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第1节 基因指导蛋白质的合成
第4章 基因的表达
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、互相争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
问题探讨
问题探讨
利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？
从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
肤色
眼皮单双
血型
基因
控制生物性状
DNA
蛋白质
体现者
指导合成
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
基因的表达
细胞核
DNA能不能出细胞核？
细胞质中的核糖体
推测：有一种中间物质
基因
思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？
DNA
核孔
信使
资料1：DNA直径约2 nm，核糖体一般呈圆形颗粒，约29 nm；细胞核核孔的直径只有0.9 nm。
阅读以下资料，你能得出什么结论？
基因很难从细胞核中出来，核糖体也很难进入细胞核。
资料2：科学家用洋葱根尖和变形虫进行实验，发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，再加入RNA，则又可以重新合成蛋白质。
蛋白质的合成与RNA有关。
阅读以下资料，你能得出什么结论？
资料3：科学家用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将其分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体DNA形成双链杂交分子。
新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。
RNA是DNA和蛋白质之间的信使，将遗传信息从细胞核传递到细胞质。
DNA 蛋白质的合成
RNA
基因的表达 = 转录 + 翻译
“媒介”
“信使”
指导
转录
翻译
为什么RNA适于作DNA的信使呢？
一
RNA
1. RNA的结构
DNA-脱氧核糖核苷酸
RNA-核糖核苷酸
核糖核苷酸种类：4种
A
P
核糖
G
C
U
P
核糖
P
核糖
P
核糖
腺嘌呤核糖核苷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
尿嘧啶核糖核苷酸
种类 DNA（脱氧核糖核酸） RNA（核糖核酸）
基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
元素组成 C、H、O、N、P
成分 碱基 共有 A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤）
特有 T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶)
五碳糖 脱氧核糖 核糖
磷酸 磷酸
结构 一般呈规则双螺旋结构 常呈单链结构
分布 真核生物主要在细胞核 主要存在于细胞质中
功能 主要的遗传物质 RNA病毒遗传物质；少数具有催化功能
1. RNA的结构（与DNA比较）
RNA 种类 mRNA—信使RNA tRNA—转运RNA rRNA—核糖体RNA
空间 结构 单链 三叶草结构 （部分双链） 单链
功能 携带遗传信息，蛋白质合成的模板 识别并转运氨基酸 核糖体的组成成分
2. RNA的种类
蛋白质
rRNA
核糖体
作为部分病毒的遗传物质
作为蛋白质合成的模板
作为运载氨基酸的工具
参与核糖体的构成
少数具有催化作用
归纳总结：RNA的功能
tRNA
蛋白质
rRNA
核糖体
mRNA
（1）RNA是由4种核糖核苷酸组成，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。
3. RNA适于作DNA信使的原因
二
遗传信息的转录
DNA的遗传信息是怎么传递给mRNA的？
1. 转录：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的RNA的过程。
2. 场所：主要在细胞核，少部分在线粒体、叶绿体
核糖体
DNA
蛋白质
核孔
信使
（1）第1步：解旋 DNA双链解旋，碱基暴露。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
RNA聚合酶
3. 转录过程
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
3. 转录过程
DNA
RNA
G
C
C
G
T
A
A
U
配对方式:
注意：氢键形成不需酶
（2）第2步：配对 游离的核糖核苷酸与DNA模板碱基互补配对。
RNA聚合酶
DNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
RNA聚合酶
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
3. 转录过程
磷酸二酯键
RNA聚合酶
（3）第3步：连接 新结合的核糖核苷酸连接到正合成的mRNA上。
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
G
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
A
U
G
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
A
U
G
U
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
A
U
G
U
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
A
U
G
U
U
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
A
U
G
U
U
A
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
A
U
G
U
U
A
U
DNA
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
A
U
G
U
U
A
U
C
DNA
mRNA
RNA
聚合酶
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
A
U
G
U
U
A
U
C
形成 mRNA ，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
mRNA
DNA
A
C
G
T
G
T
T
A
T
A
C
G
U
G
U
U
U
A
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
细胞质
细胞核
核孔
DNA
A
C
G
U
G
U
U
U
A
mRNA
3. 转录过程
（4）第4步 释放 合成的mRNA从DNA链上释放，DNA恢复双螺旋。
解旋
RNA聚合酶——氢键断裂
配对
碱基互补配对原则
连接
RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键
释放
RNA释放到细胞质，DNA恢复双螺旋
二、遗传信息的转录
3. 转录过程
4. 条件
（4）能量：ATP
（1）模板：DNA分子的一条链
（2）原料：4种游离的核糖核苷酸
（3）酶 ： RNA聚合酶（断裂氢键、形成磷酸二酯键）等
5. 特点：边解旋边转录
6. 方向：mRNA 5’→ 3’
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
7. 产物：RNA（三种RNA）
8. 遗传信息传递方向：DNA→mRNA
（1）转录时DNA两条链不是完全打开，只解旋要表达的基因片段；
（2）模板链不是固定不变的；
（3）转录是以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段，并非整个DNA；
注意：
A
T
C
G
A
G
C
G
A
G
T
C
T
T
C
G
T
C
A
A
T
C
G
A
T
G
A
C
A
T
C
G
G
C
DNA
U
C
G
C
U
A
G
C
mRNA
mRNA
基因1
基因2
a链
b链
部分解旋
注意：
A
T
C
G
A
G
C
G
A
G
T
C
T
T
C
G
T
C
A
A
T
C
G
A
T
G
A
C
A
T
C
G
G
C
DNA
U
C
G
C
U
A
G
C
mRNA
mRNA
基因1
基因2
a链
b链
部分解旋
（4）一个DNA转录出的mRNA不完全相同；
（5）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。
1. 概念：
2. 过程：
3. 场所：　　　　　　　　　　
4. 条件： （1）模板：
（2）原料：
（3）能量：
（4）酶：
5. 产物：
6. 遗传信息流动：
7. 方向：
8. 特点:
二、遗传信息的转录（小结）
主要是在细胞核
DNA的一条链
4种游离的核糖核苷酸
ATP
RNA
RNA聚合酶等
DNA→mRNA
通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程
mRNA 5’→3’
边解旋边转录
解旋→配对→连接→释放
转 录
练习
例题：DNA一条单链的碱基序列是5’-ACGGATCTA-3’，
1、请写出与它互补的另一条单链的碱基序列；
2、写出以它为模板转录出的mRNA的碱基序列。
互补链：5’- TAGATCCGT-3’
mRNA：5’- UAGAUCCGU-3’
三
遗传信息的翻译
mRNA携带遗传信息到达细胞质后，细胞是怎样解读的呢？
1. 翻译：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。
mRNA碱基种类
蛋白质氨基酸种类
4种
21种
1个碱基决定1个氨基酸
41＝4种，不够
2个碱基决定1个氨基酸
42＝16种，不够
3个碱基决定1个氨基酸
43＝64种，足够有余
汉水丑生侯伟作品
？
碱基与氨基酸的对应关系
4
AUGC
mRNA
mRNA
mRNA
4
AUGC
4
AUGC
4
AUGC
4
AUGC
4
AUGC
（1）定义：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
（2）方向：mRNA的5'→3'，相邻的密码子无间隔、不重叠。
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
密码子
密码子
密码子
决定
缬氨酸
决定
组氨酸
决定
精氨酸
2. 密码子
遗传密码的破译（P70）
1961年克里克实验
实验材料：T4噬菌体
实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响
实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。
实验结果：
①增加或删除1个/2个碱基,无法正常产生蛋白质；
②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。
实验结论：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。
1961年蛋白质的体外合成实验
科学家：尼伦伯格、马太
实验技术：蛋白质的体外合成技术
实验过程：
①在每个试管中分别加入1种氨基酸；
②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；
③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
除去DNA和mRNA的细胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
肽链
实验结论：
与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。
在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64个密码子，并编制出密码子表。
遗传密码的破译（P70）
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
21种氨基酸的密码子表（P67）
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
21种氨基酸的密码子表
（3）种类：64种
找AGC对应的氨基酸
找色氨酸对应的密码子
终止密码子：UAA UAG UGA
包括起始密码:AUG GUG
①不编码氨基酸的：
②编码氨基酸的：
61或62种
2或3种
（4）分类
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
21种氨基酸的密码子表
（5）特殊密码子说明
①AUG既可以编码甲硫氨酸，又是起始密码子。
②正常情况下UGA是终止密码子（不编码氨基酸），特殊情况下编码硒代半胱氨酸。
③GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸，在其他情况下，它编码缬氨酸 。
21种氨基酸的密码子表
（6）特点
①专一性：一种密码子只决定一种氨基酸（除终止密码子）。
②简并性：一种氨基酸可由一种或多种密码子决定。
③通用性：几乎所有生物体共用一套密码子。
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
1．密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并，可能并不会改变其对应的氨基酸；
当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
2．根据密码子的通用性，你能想到什么？
说明当今生物可能有着共同的起源。
思考讨论
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
组
甲硫
精
半胱
半胱
脯
谷
丝
如何精准运送过来的？
tRNA
mRNA
3. “搬运工”—tRNA
分子内配对
结合氨基酸的部位
CAG
反密码子
AUGGUCUGGCG
mRNA
5'
3'
（1）形态：三叶草形
（3）反密码子：
①定义：每个tRNA上能与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。②种类：61或62种
（2）结构：单链，但局部存在双链结构
注意：读反密码子的方向：tRNA 5’→3’
反密码子：GAC
3. “搬运工”—tRNA
（4）功能：
①识别密码子 ②转运氨基酸
反密码子
结合氨基酸部位
密码子
（5）功能特点：
①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
②一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
4. 翻译过程
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’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
第1步
mRNA进入细胞质，与核糖体结合。
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
第1步
携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对，进入位点1
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
第2步
携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2
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’
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
第3步
位点1
位点2
肽键
C
A
C
色
甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
第4步
核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
形成肽键
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
核糖体移动读取下一个密码子
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
形成肽键
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
核糖体移动读取下一个密码子
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
核糖体移动读取下一个密码子
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
形成肽键
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
核糖体移动读取下一个密码子
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
形成肽键
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
核糖体移动读取下一个密码子
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
形成肽键
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
核糖体移动读取下一个密码子
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
形成肽键
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
核糖体遇到mRNA终止密码子，翻译结束
终止密码子
无tRNA与之配对
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
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
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
肽链合成后，从核糖体与mRNA复合物上脱离
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。
场所：模板：原料：能量：酶：
工具：原则：
核糖体
mRNA
21种氨基酸
ATP
多种酶
tRNA
碱基互补配对（A=U G=C）
5. 条件
mRNA
tRNA
多肽链
核糖体
大亚基
小亚基
位点1
位点2
正在合成的肽链
核糖体
mRNA
6. 翻译是一个快速高效过程
（1）原因：一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。
思考：核糖体移动方向？
（2）核糖体移动方向：肽链由短到长
6. 翻译是一个快速高效过程
思考：多条肽链的氨基酸序列是否相同？
（3）合成的多条肽链的氨基酸序列相同，因为模板为同一条mRNA。
6. 翻译是一个快速高效过程
（4）意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
原核生物没有核膜，转录和翻译在同一空间进行，可以同时发生（边转录边翻译）；
真核生物主要在细胞核中进行转录，然后在细胞质中进行翻译；
7. 特点：原核细胞边转录边翻译；真核细胞核基因先转录后翻译；
真核细胞质基因（线粒体、叶绿体中的基因）边转录边翻译。
四
基因表达有关数量关系
DNA
翻 译
蛋白质
苏氨酸
甘氨酸
丝氨酸
肽键
DNA中碱基数
mRNA中碱基数
蛋白质中氨基酸数
1个
3个
6个
肽键
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
mRNA
A—C—U—G—G—A—U—C—U
转 录
模板链
1. DNA碱基数︰mRNA碱基数︰蛋白质氨基酸数=___________
6︰3︰1
2. 不考虑终止密码子：合成n个氨基酸至少需要mRNA中3n个碱基，DNA中6n个碱基。
说明：因为DNA中非基因片段，不转录出mRNA；转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上DNA上所含有的碱基数要大于6n。
n
6n
3n
3n
3n
DNA
mRNA
蛋白质
转录
翻译
A—C—U—G—G—A—U—A—G
苏氨酸——甘氨酸
mRNA
转录
翻译
蛋白质
DNA
A—C—T—G—G—A—T—A—G
T—G—A—C—C—T—A—T—C
肽键
模板链
3. 考虑终止密码子：合成n个氨基酸至少需要mRNA中3n+3个碱基，DNA中6n+6个碱基。
终止密码子
n
6n+6
3n+3
3n+3
3n+3
五
中心法则
（遗传信息传递法则）
五、中心法则
DNA聚合酶
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
RNA聚合酶
核糖体
DNA
mRNA
多肽链
复制
转录
翻译
DNA复制和基因指导蛋白质合成的过程中遗传信息的传递方向
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
五、中心法则
1957年，克里克提出：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。
1. 遗传物质为DNA的生物：细胞生物、DNA病毒
克里克
1965年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
五、中心法则
复制
翻译
蛋白质
RNA
2. 含RNA复制酶的RNA病毒：烟草花叶病毒
RNA
蛋白质外壳
TMV
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
RNA
1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
五、中心法则
3. 含逆转录酶的RNA病毒：HIV
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
五、中心法则
4. 完整的中心法则
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。
5. “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
五、中心法则
项目 DNA复制 转录 翻译
场所 细胞核（主要） 细胞核（主要） 核糖体
模板 DNA双链 DNA单链 mRNA
原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 21种氨基酸
能量 ATP
酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 各种酶
碱基配对 A—T T—A C—G G—C A—U T—A C—G G—C A—U U—A
C—G G—C
产物 DNA RNA 肽链
信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质
比较DNA复制、转录和翻译
转录
DNA
mRNA
蛋白质
翻译
本节结束！

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