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电影《侏罗纪公园》中恐龙复活的场景
讨论
电影中的科学家是如何使已灭绝的恐龙复活的？
第一节 基因指导蛋白质的合成
1.基因如何指导蛋白质的合成？
2.中心法则是如何描述遗传信息的传递规律的？
3.几乎所有生物共用同一套密码子的基本事实，给我们什么启示？
核糖体
DNA
蛋白质
核孔
实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
DNA(基因）
主要存在于细胞核中
蛋白质的合成
在细胞质中的核糖体上进行
信使
信使
1.DNA主要存在在哪里？
2.蛋白质在哪里合成的？
核糖体
DNA
蛋白质
信使
资料1： 1955年，戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
资料2：1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。
RNA充当了DNA的信使
一、RNA
1.RNA的全称：
2.RNA的基本单位：
腺嘌呤核糖核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
尿嘧啶核糖核苷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸
3.RNA与DNA的区别：
①组成部分 ②空间结构 ③分布位置
1、大肠杆菌的DNA与基因
一、RNA
(1)它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基( C、G、A、U )共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。
(2)RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
(3)RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
4.RNA适于作DNA的信使的原因
5.RNA的种类及功能
①作为某些病毒的遗传物质
②某些RNA具有催化作用（酶）
1、大肠杆菌的DNA与基因
练习
1.下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是(　　)
A．原核细胞中既含有DNA也含有RNA
B．两者的物质组成和空间结构有所不同
C．mRNA和tRNA都为单链且不含氢键
D．DNA分子的结构稳定性大于RNA分子
C
2.如图所示过程中涉及的碱基种类和核苷酸种类分别是(　　)
A．6、2　　　B．5、6　　　C．5、8　　　D．8、2
B
二、遗传信息的转录
5.过程：
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
RNA聚合酶
1 解旋
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
4 释放
3 连接
2 配对
二、遗传信息的转录
★写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列
★写出b链对应的a链的碱基序列
DNA双链片段 a链
b链 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
(1)转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？
(2)转录时，DNA链完全解开么？ DNA的两条链都可作为模板链么？
6.特点：
二、遗传信息的转录
(3)转录是转录整个DNA么？
(4)一个DNA分子中某个基因转录时，其他基因是否一定也在进行转录？
7.原则：
8.结果：
二、遗传信息的转录
DNA复制 转录
时间
场所 解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A-T、 T—A、C—G 、 G—C
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
DNA复制和转录的比较
练习
1.下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是(　　)
A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右
B．图中RNA与a链碱基互补
C．图示RNA—DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对
D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量
A
练习
2.对于图示，说法不正确的有(　　)
①表示DNA复制过程　 ②表示DNA转录过程　③图中共有5种碱基　④图中共有8种核苷酸　⑤图中共有5种核苷酸　⑥图中的A均代表同一种核苷酸
A．①②③　　　 B．②③⑤
C．②③④ D．①⑤⑥
D
二、遗传信息的转录
1.已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（ ）
A、12 B、18 C、24 D、30
D
2.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%
B
蛋白质
mRNA
转录
（碱基）
（氨基酸）
DNA
翻译
问题 1 ： mRNA 的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
问题 2 ：游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到核糖体的？
问题 3 ：遗传信息的传递有什么规律？
三、遗传信息的翻译
1、mRNA 的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
1954年，美籍理论物理学家伽莫夫（G·Gamow）数学推理
(1)如果一个碱基决定一种氨基酸：
41 = 4
(2)如果两个碱基决定一种氨基酸：
A
AA
AU
AC
AG
U
UA
UU
UC
UG
C
CA
CU
CC
CG
G
GA
GU
GC
GG
4×4=16
三、遗传信息的翻译
三、遗传信息的翻译
(3)如果三个碱基决定一种氨基酸：
AA
AU
AC
AG
AUA
AUU
AUC
AUG
1、mRNA 的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
4×4×4=64
三、遗传信息的翻译
1、mRNA 的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
三、遗传信息的翻译
1、mRNA 的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
三、遗传信息的翻译
密码子
密码子
密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子：mRNA上三个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子
1、mRNA 的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
三、遗传信息的翻译
表 4—1“21 种氨基酸的密码子表”
终止密码子： 、 、_____
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） ______（缬氨酸、甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子_____种或_____种
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
61
UAG
62
特殊密码子说明：
①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。
②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
三、遗传信息的翻译
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
2.密码子的简并性
3.密码子的通用性
一种密码子决定一种氨基酸。
1.密码子的专一性
三、遗传信息的翻译
U A C
甲硫
tRNA
（转运RNA）
氨基酸
反密码子
密码子
G
G
C
5’
3’
tRNA的形态和功能
单链RNA，三叶草形局部形成碱基对
结合氨基酸的部位
反密码子
你能据此说出该tRNA转运的氨基酸
丙氨酸
每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸，但1种氨基酸可由一或多种tRNA携带
2.游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到核糖体的？
G
G
U
组氨酸
mRNA 与核糖体结合
位点1
位点2
C
A
U
甲硫氨酸
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
tRNA上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对
位点1
位点2
C
A
U
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
C
A
U
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
A
G
U
异亮氨酸
两个氨基酸分子脱水缩合
肽键
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
C
A
U
C
A
U
甲硫氨酸
天门冬酰氨
A
G
U
异亮氨酸
C
C
C
A
C
G
U
G
A
U
U
A
tRNA离开后，可转运新的氨基酸
C
A
U
甲硫氨酸
组氨酸
A
G
U
异亮氨酸
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
G
G
G
脯氨酸
G
G
U
A
U
G
G
G
U
A
U
G
A
G
U
U
C
C
C
三、遗传信息的翻译
同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。
（7）同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA和rRNA的种类相同吗？
细胞核中转录形成的RNA通过______进入细胞质中，穿过___层膜，_______消耗能量
核孔
0
需要
三、遗传信息的翻译
一个mRNA分子同时结合多个核糖体
生物学意义：
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
多聚核糖体：
注意：多个核糖体翻译的是同一条mRNA，得到的是同一种多肽链。
如何加快翻译的速度？
→多个核糖体同时进行翻译
翻译的方向
三、遗传信息的翻译
三、遗传信息的翻译
真核细胞、原核细胞基因表达差异
你从图中看出了二者的区别吗？
核基因先转录后翻译
边转录边翻译
为什么会是这样呢？
原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译
三、遗传信息的翻译
转录和翻译的比较
比较项目 转录 翻译
场 所
模 板
酶
能 量 原 料
产 物
碱基配对
主要在细胞核
细胞质
DNA的一条链
mRNA
RNA聚合酶
多种酶
ATP
mRNA
多肽链
A-U T-A
G-C C-G
A-U U-A
G-C C-G
4种核糖核苷酸
氨基酸
三、遗传信息的翻译
A—C—U—G—G—A—U—C —U
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
mRNA
转录
翻译
肽链
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
基因中的碱基数（双链）︰mRNA中的碱基数︰合成蛋白质的氨基酸个数=_______
6︰3︰1
探究：基因中碱基数目、mRNA与蛋白质中氨基酸数目的关系
模板链
四、中心法则
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
克里克
表示遗传信息传递的法则
以DNA为遗传物质的生物
⑴高度分化的细胞
⑵哺乳动物成熟的红细胞
以RNA为遗传物质的生物
复制
翻译
蛋白质
RNA
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
生命是______、______和_______的统一体
物质
能量
信息
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
复制
翻译
蛋白质
RNA
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
四、中心法则
四、中心法则
“三步法”判断中心法则各过程
“一看”模板 “二看”原料 “三看”产物 生理过程
DNA 脱氧核苷酸 DNA DNA复制
核糖核苷酸 RNA 转录
RNA 脱氧核苷酸 DNA 逆转录
核糖核苷酸 RNA RNA复制
氨基酸 多肽链 翻译
练习
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ）
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。 （ ）
×
×
（3）密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指 （ ）
A. 基因上3个相邻的碱基
B. DNA上3个相邻的碱基
C. tRNA上3个相邻的碱基
D. mRNA上3个相邻的碱基
D
练习
C
练习
2.中心法则揭示了生物遗传信息的流动过程(如图)，请回答以下问题：
(1)细胞分裂间期发生的过程有________，分裂期发生的过程一般只有____。
(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是____，能进行A—U，G—C配对的过程有________。
(3)a和b两个过程发生的主要场所分别_______________，e、d过程发生在________细胞内。
(4)健康的人体内不会发生________过程，胰岛细胞内可发生的过程为________
abc
c
c
bcde
宿主
细胞核、细胞核
de
bc

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