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(共45张PPT)
PART
22
遗传信息的表达
遗传信息的转录
遗传信息的翻译
中心法则
基因与性状的关系
表观遗传
细胞质基因
DNA和RNA的区别
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
细胞质
遗传信息的储存、传递、表达
遗传信息的转录
第22讲 遗传信息的表达
信使 RNA—— mRNA
核糖体 RNA—— rRNA
转运 RNA—— tRNA
携带密码子，传递遗传信息
识别密码子，运输特定氨基酸
核糖体的组成成分。
RNA的种类
遗传信息的转录
第22讲 遗传信息的表达
遗传信息的转录
第22讲 遗传信息的表达
注意：
mRNA适于做DNA的信使的原因
（1）它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。
（2）在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，因RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。
（3）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。
RNA聚合酶
3、5—磷酸二酯键
遗传信息的转录
第22讲 遗传信息的表达
解旋
酶：
RNA聚合酶
结果：
双链解开，碱基暴露
解旋
原则：
碱基互补配对
模板：
DNA双链中的一条链
原料：
4种游离的核糖核苷酸
能量：
ATP
连接
酶：
RNA聚合酶
结果：
形成一个RNA
释放
合成的RNA从DNA链上释放
DNA双螺旋恢复
要点（以真核生物为例）
场所：
产物：
模板：
条件 原料：
酶：
能量：
信息流动方向：
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
mRNA（还有tRNA和rRNA）
DNA的 链
一条
核糖核苷酸
RNA聚合酶（作用于 键）
游离四种 。
磷酸二酯
ATP
DNA → mRNA
（遗传信息） （密码子）
遗传信息的转录
碱基配对情况：A-U T-A C-G G-C
染色体
基因1
基因2
RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。
非编码区
非编码区
编码区
（调控序列）
（调控序列）
（编码序列）
基因：具有遗传效应的DNA片段
遗传信息的转录
第22讲 遗传信息的表达
原核基因
mRNA
转 录
编码区
非编码区
非编码区
启动子
与RNA聚合酶
结合位点
终止子
3'
3'
5'
5'
遗传信息的转录
第22讲 遗传信息的表达
转 录
剪 接
mRNA前体
成熟的mRNA
编码区
非编码区
非编码区
启动子
与RNA聚合酶
结合位点
外显子
内含子
终止子
真核基因
3'
3'
5'
5'
遗传信息的转录
第22讲 遗传信息的表达
转 录
剪 接
mRNA前体
成熟的mRNA
编码区
非编码区
非编码区
启动子
与RNA聚合酶
结合位点
外显子
内含子
终止子
真核基因
3'
3'
5'
5'
启动子，终止子 VS 起始密码子 终止密码子
翻译：游离在细胞中的各种 ，以 为模板
合成具有 的蛋白质的过程。
氨基酸
mRNA
一定氨基酸序列
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
1．若1个碱基决定一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
只能决定4种
A
U
C
G
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
2．若2个碱基决定一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
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42＝16种
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
3．一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的21种氨基酸？
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
4 (A.U.C.G)
4 (A.U.C.G)
4 (A.U.C.G)
能决定43＝64种
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
种类：64种，能决定氨基酸的密码子只有61种
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
密码子
1种密码子只能决定1种氨基酸
1种氨基酸对应1种或几种密码子
数量关系
2. （必2 P67思考·讨论）密码子的简并有怎样的生物学意义？什么是密码子的统一性 密码子的统一性说明了什么 (
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
)。
可以从增强密码子容错性的角度来解释，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；也可以从密码子的使用频率来考虑，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。密码子的统一性是指地球上几乎所有的生物都共用一套密码子,这一事实说明各种生物都有一定的亲缘关系或者说生命本质上是统一的
　 转运RNA(tRNA)：一端是氨基酸的结合部位，另一端有三个特殊的碱基，能与mRNA上的“密码子”碱基互补配对，叫反密码子。
三叶草型
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
61种
1种tRNA只能转运1种氨基酸
1种氨基酸可由1种或多种tRNA转运
种类：
数量关系：
易错点：tRNA是一条链，由很多碱基构成，含有氢键，存在碱基配对
密码子
种类：
数量
关系：
64种
1种密码子只能决定1种氨基酸
1种氨基酸对应1种或几种密码子
tRNA
种类：
数量
关系：
61种
1种tRNA只能转运1种氨基酸
1种氨基酸可由1种或多种tRNA转运
项目 密码子 反密码子
位置 mRNA tRNA
作用 直接决定蛋白质中氨基酸的序列 识别密码子，将特异性氨基酸引入合成位点
特点 与DNA模板链上的碱基互补 与mRNA中的密码子的碱基互补
翻译的过程
第1步
mRNA进入细胞质，与核糖体结合，携带甲硫氨酸(Met)的tRNA，通过与密码子AUG互补配对，进入第一个位置。
第2步
携带异亮氨酸(Ile)的tRNA以同样方式进入第二位。
第2步
携带异亮氨酸(Ile)的tRNA以同样方式进入第二位。
第3步
甲硫氨酸通过与异亮氨酸形成肽键而转移到占据第二位置的tRNA上。
肽键
第4步
核糖体读取下一个密码子，原来占据第一位置的tRNA离开核糖体，占据第二位置的tRNA进入第一位置。
第4步
一个新的携带甘氨酸(Gly)的tRNA进入第二位置，继续肽链的合成。
重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA上终止密码子时，释放因子进入该位置，多肽链合成停止并释放。
例．〔2019 海南卷 20〕下列关于蛋白质合成的叙述，错误的是（ ）
A．蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束
B．携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点
C．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合
D．最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸
C
难度★★★★
C项，携带氨基酸的首个tRNA直接进入核糖体1号位，后面的tRNA首先进入2号位，再进入1号位。
B项，说的是携带肽链的tRNA，而非首个tRNA。
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
要点（以真核生物为例）
场所：
产物：
模板：
条件 原料：
酶：
能量：
信息流动方向：
核糖体
有一定 顺序的蛋白质
mRNA
氨基酸
rRNA（催化 ）
游离20种 。
ATP
mRNA → 蛋白质
（密码子） （控制性状）
氨基酸
肽键形成
遗传信息的翻译
碱基配对情况：A-U U-A C-G G-C
翻译效率（特点： ）
数量关系：
方向：
意义：
结果：
多
同时
短
长
左到右
1个mRNA可相继结合 个核糖体， 进行
多条肽链的合成，称为多聚核糖体；
从 到 （如图：从 ）；
少量的mRNA分子可以迅速合成出
的蛋白质；
大量
合成多条 的肽链。
（理由： 相同）
相同
快速高效
模板mRNA
遗传信息的翻译
先转录后翻译—真核
边转录边翻译—原核
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
原核生物，转录还没完成，就开始了翻译，边转录边翻译。
真核生物，核基因的转录和翻译不能同时进行，被核膜从时空上隔开了。
汉水丑生侯伟作品
复 制 转 录 翻译
场 所 细胞核 细胞核 细胞质
解 旋 完全解旋 解旋有遗传效应的片段 （基因）
模 板 DNA的两条链 只有DNA的一条链 （基因编码区一条链） mRNA
原 料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 21种氨基酸
酶 DNA解旋酶、 DNA聚合酶 RNA聚合酶 核糖体
能 量 ATP ATP ATP
碱基配对 A—T C—G T—A G—C A—U G—C T—A C—G A—U G—C
U—A C—G
特点 边解旋边复制、多起点双向复制 边解旋边转录 边转录边翻译（原核）
核内转录质中翻译（真核）
产 物 相同2个子代DNA mRNA、tRNA、rRNA 蛋白质
遗传信息、密码子和反密码子的比较
遗传信息 密码子 反密码子
存在位置 在 上，是基因中 的排列顺 序。（除RNA病毒） 在 上，决定1个 氨基酸的3个 碱基。 在 上，是与
互补配对的
3个碱基。
作 用 决定氨基酸的排列顺 序的 原因。 （间接决定） 决定氨基酸的排列顺 序的 原因。 与mRNA上的密码子互
补，以 氨基酸在
上面的位置。
DNA
mRNA
脱氧核苷酸
相邻
tRNA
密码子
根本
直接
确定
例．〔2019 新课标I卷 2〕用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是（ ）
①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶 ③同位素标记的苯丙氨酸
④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A．①②④ B．②③④ C．③④⑤ D．①③⑤
C
难度★★★
体外合成多肽链，需要模板④、原料③、环境⑤。
遗传信息的翻译
第22讲 遗传信息的表达
在蛋白质的合成过程完全弄清楚之前，科学家克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律，并将这一规律命名为中心法则。
中心法则
第22讲 遗传信息的表达
RNA
转录
蛋白质
翻译
DNA
复制
细胞生物和DNA病毒
DNA
复制
RNA病毒（如：烟草花叶病毒）
复制
逆转录
RNA
RNA
转录
蛋白质
翻译
RNA病毒（如：艾滋病病毒）
RNA
蛋白质
翻译
中心法则
第22讲 遗传信息的表达
2.寨卡病毒为单股正链RNA病毒，用（+）RNA表示。下图表示寨卡病毒的增殖和表达。相关说法错误的是（ ）
A.寨卡病毒属于RNA病毒，体内含有逆转录酶
B.病毒RNA复制时需要的酶在宿主细胞内合成
C.病毒RNA可直接作为翻译的模板
D.病毒RNA复制时遵循碱基互补配对原则
A
基因控制生物的性状
（一）基因控制性状的途径
1.直接控制
基因
蛋白质的结构
控制
生物的性状
直接控制
（一）基因控制性状的途径
一般过程
基因
结构蛋白
控制
生物性状
表现
囊性纤维化病
CFTR基因缺失3个碱基
508位缺少苯丙氨酸
蛋白质空间结构变化
CFTR转运氯离子的功能异常
患者支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌繁殖，
肺部感染
镰刀型细胞贫血症
血红蛋白基因中1个
碱基对被替换
血红蛋白中谷氨酸被缬氨酸替换，空间结构改变
红细胞呈镰刀型
红细胞易破裂，使人患
贫血
组成
细胞形态、结构
（一）基因控制性状的途径
2.间接控制
基因
酶的合成
控制
生物的性状
间接控制
代谢过程
控制
（一）基因控制性状的途径
一般过程
基因
酶的合成
控制
生物性状
表现
白化病病
编码络氨酸酶基因异常
缺少络氨酸酶
不能合成黑色素
出现白化症状
皱粒豌豆的形成
编码支链淀粉酶的基因被插入的DNA序列打乱
支链淀粉酶异常，
活性降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆，
失水皱缩
控制
代谢过程
（二）基因与性状的关系
1.一般而言1个基因决定 种性状，但有时1个基因可影响
个性状；（如：下图中的基因1就会影响性状B和C）
2.生物体的1种性状有时受 个基因的影响；
（如玉米叶绿体的形成至少与50多个不同的基因有关）
3.生物的性状是 与 共同作用的结果。基因型相同，
表现型 ；基因型不同，表现型 。反之，
亦是如此。
1
多
多
基因
环境
可能不同
可能相同
小型环状DNA
线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。为了与细胞核的基因相区别，将线粒体和叶绿体中的基因称做细胞质基因。
细胞质基因
第22讲 遗传信息的表达
对人的线粒体DNA的研究表明，线粒体DNA的缺陷与数十种人类遗传病有关。这些疾病很多是与脑部和肌肉有关的。例如，线粒体肌病和神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。这些遗传病都只能通过母亲遗传给后代。
线粒体DNA
小型环状DNA
提示：精卵结合为受精卵时，精子主要提供细胞核，细胞质主要有卵细胞提供，因此线粒体疾病只能通过母亲遗传给后代。
细胞质基因
第22讲 遗传信息的表达

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