAGTACATGTC……..3´ 3´ ……c g t c a t g t a c a g ……..5´
3.终止：
●
mRNA3´端转录出AAUAAA及富GU序 列后，在AAUAAA后约11～13b的修饰 点（processing）被切断，游离的 mRNA戴帽、加尾。
•螺旋酶使在AAUAAA后继续转录出的 RNA脱离模板链，转录终止，RNA polⅡ 脱落，该RNA被RNase水解。
（三）真核生物的转录后修饰
TFⅡD
TFⅡE TFⅡF TFII H
38
57(α )34(β ) 30，74
辨认TATA盒
ATPase 解旋酶 蛋白激酶活性
F A D TATA B
H E
ห้องสมุดไป่ตู้DNA
RNA polⅡ TFⅡE
TATA
TFⅡD TFⅡA TFⅡB polⅡ/ TFⅡF
PIC
TF IIH
2.延长：
除转录和翻译是两个时空进行外， 与原核生物大致相似。
• α亚基： 决定那些基因被转录。 • β亚基： 催化与模板配对的相邻NTP 以3´, 5´-磷酸二酯键相连。 • β´亚基：促进酶与模板链结合，并使 DNA双链打开。 ( 核心酶： 催化RNA链的延长，参与整个过程。) • σ亚基： 辨认转录起始位点，并与核心酶 结合成全酶启动转录。
3.特点
• 催化时需要Mg2+和Mn2+ • 无外切酶活性，无校对功能，错误率10-6 。
2.tRNA的转录后加工
（1）tRNA前体的剪接。 （2）添加或修复3，CCA序列。 （3）化学修饰：
（3）剪接（splicing）（核内）
• 外显子(exon) • 内含子(intron)
剪接：
• hnRNA剪切内含子，拼接外显子，连接为成 熟mRNA的过程。
• 剪接部位为内含子末端的特定序列
5´-GU· · · · · · · AG-3´
• 套索的形成及剪除机制——二次磷酸酯转 移
• snRNA(small nuclear RNA) 100－300bp的 核内小RNA. 已发现U1、U2、U4、U5、U6 • 剪接体 ：snRNA和核内蛋白质构成的小分子
（三）原核生物的转录过程 1. 转录起始 σ识别起始位点，RNApol全酶解开双链 DNA10～20bp形成转录空泡。
´
TTGACA +1 +20
-35
原核生物的RNA聚合酶全酶及其在转录起始区的结合 DNA双链以打开，因子尚未脱落
• 全酶催化与模板配对结合的头两个NTP （GTP多见，或ATP）以磷酸二酯键相 连成5´pppGpN-OH3´，转录泡变为转录 起始复合物。RNApol(2´)-DNApppGpN-OH。 • σ因子脱落，核心酶变构，与模板链结合 变松，沿 DNA滑动。
遗传信息的表达
（RNA及蛋白质生物合成）
遗传信息的表达（即基因表达）：
是指生物基因组中结构基因所携带 的遗传信息经过转录、翻译等一系列 过程，合成特定的蛋白质，进而发挥 其特定的生物学功能和生物学效应的 全过程。但对于rRNA、tRNA编码基因 来说，基因表达就是转录生成RNA的过 程。
第一节
RNA的生物合成
1.mRNA前体的加工
hnRNA（ 核内不均一RNA）： mRNA 前体经加工修饰后成为成熟的mRNA。
（1） 5´末端加帽（核内）
• 5´末端帽子 m7GpppG的生成
（2） 3´末端加尾（核内）
• 转录终止时在修饰点切除多余的RNA。
• 在polyA聚合酶催化下，以ATP为原料在修饰点 后逐个加上AMP形成polyA尾(100～200b)。
DNA
模板链
5´ …… GCAGUACAUGUC..…..3´
转录
RNA
翻译
N ……Ala .Val . His . Val……C 肽
（二）原核生物RNA聚合酶（DNA-dependent RNA polymerase，RNA-pol，DDRP ）（1种） 1.组成 • 全酶： 2´ （核心酶 + ） • 核心酶 ： 2´ 2.作用
（1）非依赖因
子的终止 • GC区形成发卡 结构，聚U区 配对不稳定， 使RNA释放。
（2）依赖因子的终止
• 当RNA聚合酶移动至终止子部位时， 因子与其结合，并发 挥ATP酶和解链酶活性，使RNA与DNA分离，转录过程终止。
二 、真核生物RNA的生物合成
（一）真核生物RNA聚合酶
种类 转录产物 I 45S-rRNA II hnRNA III 5S-rRNA tRNA snRNA 中度敏感
核糖核蛋白体（snRNP), 能结合hnRNA内含子 区段，使内含子弯曲，3´和5´靠近，利于剪接。
（4）甲基化
甲基化发生在剪接之前，在非编码区分子含1~2个m6A。
（5）RNA编辑（RNA editing）
遗传信息在mRNA水平上的改变过程，称为RNA编辑。 某些mRNA的核苷酸序列，在生成转录产物后还需插 入、删除或取代一些核苷酸残基，方能生成具有正确 翻译功能的模板。