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第1节基因指导蛋白质的合成
第四章 基因的表达
第一节基因指导蛋白质的合成
1.遗传信息转录过程是怎样的？
2.三种RNA的掌握？
3.遗传信息翻译过程？
4.区别启动子、终止子、密码子、反密码子？
5.中心法则及其相关内容掌握，是如何描述遗传信息传递规律的？
第四章
基 因 的 表 达
问题探讨
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、相互争斗，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。
讨论:
从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？
第一节
问题探讨
第一节
基因指导蛋白质的合成
遗传信息储存在细胞核的DNA中
蛋白质的合成发生在核糖体
充当信使的中间物质---RNA
第一节
基因指导蛋白质的合成
一、RNA
(一)基本单位：四种核糖核苷酸
1.模板：DNA的一条链
(二)来源：DNA RNA
转录
2.原料：4种游离的核糖核苷酸
3.酶：RNA聚合酶
4.能量：ATP
组成核糖体
rRNA
（核糖体RNA）
运输氨基酸
tRNA
（转运RNA）
把DNA的遗传信息传递给蛋白质
mRNA
（信使RNA）
功能
结构特点
名称
单链
单链
单链
(三)种类及功能
RNA
DNA
第一节
基因指导蛋白质的合成
构成RNA
构成DNA
脱氧核糖
胸腺嘧啶（T）
磷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
核糖
尿嘧啶（U）
二、DNA与RNA的区别
tRNA
mRNA
rRNA
比较项目 DNA RNA
基本单位
五碳糖
含氮碱基
结构
主要存在部位
DNA,RNA 的主要区别
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A T C G
A U C G
多为双链结构
多为单链结构
细胞核
细胞质
为什么RNA适合做DNA的信使呢？
RNA一般是____链，而且比 DNA 短，因此能够通过_______，从________转移到________中。
单
核孔
细胞核
细胞质
第一节
基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录
RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
第三步
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
RNA与模板链是反向的
地点：
模板：
原料：
条件：
原则：
产物
主要在细胞核
DNA的一条链
4 种核糖核苷酸
DNA mRNA
遵循碱基互补配对原则
A— ; T— ; G— ; C—
U A C G
转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA 的过程。
RNA聚合酶、ATP
一、遗传信息的转录
第一节
基因指导蛋白质的合成
思考.讨论
比较项目 DNA复制 DNA转录
模板
原料
碱基互补配对原则
酶
产物
DNA
RNA
DNA的两条链
DNA的一条链
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
A-T；G-C
A-U；T-A；G-C
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
模板链
mRNA携带的遗传信息如何翻译成蛋白质？
第一节
基因指导蛋白质的合成
思考.讨论
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
核苷酸排序
氨基酸排序
思考：
组成蛋白质的氨基酸：
信使RNA的碱基：
4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？
20种
4种
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种，即
如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定___种，即
如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种，即
4
16
64
密码子 遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，叫做一个密码子
二、遗传信息的翻译
---模板mRNA(密码子)
20种氨基酸的密码子
第一节
基因指导蛋白质的合成
二、遗传信息的翻译
（一）概念：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基序列，称为一个遗传密码。
（二）种类（64种）
①61种编码氨基酸的密码
其中两种起始密码：AUG、GUG（对应甲硫氨酸），翻译的起点，另真核生物唯一起始密码子只有AUG。
②三种不编码氨基酸的密码-----终止密码：
UAA、UAG、UGA；不对应有氨基酸；翻译的终点。特殊情况下UGA编码硒代半胱氨酸。
（三）功能
与反密码配对，决定氨基酸的种类、数量和排列顺序。
---模板mRNA(密码子)
1.专一性：一种密码子只对应一种氨基酸
2.简并性:一种氨基酸可有一种或多种密码子
（一种氨基酸具有两个或多个密码子的现象称为密码子的简并性 ）
（对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子）
3.通用性：自然界中的各种生物共用一套密码子表
注意：起始密码可以编码氨基酸、终止密码不编码氨基酸
（四）特性
第一节
基因指导蛋白质的合成
二、遗传信息的翻译
---搬运工（tRNA）
结合氨基酸的部位
反密码子
5
3
5
3
tRNA的反密码子和所携带的氨基酸有何关系？
mRNA
tRNA
P
OH
A
C
A
第一节
基因指导蛋白质的合成
二、遗传信息的翻译
---搬运工（tRNA）
tRNA是蛋白质生产线上的搬运工
tRNA上有两个重要部位：
结合氨基酸的部位，位于3 -端
反密码子位于环上；反密码子能与mRNA上的密码子碱基互补配对
催化tRNA和AA反应的酶同时识别反密码子和氨基酸，保证一种tRNA只能携带一种AA
提示：
模拟题认为密码子和反密码子一一对应，即反密码子有62种。但实际上并不正确。
第一节
基因指导蛋白质的合成
二、遗传信息的翻译
第二步：携带组氨酸的tRNA（反密码GUG）
以同样的方式进入位点2。
第三步：甲硫氨酸与组氨酸缩合成二肽，转移到占据位点2的tRNA上。
第一步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。 反密码子为UAC的tRNA携带甲硫氨酸，与起始密码AUG互补配对，进入位点1
第四步：核糖体读取下一个密码子， 原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点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。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。
核糖体移动方向
注意
5’
3’
---过程
概念：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。
原料：______________
多种氨基酸
场所：_____________________
过程：___________________
细胞质中的核糖体
起始、延伸、中止
模板：__________
产物：____________
遗传信息传递方向：__________________
mRNA
蛋白质
mRNA
蛋白质
二、遗传信息的翻译
---总结
第一节
基因指导蛋白质的合成
二、遗传信息的翻译
特别提醒
1.一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体（多聚核糖体），同时进行多条相同的肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质（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）。
如何识别翻译方向
注明：基因表达的结果不一定都指导蛋白质合成如：转录的tRNA和rRNA也是表达。
复制 转录
场所 解旋
模板
酶 能量 原则
原料
产物
主 要 在 细 胞 核 内
完全解旋
只解有遗传效应的片段
亲代DNA的两条链
均为模板
DNA的一条链上的某片段为模板
解旋酶、DNA聚合酶等
ATP
A—T T-A C-G G—C
A—U T-A C-G G—C
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
两个子代DNA
RNA
解旋酶、RNA聚合酶等
二、遗传信息的翻译
第一节
基因指导蛋白质的合成
三、中心法则
1、1957年克里克提出中心法则：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
2、少数生物遗传信息可以从RNA流向RNA或RNA流向DNA
3、生命是物质、能量和信息的统一体
提示：
逆转录和RNA复制通常发生在RNA病毒中，一般认为正常细胞不发生逆转录和RNA复制。实际上干细胞中的端粒酶也具有逆转录活性。
转录、翻译与DNA复制的比较
场所 模板 原料 产物 遗传信息传递方向
DNA复制： DNA DNA
转录： DNA RNA
翻译： RNA 蛋白质
游离的脱
氧核苷酸
游离的核
糖核苷酸
游离的 氨基酸
DNA
mRNA
蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
亲代DNA的 每一条链
DNA的一条链（模板链）
mRNA
小结
RNA
基因
蛋白质
转录
翻译
细胞核
细胞质
细胞核
细胞核
细胞质
mRNA→蛋白质
1．下列关于真核生物的转录过程的叙述，正确的是(　　)
A．转录以DNA的两条链为模板
B．转录可发生在细胞核和细胞质中
C．转录需要DNA聚合酶参与
D．转录的产物与DNA的长度相等
B
课堂练习
2．下列关于密码子的叙述，正确的是(　　)
A．密码子有64种，都能决定氨基酸
B．密码子GTA的反密码子是CAU
C．密码子是基因上相邻的三个碱基
D．一种氨基酸可能对应多种密码子
D
课堂练习
3．DNA分子复制、转录、翻译所需的原料依次是(　　)
A．脱氧核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸
B．脱氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白质
C．核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸
D．脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D
课堂练习
4．有关蛋白质合成的叙述，不正确的是(　　)
A．终止密码子不能编码氨基酸
B．每种tRNA只转运一种氨基酸
C．tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息
D．核糖体可在mRNA上移动
C
课堂练习
5．某个多肽的相对分子质量为2778，氨基酸的平均相对分子质量为110，若考虑终止密码子，则控制该多肽合成的基因的长度至少是(　　)
A．75对碱基 B．78对碱基
C．90对碱基 D．93对碱基
D
课堂练习

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