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(共28张PPT)
遗传信息的传递与表达
课时2
基因 指导 蛋白质的合成
主要在细胞核
在细胞质进行
通过RNA
思考：为什么RNA适合做DNA的信使呢？
①RNA是由核糖核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
②RNA含4种碱基，与DNA一一对应，遵循“碱基互补配对原则”。
③RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
04
RNA的结构与分类
1、元素组成：
2、基本单位：
3、结构：
4、种类及功能
5、来源：
6、其他功能：
核糖核苷酸
蛋白质合成的直接模板
核糖体的组成成分
识别并转运氨基酸
①作为酶，具有催化作用；
②作为遗传物质（RNA病毒）
一般是单链
三种RNA均是通过转录而来
C H 0 N P
05
遗传信息、密码子、反密码子
1、关于密码子
mRNA：
碱基的数量
排列顺序
种类
蛋白质：
氨基酸的数量
排列顺序
种类
决定
决定
决定
种
4种
21种
讨论：至少需要多少个碱基才能够决定21种不同的氨基酸？
1个碱基决定1个氨基酸
2个碱基决定1个氨基酸
3个碱基决定1个氨基酸
决定4种氨基酸
决定16种氨基酸
氨基酸组合64种
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。
05
遗传信息、密码子、反密码子
遗传密码子的破译
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密码子，并编制出密码子表。
1961年8月，尼伦伯格和马太
无细胞蛋白质合成体系破译遗传密码
05
遗传信息、密码子、反密码子
1、关于密码子
（1）概念：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。
生物体中共有 个密码子，其中能决定氨基酸的密码子只有 个
（含 个起始密码子），另有 个为终止密码子。
（2）种类：
（3）特性：.
通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
简并性：除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸都有两种以上的密码子。
61
3
64
2
判断：mRNA上任意的三个相邻的碱基，是一个密码子。
×
05
（4）氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
a.一种氨基酸对应 密码子（密码子简并性），
可由 tRNA转运。
b.除终止密码子外，一种密码子能决定 氨基酸；
一种tRNA能转运 氨基酸。
一种或几种
一种或几种
一种
一种
思考：一种氨基酸可以对应多个密码子，这对生物体的生存发展有何意义？
（1）增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。
（2）保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。
遗传信息、密码子、反密码子
（2）反密码子种类：
（3）特点：一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可以有多种tRNA来转运；
61种
(2)一个tRNA分子中只有三个碱基，可以携带多种氨基酸
(1)tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键
(3)一个tRNA上的反密码子只能与mRNA上的一种密码子配对
(4)mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子
√
×
√
×
2、关于反密码子
（1）概念：tRNA上与密码子互补配对的3个相邻碱基。
注意：识别和转运何种氨基酸，是由密码子决定的
05
遗传信息、密码子、反密码子
反密码子位于环上；能与mRNA上的密码子碱基互补配对
05
遗传信息、密码子、反密码子
遗传信息、密码子、反密码子比较
项目 遗传信息 密码子 反密码子
概念
位置
作用
种类
基因中脱氧核苷酸的排列顺序
mRNA中决定一个氨基酸的3个相邻碱基
tRNA中与密码子互补配对的3个碱基
主要在DNA中
mRNA
tRNA
间接决定蛋白质中氨基酸序列
直接决定蛋白质中氨基酸序列
识别并转运氨基酸
多样性
64种
61种
例.如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，下列说法中正确的是( )
A.由图分析可知①链应为DNA的α链
B.DNA形成②的过程发生的场所是细胞核
C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA
D.图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行
D
模板：
原料:
能量：
酶：
搬运工具：
条件
06
遗传信息的转录和翻译的过程
DNA mRNA 蛋白质
转录
翻译
细胞核（主要）
线粒体、叶绿体
细胞质（原核生物）
核糖体
场所？条件？产物？过程？
具有一定的氨基酸顺序的多肽链
模板：
原料:
能量：
酶：
条件
tRNA
rRNA
06
遗传信息的转录和翻译的过程
U
A
G
C
游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来
第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶作用下开始mRNA的合成
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
第4步：新合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
DNA
游离的核糖核苷酸与DNA链的碱基随机碰撞，当两者的碱基互补时，以氢键结合，不需酶。
特点
边解旋边转录边释放
06
遗传信息的转录和翻译的过程
转录
（mRNA释放，DNA双链恢复）
DNA分子
碱基互补配对
主要在细胞核
四种核糖核苷酸、ATP、RNA聚合酶
DNA的一条链（供转录的那一条）
A－U、T－A
G－C、C－G
DNA→mRNA
场所：
原则：
模板：
条件：
遗传信息流动：
时间：
活细胞新陈代谢过程中
mRNA
转 录
★注意：细胞中不是所有基因都会转录，转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。
思考：
（1）转录以什么为单位？
（2）DNA的两条链同时转录吗？
（3）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？
A-U、T-A、G-C、C-G
基因
一条链
各基因进行转录的模板链可相同也可不同
有些基因也可同时进行转录
转录过程及方向判断
甲
乙
丙
丁
１）确定过程
２）找出RNA聚合酶
３）确定转录方向
A
B
C
DNA复制
转录
转录
D
E
转录＋翻译
1、概念：
2、场所：
3、条件
4、转录过程：
5、转录特点：
6、转录产物：
7、转录的生物学意义：
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的一条母链
4种游离的核糖核苷酸
由ATP提供
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体；细胞质（原核细胞）
RNA聚合酶(具有解旋与催化磷酸二酯键形成的作用)
基因片段解旋→转录→RNA脱离母链，DNA复旋
边解旋边转录
小结：转录 (DNA→RNA)
mRNA、 tRNA、 rRNA
信息从DNA传递到mRNA上
以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
例.图1为某果蝇染色体上与白眼基因S有关的示意图，图2为该染色体上相关基因转录的过程示意图。下列相关叙述错误的是（ ）
A.该果蝇体细胞中可能没有与S基因相对应的等位基因
B.图2与图1中不同的碱基配对方式是A－U
C.由图2可知，一个DNA上不同基因的转录模板链可能不同
D.S基因若发生图2过程，催化该过程酶的结合位点在图1的Ⅰ区段
在该基因的上游非编码区
D
06
遗传信息的转录和翻译的过程
翻译
mRNA分子
碱基互补配对
细胞质的核糖体
mRNA
A－U、U－A
G－C、C－G
mRNA→蛋白质
场所：
原则：
模板：
条件：
遗传信息流动：
蛋白质
转 录
翻 译
21种游离氨基酸、
ATP、酶
tRNA
真核生物
先转录，后翻译
边转录边翻译
原核生物
注意：
思考：基因表达过程中碱基数和氨基酸数之间的关系是不是6:3:1,为什么？
基因表达过程中的有关计算
G C A
C G T
G C U
氨基酸
DNA（基因）
转录
mRNA
翻译
蛋白质（肽链）
氨基酸
n
碱基
3n
碱基
6n
最多
至少
某基因含有180个碱基，
其转录出来的mRNA最多含 个碱基，翻译成的蛋白质最多含 个氨基酸。
某多肽链含40个氨基酸，
则其模板链至少含 个碱基，决定其合成的基因至少含 个碱基。
90
30
120
240
思考：为什么氨基酸∶RNA中碱基∶基因中碱基对应数量关系中会出现“至少”或“最多”？
①真核生物基因中存在不编码氨基酸的非编码序列（非编码区+内含子）
②转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸
③合成的肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸
基因表达中，蛋白质的氨基酸＝1/3mRNA的碱基=1/6基因中的碱基。这个比例关系都是最大值，原因如下：
06
遗传信息的转录和翻译的过程
多聚核糖体
在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在37℃时，细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。
通常一个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，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
DNA复制
转录
翻译
蛋白质
时间
场所
模板
原料
条件
原则
特点
产物
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
4种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
A-T、T-A、C-G、G-C
半保留复制、边解旋边复制
2个子代DNA分子
生长发育过程
主要是细胞核
基因的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶等
边解旋边转录
RNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
tRNA、酶等
多核糖体翻译蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
例.（多选）下列关于转录和翻译的叙述正确的是（ ）
A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B.转录和翻译需要的原料都是核苷酸
C.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
D.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
E.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
F.基因转录时，遗传信息通过模板链传递给mRNA
G.一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA
H.真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程
ACDF
例.如图为某生物细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述正确的是（ ）
A.图中表示4条多肽链正在合成
B.一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的多肽链
C.核糖体的移动方向为从左向右
D.多个核糖体共同完成一条肽链的合成
B
07
中心法则
转 录
翻 译
中心法则：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。
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
中心法则的完善
逆转录
复制
各种生物遗传信息的传递途径
(2)具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递
(3)具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递
(4)高度分化的细胞遗传信息的传递
(1)能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递：
如洋葱根尖分生区细胞、噬菌体等
如洋葱表皮细胞等高度分化的细胞
如烟草花叶病毒等
如HIV病毒
各种生物遗传信息的传递途径
归纳总结：
①病毒的中心法则过程是发生在宿主细胞中。
②动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同。
根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；
叶肉细胞等高度分化的细胞无核DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；
例.据图分析生物体内遗传信息的传递和表达过程:
(1)在人体细胞中发生的过程是 。
(2)遵循碱基互补配对的过程是 。
①②③
①②③④⑤⑥
（3）①和②过程，碱基配对方式完全相同吗？
（4）HIV可发生上述什么过程？其宿主细胞是什么？
其“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供？
①②③④
T细胞
模板由病毒自身提供，原料由宿主（T）细胞提供。
不完全相同

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