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(共30张PPT)
第1节 基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的翻译
二、中心法则
阅读教材P66-P68，思考：
1. mRNA的4种碱基如何对应蛋白质的21种氨基酸？
2. 游离氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上？
3.什么是翻译？请简述翻译的过程？
（翻译：mRNA→蛋白质）
一、RNA如何把信息传给蛋白质？
（翻译：mRNA→蛋白质）
3.翻译过程
一、遗传信息的翻译
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
遗传信息的翻译
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
蛋白质
翻译
RNA的碱基与氨基酸之间有着怎样的关系？
遗传信息的翻译
在细胞质中,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？
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
1个碱基决定一个氨基酸，
2个碱基决定一个氨基酸，
3个碱基决定一个氨基酸，
4 (A.U.C.G)
4 (A.U.C.G)
4 (A.U.C.G)
A
A
A
U
A
C
A
G
C
A
C
U
C
C
C
G
U
A
U
U
U
C
U
G
G
A
G
U
G
C
G
G
只能决定 4 种
只能决定 42＝16 种
只能决定 43＝64 种
A
U
C
G
（碱基与氨基酸之间的对应关系
遗传密码子的破译
2.碱基与氨基酸之间的对应关系
密码子
①定义：
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫做1个密码子。
任务：仔细阅读P67密码子表，思考问题
密码子
1、遗传密码子共多少个，能决定氨基酸的遗传密码有多少个？哪些密码子不决定氨基酸，其作用是什么？
2、密码子与氨基酸之间是否是一一对应的关系？若不是，请简述其关系。
3、几乎所有生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？
21种氨基酸的密码子表
第一个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第三个碱基
第三个碱基 U C A G 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
第1个碱基 第2个碱基 第3个碱基 密码子
苯丙氨酸 U U U UUU
精氨酸 A G G AGG
21种氨基酸的密码子表
第一个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第三个碱基
第三个碱基 U C A G 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
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
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
61
UAG
一种密码子决定____种氨基酸，
一种氨基酸由 密码子决定。
1种或几种
1
遗传信息的翻译
特点：
密码子
翻译
简并性：绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称为密码子的简并。
通用性：几乎所有的生物体都共用上述密码子。
mRNA
C
A
C
G
U
G
A
U
U
A
… …
U
A
A
U
A
C
U
A
氨基酸
氨基酸
氨基酸
… …
氨基酸
mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
A
C
G
U
G
A
U
U
A
异亮氨酸
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
思考
遗传信息的翻译
②反密码子
tRNA
61
一种氨基酸
一种/多种
反密码子
密码子
U
G
运输氨基酸的工具——tRNA
比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂，环的部分没有碱基互补配对，臂的部分由于碱基互补配对形成氢键。
结合氨基酸的部位结合
碱基互补配对
A
（反密码子）
tRNA
（61种密码子）
mRNA
氨基酸
（20种）
运输
编码
互补配对
mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系
①一种tRNA只能识别并运输一种氨基酸，一种氨基酸可能被多种tRNA运输。
②不是所有的密码子都有与之对应的反密码子
核糖体
核糖体
核糖体
U
A
U
C
G
u
C
U
G
G
G
A
U
A
C
U
A
C
C
G
u
G
G
A
C
U
G
U
A
G
A
A
U
A
C
A
G
U
C
A
C
C
G
G
A
U
mRNA
1、起始
2、延伸
3、终止
脱水缩合
肽键
三、翻译过程：
三、翻译过程
位点1
位点2
核糖体移动方向
mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与mRNA上的密码子AUG（起始密码子）互补配对，进入位点1。
携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到位点2的tRNA上
核糖体读取下一个密码子，原来位点1的tRNA离开，原来占据位点2的tRNA进入位点1，新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子，翻译终止。
翻译的过程
03
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
遗传信息的翻译
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。
真核细胞和原核细胞遗传信息表达的区别
真核生物：
原核生物：
（1）数量关系
（2）意义
（3）翻译的方向
（即核糖体移动的方向）
一个mRNA分子上可以相继结合___个核糖体，同时进行____条相同肽链的合成。
多
多
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
（从左到右）
多聚核糖体现象
mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系
DNA聚合酶
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
解旋酶
核糖体
DNA
mRNA
多肽链
DNA复制
转录
翻译
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
DNA复制 转录 翻译
时间
场所
模板
原料
酶
能量
原则
特点
产物
方向
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶
ATP
A-T,T-A,C-G,G-C
半保留复制
边解旋边复制
子代DNA分子
主要是细胞核
基因特定的一条链
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶
ATP
A-U,T-A,G-C ,C-G
边解旋边转录
mRNA、tRNA、rRNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
肽酰转移酶
ATP
特定氨基酸顺序的肽链
A-U,U-A,G-C,C-G
一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
从起始密码子到终止密码子
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
二、遗传信息的转录-翻译
思考
基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系
基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数＝
6 ∶ 3 ∶ 1
三、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
1957年，克里克提出中心法则
资料一:1965年，科学家在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。
RNA RNA
RNA复制酶
中心法则的发展
资料二: 1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
RNA DNA
逆转录酶
补充内容
少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从___流向___（即___________）以及从__ _流向_ __（即________）；
RNA
RNA
RNA的复制
RNA
DNA
逆转录
中心法则的发展
三、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
1957年，克里克提出中心法则
生物种类 遗传信息的传递过程
原核生物
真核生物
DNA病毒
RNA复制病毒
逆转录病毒
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
复制
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
复制
RNA
不同生物遗传信息传递途径：
中心法则
中心法则适用条件：
①DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物遵循的法则。
②RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
中心法则的意义：
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
生命是物质、能量和信息的统一体。
小结

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