遗传信息的传递与表达ppt课件
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遗传信息的传递PPT课件
反应分两步进行：
A + 氨 T 基 酸 + P 酶 M 2+ g 氨 酰 - A M P - 酶 复 合 物 + PP
氨 酰 - A M P - 酶 复 合 物 + t R N A 氨 酰 - t R N A + A P + 酶 M
47
48
2.肽链合成的起始
以原核生物为例： ①起始密码子：AUG ②起始复合物的形成：70S起始复合物
此外，还有用于起始和延伸的各种蛋白质因子结合的部 位。
38
• 核糖体有三个tRNA结合位点： 氨酰-tRNA进入A位（除用于起始的那个） 肽酰-tRNA和起始氨酰-tRNA进入P位 去氨酰-tRNA通过E位脱出
39
原核细胞70S核糖体的A位、P位及 mRNA结合部位示意图
肽酰基位
氨酰基位点（A
点（P位）
核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称 为一个密码子或三联体密码子。 ✓64组密码子中，有三组密码子不编码任何氨基酸，而是多肽 链合成的终止密码子：UAG （效率低）、UAA（效率高）、 UGA （效率中）； ✓AUG (Met)和GUG （Val)可兼作起始密 码子——兼职性
4
5
2、密码子的简并性：
由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现 象称为简并（degeneracy）;对应于同一氨基酸 的不同密码子称为同义密码子（synonymous codon ）。
61种氨基酸编码密码子中，除甲硫氨酸 (AUG)和色氨酸(UGG)只有1个密码子外，其余 均有1个以上的密码子。
密码的简并性可以减少有害突变 。
6
Amino acids have 1-6 codons each
A + 氨 T 基 酸 + P 酶 M 2+ g 氨 酰 - A M P - 酶 复 合 物 + PP
氨 酰 - A M P - 酶 复 合 物 + t R N A 氨 酰 - t R N A + A P + 酶 M
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2.肽链合成的起始
以原核生物为例： ①起始密码子：AUG ②起始复合物的形成：70S起始复合物
此外，还有用于起始和延伸的各种蛋白质因子结合的部 位。
38
• 核糖体有三个tRNA结合位点： 氨酰-tRNA进入A位（除用于起始的那个） 肽酰-tRNA和起始氨酰-tRNA进入P位 去氨酰-tRNA通过E位脱出
39
原核细胞70S核糖体的A位、P位及 mRNA结合部位示意图
肽酰基位
氨酰基位点（A
点（P位）
核苷酸编码蛋白质多肽链中的一个氨基酸，这三个核苷酸就称 为一个密码子或三联体密码子。 ✓64组密码子中，有三组密码子不编码任何氨基酸，而是多肽 链合成的终止密码子：UAG （效率低）、UAA（效率高）、 UGA （效率中）； ✓AUG (Met)和GUG （Val)可兼作起始密 码子——兼职性
4
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2、密码子的简并性：
由一种以上密码子编码同一个 氨基酸的现 象称为简并（degeneracy）;对应于同一氨基酸 的不同密码子称为同义密码子（synonymous codon ）。
61种氨基酸编码密码子中，除甲硫氨酸 (AUG)和色氨酸(UGG)只有1个密码子外，其余 均有1个以上的密码子。
密码的简并性可以减少有害突变 。
6
Amino acids have 1-6 codons each
细胞生物学课件遗传信息的传递及其调控
（一） 转录起始复合物的形成 标志转录开始
转录起始复合物：RNA聚合酶（全酶） ﹑DNA链和新链前两个核苷酸。
转录的起始
（二） 转录空泡是转录延伸阶段 的主要形式
信使RNA
DNA
DNA
转录空泡示意图
（三）原核生物的转录终止包 括两种方式
1.依赖ρ因子的转录终止 2.非依赖ρ因子的转录终止
ρ因子参与的转 RNA的发卡结构
一、基因
➢ 基因（gene）：核酸中储存遗传信 息的遗传单位，是储存有功能的蛋 白质多肽链或RNA序列信息及表达 这些信息所必须的全部核苷酸序列。
➢基因组 (genome)：是携带有细胞或 生物体的一整套遗传指令的核酸量。
原核细胞的基因：
➢编码区: 能够转录为相应的mRNA， 进而指导蛋白质的合成的基因区段。
不对称转录
（二） RNA聚合酶是基因 转录的关键酶
大肠杆菌RNA聚合酶组分和功能
亚基
数 目
分子量
功能
α2 2 36512 决定转录的特异性 β 1 150618 与转录全过程有关
β′ 1 155613 结合DNA模板
δ 1 70263 辨认起始点
真核生物的RNA聚合酶
种类 细胞内定位
转录产物
RNA聚合酶Ⅰ 核仁
中心法则
第二节 基因转录和转 录后加工
一﹑转录过程需要多因素参与 二﹑基因转录过程的三个阶段 三﹑初级转录产物经过转录后
加工才具有活性
一﹑转录过程需要诸多因 素参与
(一) DNA链是基因转录的模板 （二） RNA聚合酶是基因转录的 关键酶 （三）DNA模板上启动子是控制 转录的关键部位
转录（transcription）：以DNA为 模板，RNA聚合酶催化合成RNA 分子的过程。转录的实质就是将 DNA的遗传信息传递给RNA分子。
人教版教学课件遗传信息的传递与表达
遗传信息的传递与表达
遗 传 传进根每 递行据条 信 遗半碱单 息 传保基链 的 信留互都 传 息复补作 递 制配为 对模 : 板 DNA 的 复 制
真核生物的有丝分裂：新细胞的产生
转录
翻译
遗 传 信 息 的 转 录 与 翻 译
遗传信息的转录
• 在真核细胞细胞中， RNA是在细胞核 中，以DNA的一条链为模板合成的， 这一过程称为转录（transcription）。 • 转录产物为三类RNA： tRNA、rRNA和mRNA。在rRNA与 tRNA的辅助下，mRNA所携带的信息 将被翻译成蛋白质。
A-U C-G U-A G-C 多肽链
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
遗传信息的翻译
• 游离在细胞质中的各种氨基酸， 就以mRNA为模板合成具有一定氨 基酸顺序的蛋白质，这一过程叫 做翻译（translation）。 • 以碱基排列顺序储存的遗传信息 是怎样被翻译成蛋白质中井井有 条的氨基酸序列呢？
翻译的过程
每个tRNA 带有特定反密码子 还带有对应的氨基酸
mRNA上密码子与tRNA上反密码子互补配对
两种核酸 的区别： DNA： 脱氧核糖 胸腺嘧啶 （T） RNA： 核糖 尿嘧啶 （U）
DNA
RNA聚合酶 与 mRNA转录
编码链
密码子p65
模板链
像折 三叠 叶后 草 的 叶 形
氨基酸 结合位点
转 运 R N A
三维形态
反密码子 反密码子
t R N A
核 糖 体 R N A r R N A
基因表达 过程 （总结）
完成《学习与评价》p53-8
复制 场所 模板 细胞核 转录 细胞核 翻译 细胞质 （核糖体） mRNA
DNA的 DNA的 两条链 一条链 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
遗 传 传进根每 递行据条 信 遗半碱单 息 传保基链 的 信留互都 传 息复补作 递 制配为 对模 : 板 DNA 的 复 制
真核生物的有丝分裂：新细胞的产生
转录
翻译
遗 传 信 息 的 转 录 与 翻 译
遗传信息的转录
• 在真核细胞细胞中， RNA是在细胞核 中，以DNA的一条链为模板合成的， 这一过程称为转录（transcription）。 • 转录产物为三类RNA： tRNA、rRNA和mRNA。在rRNA与 tRNA的辅助下，mRNA所携带的信息 将被翻译成蛋白质。
A-U C-G U-A G-C 多肽链
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
遗传信息的翻译
• 游离在细胞质中的各种氨基酸， 就以mRNA为模板合成具有一定氨 基酸顺序的蛋白质，这一过程叫 做翻译（translation）。 • 以碱基排列顺序储存的遗传信息 是怎样被翻译成蛋白质中井井有 条的氨基酸序列呢？
翻译的过程
每个tRNA 带有特定反密码子 还带有对应的氨基酸
mRNA上密码子与tRNA上反密码子互补配对
两种核酸 的区别： DNA： 脱氧核糖 胸腺嘧啶 （T） RNA： 核糖 尿嘧啶 （U）
DNA
RNA聚合酶 与 mRNA转录
编码链
密码子p65
模板链
像折 三叠 叶后 草 的 叶 形
氨基酸 结合位点
转 运 R N A
三维形态
反密码子 反密码子
t R N A
核 糖 体 R N A r R N A
基因表达 过程 （总结）
完成《学习与评价》p53-8
复制 场所 模板 细胞核 转录 细胞核 翻译 细胞质 （核糖体） mRNA
DNA的 DNA的 两条链 一条链 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
遗传信息的传递与表达(全)
1、氨基酸的活化，形成 氨酰 –tRNA
“氨酰-tRNA合成酶”
①氨基酸 + ATP 氨酰-AMP-酶 + PPi ②氨酰-AMP-酶 + tRNA 氨酰-tRNA + AMP + 酶
2、肽链合成的起始
①起始氨基酸 及 起始氨酰-tRNA的合成: E.Coli等原核生物(Prok)为fMet(甲酰甲 硫氨酸)及fMet-tRNAf ②mRNA链上起始信号 (即起始密码子 AUG) 的识别 ③起始复合物 (核糖体+mRNA+起始氨 酰-tRNA) 的形成
2、 真核生物DNA复制的终止 端粒（telomeres）是真核细胞染色体末端所 特有的结构，一段DNA序列与蛋白质形成的 一种复合体。 功能： ⑴保证线性DNA的完整复制 ⑵保护染色体末端 ⑶决定细胞寿命（端粒的截短或丢失是细胞衰 老和老化的重要原因），胚系细胞含端粒酶， 体细胞不表达端粒酶。
端粒酶含有RNA和蛋白质（起DNA聚合酶的 作用）两种组分，RNA分子约159bp，含有 多 个 CyAx 重 复 序 列 ， RNA 分 子 用 作 端 粒 TxGy链合成的模板。 端粒酶是一种反转录酶，它只合成与酶自身的 RNA模板互补的DNA片段。
3、 复制终止后DNA的加工
进行修饰，防止降解
DNA损伤(DNA突变)
1、点突变 2、插入、缺失(移码突变) 3、链断裂、两链交联
DNA修复
错配修复：通过Dam甲基化酶修复复 制过程中的错配。 直接修复：光复活作用和鸟嘌呤修复 切除修复：在复制前对错误碱基进行 切除，然后互补合成缺口片段 重组修复：在复制后利用另一模板链 进行重组，互补合成缺口片段 SOS修复：修复大面积的损伤，会导 致错误碱基，但能增加存活率
遗传信息的传递和表达
遗传信息的变异是生物进化的基础，也是生物多 样性的来源之一。
基因突变及其影响
• 基因突变是指DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失，导致基因结构发生改变。 • 基因突变可产生新的基因型和表现型，对生物体的生长、发育和繁殖等产生影响。 • 大多数基因突变对生物体是不利的，但也有一些基因突变是有利的或中性的。 • 基因突变在生物进化中起着重要作用，是生物多样性的重要来源之一。同时，基因突变也为生物育种和基因工
转录后加工
包括5'端加帽、3'端加尾以及剪 接等过程，形成成熟的mRNA 。
翻译过程：从RNA到蛋白质合成
翻译起始
核糖体与mRNA结合，识别起始密码 子并开始翻译。
翻译延伸
核糖体沿mRNA移动，催化tRNA携 带的氨基酸缩合成肽链。
翻译终止
遇到终止密码子时，核糖体停止工作 并释放合成的肽链。
翻译后修饰
CRISPR-Cas9系统的应用
在基因功能研究、疾病模型构建、基因治疗以及农作物遗传改良等方面有广泛应用。
CRISPR-Cas9系统的发展趋势
随着基因编辑技术的不断发展，CRISPR-Cas9系统将更加精准、高效和安全，为生命科学研究和应用带来 更多可能性。
06
挑战与展望：未来遗 传信息传递和表达研 究趋势
染色质重塑
包括microRNA、lncRNA等，它们可以通 过与靶mRNA结合或招募调控蛋白来影响 基因表达。
通过改变染色质的结构和位置，使基因易于 或难以被转录因子和RNA聚合酶接近，从 而影响基因表达。
04
遗传信息传递和表达 异常与疾病关系
基因突变导致遗传性疾病发生机制
01
02
03
点突变
单个或少量碱基对替换、 插入或缺失，导致基因编 码错误和蛋白质功能异常 。
基因突变及其影响
• 基因突变是指DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失，导致基因结构发生改变。 • 基因突变可产生新的基因型和表现型，对生物体的生长、发育和繁殖等产生影响。 • 大多数基因突变对生物体是不利的，但也有一些基因突变是有利的或中性的。 • 基因突变在生物进化中起着重要作用，是生物多样性的重要来源之一。同时，基因突变也为生物育种和基因工
转录后加工
包括5'端加帽、3'端加尾以及剪 接等过程，形成成熟的mRNA 。
翻译过程：从RNA到蛋白质合成
翻译起始
核糖体与mRNA结合，识别起始密码 子并开始翻译。
翻译延伸
核糖体沿mRNA移动，催化tRNA携 带的氨基酸缩合成肽链。
翻译终止
遇到终止密码子时，核糖体停止工作 并释放合成的肽链。
翻译后修饰
CRISPR-Cas9系统的应用
在基因功能研究、疾病模型构建、基因治疗以及农作物遗传改良等方面有广泛应用。
CRISPR-Cas9系统的发展趋势
随着基因编辑技术的不断发展，CRISPR-Cas9系统将更加精准、高效和安全，为生命科学研究和应用带来 更多可能性。
06
挑战与展望：未来遗 传信息传递和表达研 究趋势
染色质重塑
包括microRNA、lncRNA等，它们可以通 过与靶mRNA结合或招募调控蛋白来影响 基因表达。
通过改变染色质的结构和位置，使基因易于 或难以被转录因子和RNA聚合酶接近，从 而影响基因表达。
04
遗传信息传递和表达 异常与疾病关系
基因突变导致遗传性疾病发生机制
01
02
03
点突变
单个或少量碱基对替换、 插入或缺失，导致基因编 码错误和蛋白质功能异常 。
遗传信息流动中心法则.pptx
基因上的（核苷酸）碱基数目： 51×6=306
mRNA上的碱基数目： 51×3=153
蛋白质上氨基酸的数目：
51
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3、已知某蛋白质的特点如下： 甘基酸 谷基酸 苏基酸 组基酸
能否推知出控制该蛋白质基因的碱基序列？ 为什么？
不能 因为:一种氨基酸可以有一个以上的密码子
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1、下面DNA片段是某基因，如果该基因用 甲链转录，该基因控制的蛋白质的氨基酸 构成特点是怎样的？
甲 AA A G CTTC TT TC 乙 T T T C GAAGAAAG
该蛋白质的氨基酸种类、数量和排列顺序如下 苯丙氨酸 精氨酸 精氨酸 赖氨酸
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2、已知某种蛋白质有51个氨基酸构成，那么直接控制其合成的mRNA上至 少含有多少个碱基？控制该蛋白质的基因至少由多少个脱氧核苷酸构成？
4、基因在复制等过程中会发生变异，有 的可以改变某个碱基（如，A变为T等）， 有的可以插入一个或丢失一个碱基。你认 为哪种变化对生物影响更大？为什么？
答：后者对生物影响大。因为，基因中插 入或丢失一个碱基，可完全改变该基因的 遗传信息，使蛋白质完全改变。
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感谢您的观看！
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译翻
tRNA反 密码子
苯
脯
甲
肽链
苯
脯
甲
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CGU
丙 丙
遗传信息的流动（传递）方式
中心法则
复制
转录
DNA
逆转录
复制
RNA
翻译
蛋白质
问题：基因控制了蛋白质的合成，怎么就控制了生物的性状呢？
遗传信息的传递和表达
mRNA在细胞核中合成 A A T C A A T A G DNA 细胞核 U U A G A U A U C
mRNA
核孔
细胞质
mRNA通过核孔进入细胞质 细胞核 A A T C A A T A G
U U A G A U A U C 细胞质 mRNA
基因
控制
蛋白质合成
碱基4种
决定
氨基酸20种
1个碱基决定1种氨基酸 2个碱基决定1种氨基酸 3个碱基决定1种氨基酸
密码子
密码子
密码子
密码子
U U A G AU AUC mRNA
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基
亮氨酸
天门冬 酰胺
氨基酸
转运 RNA （tRNA)
异亮氨 酸
A AU
CUA
UAG
亮氨酸
天门 冬氨酸
异亮氨酸
A AU CU A UAG
反密码子
翻译
在细胞质中,以mRNA为模板, 合成具有一定氨基酸顺序的 蛋白质的过程.
基因控制蛋白质的合成
转录
在细胞核内，以DNA的一条链为模 板，按照碱基互补配对的原则合 成RNA的过程。
转录的条件
场所：细胞核 模板：DNA的一条链 原料：游离的核糖核苷酸 产物：mRNA 原则：碱基互补配对
作用:
通过转录，DNA所蕴含的遗传信 息被正确地传递到RNA分子中— —mRNA（信使RNA）。
“—AUC ACC CAA UCG UAU AGA UGA—”是以某DNA片段 上的一条链为模板合成的一条mRNA，问： （1）模板DNA的互补链其碱基序列是？ （2）合成的肽链其氨基酸的序列是？
中心法则
DNA 转录 RNA
遗传学(全套课件752P)ppt课件
遗传学(全套课件752P)ppt课件目录•遗传学基本概念与原理•基因突变与修复•基因重组与染色体变异•遗传规律与遗传图谱分析•分子遗传学技术与应用•细胞遗传学技术与应用CONTENTSCHAPTER01遗传学基本概念与原理遗传学定义及研究领域遗传学定义研究生物遗传信息传递、表达和调控的科学。
研究领域包括基因结构、功能、表达调控，基因突变、重组、进化，以及遗传与发育、免疫、疾病等方面的关系。
遗传物质基础：DNA与RNADNA脱氧核糖核酸，是生物体主要的遗传物质，由碱基、磷酸和脱氧核糖组成。
RNA核糖核酸，在蛋白质合成过程中起重要作用，由碱基、磷酸和核糖组成。
遗传信息传递过程DNA复制在细胞分裂间期进行，以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
转录以DNA为模板合成RNA的过程，发生在细胞核或细胞质中。
翻译以mRNA为模板合成蛋白质的过程，发生在细胞质中的核糖体上。
基因表达调控机制基因表达基因携带的遗传信息通过转录、翻译等过程转变为具有生物活性的蛋白质分子的过程。
调控机制包括转录水平调控（如转录因子、启动子等）、转录后水平调控（如RNA剪接、修饰等）和翻译水平调控（如蛋白质磷酸化、去磷酸化等）。
这些调控机制使得生物体能够适应不同的环境条件并维持正常的生理功能。
CHAPTER02基因突变与修复点突变包括碱基替换、插入和缺失。
染色体畸变包括染色体结构变异和数目变异。
03生物因素如某些病毒和细菌。
01物理因素如紫外线、X 射线等。
02化学因素如亚硝酸、碱基类似物等。
直接修复切除修复重组修复SOS 修复DNA 损伤修复机制01020304针对某些特定类型的DNA 损伤，通过特定的酶直接进行修复。
通过核酸内切酶将损伤部位切除，再利用DNA 聚合酶和连接酶进行修复。
在复制过程中，当遇到无法直接修复的DNA 损伤时，可通过重组机制进行修复。
当DNA 受到严重损伤时，细胞会启动SOS 修复机制，通过易错复制方式快速完成复制过程。
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46
模板，按照 碱基互补配对原则，游
3
8 离的核苷酸碱基与DNA 模板 链上
的碱基配对，并通过磷酸二酯键聚
5
合成与该片段DNA 相对应的RNA分子。
在真核生物中，细胞核内转录而来
转录 7
的RNA 产物经过 加工才能成为成
熟的mRNA，然后转移到细胞 质 中，
用于蛋白质合成。
.
.
请列表比较复制、转录和翻译
遗传信息的传递与表达
（学业考试复习课）
.
.
一个细胞中的荧光基因是如何传递到各体细胞呢？
细胞中荧光基因又是如何表达成荧光蛋白的呢？
.
转图录一
翻图二译
复图制三
2 1
DNA复制
.
转录时，当 RNA聚合酶与DNA 分
子的某一 启动 部位相结合时，包
括一个或者几个基因的DNA 片段的
双螺旋解开，以其中的 一 条链为
思考：各种生物的遗传信息传递方向是一样的吗？
请说出下列生物或细胞能进行哪些过程？（用序号表示）
豌豆 HIV病毒 烟草花叶病毒 大肠杆菌 根尖分生区细胞 叶肉细胞 兔的成熟的红细胞
1、2、3 5、1、2、3
4、3
1、2、3 1、2、3
2、3 3
.
2014年浙江省普通高中学业水平考试生物卷第34题
34．下图为中心法则的示意图。下列叙述错误的是
GCG GCG ATG GGA AAT CTC AAT GTT ACA CTG 甲链
CGC CGC TAC CCT TTA GAG TTA CAA TGT GAC 乙链 （1）转录时是以哪条链为编码链？ 甲链
（2）若由此荧光基因转录形成的信使RNA的碱基排列顺 序为：G-C-G-A-U-G-G-G-A-A-‥ ‥（704个碱基 ）‥ ‥C-U-CU-A-G-A-U-C-U，则荧光蛋白所含的氨基酸有几个？ 238
比较项目
复制
转录
翻译
.
DNA复制
图翻三 译
思考
转录
1、遗传信息、密码子、反密码子 分别位于哪个分子上？
2、分别说出三幅图中复制、转录 和翻译的方向？
3、上述三项生理过程在原核生物 与真核生物均有吗？有何差异？
.
遗传信息表达示意图（局部）
真核细胞
原核细胞
.
ห้องสมุดไป่ตู้
假设荧光基因的部分序列（含起始密码信息）如下图所示。 （已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子）
含15N的培养基中培养，第一次分裂形成的1个子
细胞中含15N的染色体数目是 C
A．0
B．n
C．2n
D．4n
.
（3）若该DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有a个，则此
DNA复制5次共需要几个胞嘧啶？
31（m-a）
（4）此DNA片段放在含15N的培养液中复制两代，子代中 含15N的DNA片段占多少？ 100%
（5）若在复制时乙链上的CAA突变为CAG，则一定不能 合成荧光蛋白了吗？ 缬氨酸的.密码子为GUU、GUC、GUG、GUA
② ① DNA
RNA ③ 蛋白质
C
④
A．①表示DNA复制，需要DNA聚合酶参与 B．②表示转录，需要RNA聚合酶参与 C．③表示翻译，需要蛋白酶参与 D．④表示逆转录，需要逆转录酶参与
.
2014年浙江省普通高中学业水平考试生物卷第29题
29．某生物的体细胞中有2n条染色体。该生物的
体细胞在含15N的培养基中培养多代后，移到不