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第4章 基因的表达
基因控制生物性状
指导
合成
蛋白质
体现者
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达，
包括转录和翻译 两个过程。
问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？
小飞守角制作
第1节 基因指导蛋白质的合成
小飞守角制作
1.基因所在的DNA主要存在哪里？
2.蛋白质在哪里合成？
DNA
主要在细胞核
蛋白质的合成
在细胞质(核糖体)进行
指导
通过RNA
问题：
2、为什么RNA适于做DNA的信使呢？
1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？
小飞守角制作
一、RNA的组成及种类：
2、RNA与DNA的区别
核糖
脱氧核糖
小飞守角制作
1、组成元素：C、H、O、N、P
基本组成单位：核糖核苷酸
比较RNA与DNA结构的不同
比较项目 DNA RNA
结 构
基本单位
五碳糖
含氮碱基
功能
主要存在部位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核 糖
A T C G
A U C G
通常双螺旋结构
一般单链结构
细胞核（主要）
细胞质（主要）
遗传信息的储存、传递、表达
传递
小飞守角制作
⑴信使RNA（m RNA）：转录遗传信息，翻译的 模板，即传递遗传信息的作用，每三个碱基为一个密码子。
（分布：细胞核，细胞质（主要））
⑵转运RNA （t RNA ）：识别信使RNA上的密码子，运输特定氨基酸，呈三叶草型结构。（分布：细胞质）
⑶核糖体RNA （r RNA ）：核糖体的组成成分。
（分布：核糖体上）
小飞守角制作
3、RNA的种类：
小飞守角制作
为什么RNA适于做DNA的信使呢？
RNA遵循“碱基互补配对原则”，以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
为什么RNA适于作DNA的信使？
RNA由基本单位——核苷酸连接而成，也可以储存遗传信息；
RNA能通过核孔，从细胞核转移到细胞质。
二、遗传信息的转录
⑴转录的定义：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
⑵转录的场所：细胞核。
⑶转录的模板：DNA分子的一条链。
⑷转录的原料：四种核糖核苷酸。
⑸转录的条件：模板、原料、能量、酶（DNA解旋酶和RNA聚合酶）。
⑹转录时的碱基配对：
⑺转录的产物：RNA。
DNA
RNA
A
T
C
G
U
A
G
C
G－C、C－G、T－A、A－U
小飞守角制作
遗传信息的传递方向：DNA RNA
⑻转录的过程（4步:解旋、碱基互补配对、连接、释放）
解旋：DNA的双链解开，DNA的碱基得以暴露
碱基互补配对：游离的核糖核苷酸随机地与DNA上的
碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者
以氢键结合
连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA 分子上
释放：合成的mRNA从DNA链上释放，随后，DNA双链恢复。
DNA的平面结构图（先解旋）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
T
C
A
T
G
A
T
T
A
讨东裹纹乃蒂家膳丽兼毫揖僻奶研恕歉洱馆耍梆骡耍钒辈骄威聊恬票镁毗基因指导蛋白质的合成课件新人教版必修2www.
过程图示（4步:解旋、碱基互补配对、连接、释放）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
游离的核糖核苷酸
小飞守角制作
以DNA的一条链为模板合成RNA
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——C；C——G；T—A
RNA
聚合酶
廷瓷甫盆钮荣魂浑间胆盖腥烧视臃坠夷凸应奖掠蕊憾唱端亨哨每搞限傀壹基因指导蛋白质的合成课件新人教版必修2www.
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来
擦枉堡愿葵柔宵肚弥可谆使尤膊横贤士析陌铂拧贿绊哦排额仁奸送避揍走基因指导蛋白质的合成课件新人教版必修2www.
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
U
U
A
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
mRNA
小飞守角制作
DNA上的遗传信息传递到mRNA上
A
G
T
A
C
A
A
A
T
U
C
A
U
G
U
U
U
A
mRNA
细胞质
细胞核
mRNA通过核孔进入细胞质
核孔
遗传信息的传递方向：DNA RNA
2.场所：
主要在细胞核
3.过程：4步:解旋、碱基互补配对、连接、释放
4.条件
模板：
酶：
原料：
能量：
5.结果：
1、转录的概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
小结
DNA的一条链
游离的四种核糖核苷酸
ATP
DNA解旋酶、RNA聚合酶等
形成一条RNA
二、遗传信息的转录
思考与讨论：
1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
小飞守角制作
复 制 转 录
场 所 细胞核 细胞核
解 旋 完全解旋 只解有遗传效应的片段
模 板 DNA的两条链 只有DNA的一条链
原 料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸
酶 DNA解旋酶、 DNA聚合酶 RNA聚合酶
能 量 ATP ATP
碱基配对 A—T C—G T—A G—C A—U G—C T—A C—G
产 物 子代DNA mRNA、tRNA、rRNA
小结：
小飞守角制作
课堂练习：
1．构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位— —核苷酸有多少种？碱基有多少种？[ ]
A．2种 4种 B．4种 4种
C．5种 5种 D．8种 5种
D
2．细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构
层次是[ ]
A．DNA→染色体→脱氧核苷酸→基因
B．染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因
C．DNA→染色体→基因→脱氧核苷酸
D．染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
D
小飞守角制作
A
G
T
A
C
A
A
A
T
U
C
A
U
G
U
U
U
A
mRNA
细胞质
细胞核
mRNA通过核孔进入细胞质
核孔
遗传信息的传递方向：DNA RNA
㈡遗传信息的翻译
1、概念：
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，叫做翻译。
问题：
转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？
小飞守角制作
2、碱基与氨基酸的对应关系
小飞守角制作
三个碱基决定一个氨基酸，43 = 64
一个碱基决定一个氨基酸，41 = 4
二个碱基决定一个氨基酸，42 = 16
U
C
A
U
G
U
U
U
A
mRNA
密码子
2、碱基与氨基酸的对应关系
一个碱基决定一个氨基酸，41 = 4
20种氨基酸如何被4种碱基编码？
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
3、密码子
（1）密码子：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基
小飞守角制作
（2）密码子种类： 种，但决定氨基酸的密码子
是 种（包括2种起始密码子AUG和GUG），其余
的3种为终密码子，不决定氨基酸，是翻译终止信号。
61
64
（3）对应关系：一种密码子决定一种氨基酸，
但一种氨基酸可以由 不同的密码子决定。
1种或多种
①专一性：一个密码子决定一个特定的氨基酸。
②简并性：一个氨基酸可能有几个密码子。当密码子中碱基改变时，可能并不改变对应的氨基酸，这在物种稳定上起着重要作用
（4）遗传密码的特性
③通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表，说明生物由共同的祖先进化而来。
小飞守角制作
A
U
G
G
A
U
A
U
C
mRNA
？
甲硫氨酸
C
U
A
反密码子
核糖体
tRNA作用
小飞守角制作
问题：mRNA如何将信息翻译成蛋白质？
4、反密码子：
转运RNA(tRNA)
小飞守角制作
（1）概念：与mRNA中的密码子互补配对的tRNA一端的3个碱基。
对密码子有识别作用
（2）位置：反密码子在tRNA上
（也有双链区）
（3）对应关系：每种tRNA只能识别并转运一种
氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
（4）种类：61种，因为决定氨基酸的密码子有61
种，反密码子与密码子互补配对
A
U
G
U
U
C
G
C
A
核糖体
mRNA 与核糖体结合
小飞守角制作
4、翻译的过程：（起始 进位 缩合 移位）
（1）起始阶段：mRNA进入细胞质，与核糖体结合，携带甲硫氨酸
的tRNA识别位于1号位上的密码子
1
A
A
U
甲硫氨酸
2
A
U
G
U
U
C
G
C
A
U
A
C
甲硫氨酸
C
A
G
丝氨酸
小飞守角制作
（2）进位：携带特定氨基酸的tRNA按碱基互补配对原则识别并进
入位点2
1
2
A
U
G
U
U
C
G
C
A
U
A
C
甲硫氨酸
C
A
G
丝氨酸
两个氨基酸分子缩合
缩合
小飞守角制作
（3）缩合：在特定酶的作用下氨基酸之间脱水缩合形成肽键，
甲硫氨酸转移到占据位点2的tRNA上
A
U
G
U
U
C
G
C
A
U
A
C
甲硫氨酸
C
A
G
丝氨酸
G
U
A
苏氨酸
小飞守角制作
（4）移位：核糖体移动读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，使
原来的2号位变成了1号位，2号位空出，接受下一个tRNA进入，不断重复进位、
缩合和移位的步骤，直到核糖体读取到mRNA上的终止密码子
1
2
A
U
G
U
U
C
G
C
A
甲硫氨酸
C
A
G
丝氨酸
G
U
A
苏氨酸
tRNA离开，再去转运新的氨基酸
小飞守角制作
重复上述过程，直到遇到终止密码子
A
U
G
U
U
C
G
C
A
甲硫氨酸
丝氨酸
苏氨酸
以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质
小飞守角制作
小飞守角制作
（1）一个mRNA上可以同时结合多个核糖体
（2）意义：少量的mRNA可以迅速翻译出大量蛋白质
5、数量关系及翻译的方向：
（3）翻译的方向：就是核糖体的移动方向。该图为从左向右，越长 的肽链开始的越早
翻译小结：
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
细胞质（核糖体）
mRNA
蛋白质（具有一定氨基酸顺序的肽链）
20种氨基酸
ATP、酶
、转运RNA（tRNA）
碱基互补配对：
G－C、C－G、U－A、A－U
遗传信息流动：
mRNA
蛋白质
小飞守角制作
6、相关的计算：
（1）DNA中的碱基数和mRNA中的碱基数的计算：
转录、翻译过程中：
DNA中的碱基数：mRNA中的碱基数：多肽链氨基酸数=6:3:1
A
T
C
U
A
G
DNA
mRNA
蛋白质
氨基酸
碱基数目
碱基数目
氨基酸数目
6个
1个
3个
注意：●由于终止密码子的存在，准确的说mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的
3倍还要多一些。基因上的碱基数目比氨基酸数目的6倍多一些。在回答有关问题是，应
加上“最多”或“最少”等字
●转录实际上是DNA分子上部分片段控制合成RNA的过程。所以转录产生的RNA
的长度明显小于模板DNA
（2）转录产生的mRNA分子中的碱基数目是DNA分子中碱基数目的1/2，且模板链
中A+T（或C+G）与mRNA分子中U+A（或C+G）数目相等
●
转 录 翻 译
定 义
场 所
模 板
信息传递的方向
原 料
产 物
实 质
小飞守角制作
在细胞核中，以DNA的
一条链为模板合成
mRNA的过程
以mRNA为模板，合成具有一
定氨基酸顺序的蛋白质的
过程
细胞核
细胞质的核糖体
DNA的一条链
信使RNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
含A、U、C、G的
4种核苷酸
合成蛋白质的20种氨基
酸
信使RNA
有一定氨基酸排列顺序
的蛋白质
是遗传信息的转录
是遗传信息的表达
DNA复制、转录和翻译的比较
比较项目 复制 转录 翻译
场 所
模 板
酶
能 量
原 料
产 物
碱基配对
小飞守角制作
细胞核
细胞核
细胞质
mRNA
多种酶
ATP
氨基酸
多肽链
A-U U-A
G-C C-G
DNA的一条链
解旋酶，RNA聚
合酶等
ATP
4种核糖核苷酸
mRNA
A-U T-A
G-C C-G
DNA的两条链
解旋酶，DNA聚合
酶等
ATP
4种脱氧核苷酸
子代DNA
A-T T-A
G-C C-G
课堂练习：
1．DNA复制、转录、翻译分别形成[ ]
A．DNA、RNA、蛋白质
B．RNA、DNA、多肽
C．RNA、DNA、核糖体
D．RNA、DNA、蛋白质
A
2．遗传密码位于[ ]
A．蛋白质分子上 B．DNA分子上
C．RNA分子上 D．信使RNA分子上
D
小飞守角制作
3. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( 　 )
A．198个 B．199个
C．200个 D．201个
B
　基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数
＝　　　6 　　： 　　3 　　　：　　　 1
小飞守角制作
4．若某肽链的第一个氨基酸的密码子为AUG，
那么控制这个氨基酸的DNA模板链上相应的
三个碱基的顺序应为[ ]
A．UAC B．AUG C．ATG D．TAC
D
D
5．一个转运RNA的3个碱基为CGA，此RNA
运载的氨基酸是 [ ]
A．酪氨酸（UAC）
B．谷氨酸（GAG）
C．精氨酸（CGA）
D．丙氨酸（GCU）
小飞守角制作
6．一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成
该多肽的模板信使RNA和用来转录信使RNA
的DNA分子分别至少要有碱基多少个[ ]
A．3000个和3000个
B．1000个和2000个
C．3000个和6000个
D．2000个和4000个
C
　基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数
＝　　　6 　　： 　　3 　　　：　　　 1
小飞守角制作
7．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
A1
T2
T1
A2
G1
C1
C2
G2
1
2
(A1＋ T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)%
(G1＋C1)%= (G2+C2)%= (G总+C总)%
Am
Um
Gm
Cm
mRNA
= (Am+Um)%
= (Gm+Cm)%
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A
密码子
精氨酸
氨基酸
tRNA
G
mRNA
G
G
DNA
双链
8．根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：
C
C
C
A
A
T
C
G
U
C
G
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