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(共24张PPT)
第1节 基因指导蛋白质的合成
（第二课时）
第四章基因的表达
场所
模板
原料
产物
酶
1.定义：
21种氨基酸（需tRNA转运）
细胞质中的核糖体
mRNA
具有一定氨基酸顺序的蛋白质（肽链）
2.条件：
翻译相关酶
游离在细胞质中的各种______，以______为模板合成具有一定氨基酸顺序的________的过程叫作翻译。
蛋白质
mRNA
氨基酸
一、遗传信息的翻译
决定一个氨基酸的 碱基个数 决定氨基 酸种类 图示
1个
2个
3个
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
4
42＝16
43＝64
问题1:mRNA的4种碱基如何决定21种氨基酸
一、遗传信息的翻译
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(3)识别：
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
密码子
密码子
密码子
密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠
决定
缬氨酸
决定
组氨酸
决定
精氨酸
后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，最终破解了64个遗传密码子。
一、遗传信息的翻译
1.密码子
(2)位置：
mRNA上
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A 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
一、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表
(4)密码子的个数：
(5)密码子的种类：
共64种密码子
一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不编码氨基酸，只作为翻译终止的信号。特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种。特殊情况下62种。
3种终止密码子
2种起始密码子
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
密码子的简并性
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
密码子的通用性
密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？
（1）增强密码子的容错性。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，减少因氨基酸改变而导致的生物性状改变；
（2）保证翻译的速度。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
说明当今生物可能有着共同的起源。
一种密码子决定一种氨基酸。
密码子的专一性
问题2: 根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？
(6)密码子的特性：
　实战训练　
1.“密码子”是指( )
A.核酸上特定排列顺序的碱基
B. DNA特定排列顺序的碱基
C.mRNA上决定1个氨基酸的三个相邻的碱基
D.tRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
A
C
G
U
G
A
U
U
A
异亮氨酸
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
一、遗传信息的翻译
问题3: 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？
核糖体
一、遗传信息的翻译
2.运输氨基酸的工具 ——tRNA
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
(2)功能：
①识别氨基酸 ②转运氨基酸
①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
②一种氨基酸可以由多种tRNA转运
(3)功能特点：
(4)反密码子:
位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基，有61或62种。
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
1
3
2
甲
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
C
A
U
5’
3’
第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基AUG互补配对进入1位点。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
1
3
2
甲
第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入2位点。
C
A
U
5’
3’
组
G
U
G
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
第3步：甲硫氨酸与这个氨基酸通过脱水缩合形成肽键，从而转移到占据2位点的tRNA上。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
1
3
2
甲
C
A
U
5’
3’
色
C
C
A
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
组
G
U
G
5’
3’
精
A
C
G
5’
3’
半
G
C
A
5’
3’
半
A
C
A
5’
3’
脯
A
G
G
5’
3’
第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点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。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
①除了起始密码子的tRNA进入位点1，其余携带氨基酸的tRNA最开始都与位点2结合；
②携带肽链的tRNA先后占据核糖体的2个tRNA位点。
1
3
2
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
A
C
A
5’
3’
甲
色
组
精
半
半
脯
A
G
G
5’
3’
释放因子
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。
肽链释放后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
问题4: 翻译能够高效进行的原因？
多聚核糖体现象
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。少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质。
问题5: 多条肽链的氨基酸序列是否相同？
相同，因为其模板相同。
问题6: 翻译能够精确进行的原因是什么？
①mRNA为翻译提供了精确的模板；
②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。
一、遗传信息的翻译
问题7: 翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？
多聚核糖体现象
不具有，还需要加工。
问题8: 翻译的方向？
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
（从右到左）
一、遗传信息的翻译
真核生物
先转录，后翻译
DNA
mRNA
RNA聚合酶
边转录边翻译
原核生物
一、遗传信息的翻译
多起点翻译
真核细胞、原核细胞转录与翻译的特点
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
细胞分裂前的间期
个体生长发育的整个过程
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质的核糖体
DNA的两条链
基因特定的一条链
mRNA
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
21种氨基酸
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
多种相关酶
ATP
ATP
ATP
子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
特定氨基酸顺序的肽链
A-T,T-A,C-G,G-C
A-U,T-A,G-C ,C-G
A-U,U-A,G-C,C-G
半保留复制，
边解旋边复制
边解旋边转录边复旋
翻译结束后，mRNA被降解为单体
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、真核细胞中复制、转录、翻译的比较
　实战训练　
1.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是( )
A．图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧
B．mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGU
C．图中碱基的配对方式有A－U、C－G、A－T
D．图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶
2.下图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法不正确的是（ ）
A.核糖体相对于①的移动方向是右→左
B.最终合成的肽链②③④⑤的结构相同
C.合成①的场所主要在细胞核，合成②的场所在细胞质
D.①上相继结合多个核糖体导致合成一条多肽链的时间变短
①
⑤
④
③
②
⑥
　实战训练　
　实战训练　
3．下列关于真核生物中遗传信息的传递和表达的叙述，正确的是（ ）
A．解旋酶和DNA聚合酶不属于基因表达产物
B．RNA是在细胞质基质中以DNA为模板合成的
C．遗传信息的转录和翻译均需RNA聚合酶的参与
D．一个mRNA上可以结合多个核糖体同时进行翻译
　实战训练　
4．图1和图2表示某些生物体内的物质合成过程示意图，下列对此分析正确的是（ ）
A．图中甲和丙表示RNA，乙和丁表示核糖体
B．图1中乙的移动方向为从右向左
C．图1合成的多肽链的氨基酸排列顺序各不相同
D．图1和图2所示过程使得少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
G C A
C G T
G C A
模板链
丙氨酸
DNA
（基因片段）
mRNA
氨基酸
DNA
碱基数目
mRNA
碱基数目
氨基酸
数目
：
：
：
：
6
3
1
DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n=6:3:1
说明：因为DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA;转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
三、基因控制蛋白质合成的相关计算
　实战训练　
1.一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽的模板信使RNA和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基多少个？（ ）
A．3000个和3000个 B．1000个和2000个
C．3000个和6000个 D．2000个和4000个
2. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链上最多含有肽键的个数是 ( 　 )
A．198个 B．199个 C．200个 D．201个

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