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(共44张PPT)
遗传信息的表达
为什么人们会有不同的肤色、血型？
这些性状是由谁体现的？又是由谁决定的？
生物的性状由基因决定，
这些性状又是通过蛋白质来体现的。
：具有遗传效应的DNA片段
基因
果蝇某一条染色体上的几个基因
基因指导蛋白质的合成。
基因通过指导蛋白质的合成来直接或间接地控制性状
【实例1】红细胞的结构
基因A
血红蛋白
指导合成
维持正常的
红细胞结构
基因a
异常的
血红蛋白
无法维持正常的红细胞结构
镰状红细胞贫血
【实例2】黑色素的合成
酪氨酸
黑色素
基因B
酪氨酸酶
指导
合成
白化病
基因通过指导蛋白质的合成来直接或间接地控制性状
基因指导蛋白质合成的过程——基因表达/遗传信息表达
以真核细胞为例，思考基因表达如何完成？
基因
DNA
细胞核
细胞质膜
细胞质中的核糖体
（蛋白质合成场所）
基因如何将遗传信息传递给核糖体？
【提示1】DNA无法出细胞核
【提示2】核糖体无法进细胞核
细胞质
基因携带的遗传信息如何传递到细胞质的呢？
1955年，布拉舍以洋葱根尖和变形虫为实验材料进行实验发现：如果在培养液中加入RNA酶，蛋白质的合成停止；再加入从酵母中提取的RNA则又可以重新合成一定数量的蛋白质。
这说明：
蛋白质的合成与RNA有关
同年，戈尔德斯坦（Goldstein）和普劳特（Plaut）观察到用放射性标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
这又说明：
RNA可以作为遗传信息传递的信使
DNA（基因）
RNA
蛋白质（性状）
转录
翻译
以DNA分子中的一条多核苷酸链为模板合成RNA的过程
以RNA作为模板合成蛋白质的过程
DNA／RNA比较：
A G C T
A G C U
4
脱氧核糖
核糖
双链
单链
4
观看视频：转录过程
转录过程
基因
启动子
RNA聚合酶
RNA聚合酶识别并结合到启动子区域，使该处的DNA双链局部解旋
（该过程所需能量来自于直接能源物质——ATP）
启动子：基因前端的DNA序列，是转录的起始位点，能与RNA聚合酶结合。
切断氢键
起始
延伸
终止
起始
转录过程
起始
延伸
终止
延伸
模板链
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'
A
~ ~
P
P
U
~ ~
P
P
C
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
U
~ ~
P
P
G
~ ~
P
P
C
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
G
~ ~
P
P
U
~ ~
P
P
C
~ ~
P
P
U
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
G
~ ~
P
P
C
~ ~
P
P
5'
3'
转录过程中，合成RNA的原料是什么？
RNA聚合酶
转录过程中，合成RNA的原料为4种核糖核苷三磷酸
RNA
转录过程
起始
延伸
终止
延伸
模板链
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'
A
~ ~
P
P
U
~ ~
P
P
C
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
U
~ ~
P
P
G
~ ~
P
P
C
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
G
~ ~
P
P
U
~ ~
P
P
C
~ ~
P
P
U
~ ~
P
P
A
~ ~
P
P
G
~ ~
P
P
C
~ ~
P
P
5'
3'
RNA聚合酶
RNA
RNA聚合酶沿着模板链，向其5’端方向移动；RNA链则从5’向3’延伸
在此过程中，RNA聚合酶催化磷酸二酯键的形成，最终合成单链的RNA。
~ ~
G
~ ~
3’端
5’端
5’端
3’端
A
T
C
G
转录的模板链
（DNA的一条链）
RNA
（单链）
C
~ ~
~ ~
观看动画，思考转录过程中的碱基互补配对原则是什么？
A
~ ~
G
~ ~
3’端
5’端
5’端
3’端
A
T
C
G
C
~ ~
~ ~
转录的模板链
（DNA的一条链）
RNA
（单链）
观看动画，思考转录过程中的碱基互补配对原则是什么？
U
A
~ ~
G
~ ~
3’端
5’端
5’端
3’端
A
T
C
G
C
~ ~
~ ~
转录的模板链
（DNA的一条链）
RNA
（单链）
观看动画，思考转录过程中的碱基互补配对原则是什么？
A
~ ~
G
~ ~
3’端
5’端
5’端
3’端
A
T
C
G
C
~ ~
~ ~
U
转录的模板链
（DNA的一条链）
RNA
（单链）
脱氧
核糖
脱氧
核糖
脱氧
核糖
脱氧
核糖
核糖
核糖
核糖
核糖
碱基互补配对原则：
A=U
T=A
C≡G（G≡C）
观看动画，思考转录过程中的碱基互补配对原则是什么？
该过程中需要注意的两点：
1.RNA链从5’向3’不断延伸，边合成边从模板链上脱落。
2.RNA聚合酶沿模板链向其5’移动，已经过区域的DNA双链会恢复成双螺旋结构。
转录过程
起始
延伸
终止
延伸
转录过程
起始
延伸
终止
终止
终止子：基因后端的DNA序列，是转录的终止位点，RNA聚合酶会在此与DNA脱离。
转录过程
起始
延伸
终止
终止
终止子：基因后端的DNA序列，是转录的终止位点，RNA聚合酶会在此与DNA脱离。
基因
启动子
RNA聚合酶
终止子
转录过程
起始
延伸
终止
终止
终止子：基因后端的DNA序列，是转录的终止位点，RNA聚合酶会在此与DNA脱离。
基因
启动子
终止子
RNA聚合酶
转录过程
起始
延伸
终止
终止
终止子：基因后端的DNA序列，是转录的终止位点，RNA聚合酶会在此与DNA脱离。
基因
启动子
终止子
RNA聚合酶
终止子的特定结构会导致 RNA 聚合酶和RNA 链从 DNA 模板上脱离，转录过程终止。
形成三种RNA
核糖体的成分
（核糖体由rRNA与蛋白质组成）
翻译的模板
翻译的“工具”
转录结果
A
G
T
A
C
T
A
A
T
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
细胞质
细胞核
核孔
DNA
mRNA在细胞核中合成
3’端
5’端
5’端
3’端
A
G
T
A
C
T
A
A
T
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
细胞质
细胞核
mRNA通过核孔进入细胞质
遗传信息
遗传密码
3’端
5’端
5’端
3’端
DNA在细胞核内转录成mRNA
mRNA从核孔运出细胞核，进入细胞质。在核糖体上合成蛋白质。
DNA分子上的碱基序列称“遗传信息”
核酸语言
（碱基序列）
蛋白质语言
翻译
转录
核酸语言如何转换成蛋白质语言？
4种碱基如何转换成20种氨基酸？
mRNA分子上的碱基序列称“遗传密码”
遗传信息的翻译
从核酸语言到蛋白质语言
RNA有4种碱基，蛋白质有20种氨基酸, mRNA的4种碱基如何决定20种氨基酸？
1个碱基→1个氨基酸
2个碱基→1个氨基酸
3个碱基→1个氨基酸
4＜20
4×4=16 ＜ 20
4×4×4=64＞20
实验
1961年，克里克以T4噬菌体为实验材料研究，他发现：在相关碱基序列中增加或删除一个或两个碱基，不能产生正常功能的蛋白质，但是当增加或者删除三个碱基对，却合成了正常功能的蛋白质。
mRNA分子内的碱基的序列——遗传密码
U
C
A
U
G
A
U
U
A
密码子——mRNA上决定一种氨基酸的每三个相邻碱基
注意区分：
遗传信息
遗传密码
密码子
DNA（基因）内脱氧核苷酸的序列
阅读书P14密码子表，这一段mRNA能够合成什么氨基酸？
遗传密码、密码子
（核苷酸）
3’端
5’端
与特定的氨基酸结合
tRNA
氨酰tRNA
携带的氨基酸
翻译过程中氨基酸的运载工具——tRNA（转运RNA）
翻译过程中氨基酸的运载工具——tRNA（转运RNA）
反密码子是tRNA中段的三个核糖核苷酸。在翻译时，携带特定氨基酸的tRNA通过其反密码子与mRNA上的密码子发生碱基互补配对
左图中这种tRNA的反密码子为5’-GAA-3’，查询遗传密码表，判断它携带哪种氨基酸？
5’-U U C-3’
（mRNA上的密码子）
苯丙氨酸
苯丙
氨酸
丝氨酸
酪氨酸
注意：一种tRNA只能携带一种氨基酸
翻译的场所——核糖体（化学组分：蛋白质和rRNA）
功能：为翻译过程提供场所，并兼有识别 mRNA 以及催化肽键形成的功能。
小亚基
大亚基
A
U
G
G
U
C
A
A
C
A
C
U
C
C
U
U
A
A
A
U
U
5’
3’
mRNA （模板）
U
A
C
C
A
G
U
U
G
U
G
A
G
G
A
缬
甲硫
天冬
苏
脯
tRNA （工具）
氨基酸 （原料）
核糖体 （场所）
翻译过程
起始
延伸
终止
翻译过程
起始
延伸
终止
小亚基
大亚基
A
U
G
G
U
C
A
A
C
A
C
U
C
C
U
U
A
A
A
U
U
5’
3’
mRNA （模板）
U
A
C
C
A
G
U
U
G
U
G
A
G
G
A
缬
甲硫
天冬
苏
脯
tRNA （工具）
氨基酸 （原料）
核糖体 （场所）
翻译过程
起始
延伸
终止
小亚基
大亚基
A
U
G
G
U
C
A
A
C
A
C
U
C
C
U
U
A
A
A
U
U
5’
3’
mRNA （模板）
C
A
G
U
U
G
U
G
A
G
G
A
缬
甲硫
天冬
苏
脯
tRNA （工具）
氨基酸 （原料）
核糖体 （场所）
翻译过程
起始
延伸
终止
小亚基
大亚基
A
U
G
G
U
C
A
A
C
A
C
U
C
C
U
U
A
A
A
U
U
5’
3’
mRNA （模板）
U
U
G
U
G
A
G
G
A
缬
甲硫
天冬
苏
脯
tRNA （工具）
氨基酸 （原料）
核糖体 （场所）
翻译过程
起始
延伸
终止
小亚基
大亚基
A
U
G
G
U
C
A
A
C
A
C
U
C
C
U
U
A
A
A
U
U
5’
3’
mRNA （模板）
U
G
A
G
G
A
缬
甲硫
天冬
苏
脯
tRNA （工具）
氨基酸 （原料）
核糖体 （场所）
归纳总结——翻译
通用遗传密码表
密码子种类：____种
编码氨基酸的密码子：_____种
终止密码子：_____种（不决定氨基酸）
起始密码子：_______（甲硫氨酸）
大多数生物的遗传密码表是相同的
密码子与氨基酸的对应关系
1种氨基酸对应___________种密码子
除终止密码子外，1种密码子对应____种氨基酸
1种或多种
1
多种密码子对应同一种氨基酸，称为简并性。观察对应同一种氨基酸的多种密码子（如苏氨酸的4种密码子），你发现了什么规律？
简并性也称第三碱基简并性
这些密码子的第1位与第2位碱基均相同，仅第3位碱基存在差异。
64
61
3
AUG
通用遗传密码表
意义
将RNA碱基序列中的信息，转化为蛋白质多肽链中氨基酸序列蕴含的信息。
通过转录、翻译，基因中的遗传信息沿DNA→RNA→蛋白质这一方向进行传递，完成了表达。
归纳总结——翻译
思考
DNA转录形成的RNA的长度要远远短于DNA，你能解释其中的原因吗？
dna复制、转录、翻译的比较
信息传递方向 场所 模板 原料 酶 产物 碱基互补配对 意义
DNA复制 DNA→DNA 细胞核 亲代DNA的两条链 4种脱氧核苷三磷酸 DNA解旋酶 DNA聚合酶 DNA DNA两条链之间 A=T，G≡C 传递遗传信息
转录 DNA→RNA 细胞核 DNA的一条链 4种核糖核苷三磷酸 RNA聚合酶 mRNA tRNA rRNA DNA一条链与mRNA之间 A=U，T=A，G≡C 表达遗传信息，使生物表现出各种性状
翻译 RNA→蛋白质 核糖体 mRNA 20种氨基酸 需要某些酶 多肽链 mRNA与tRNA之间 A=U，G≡C

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