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第一章：遗传因子的发现
第二章：基因和染色体的关系
第三章：基因的本质
第四章：基因的表达
人类是怎样认识到基因的存在的
基因在哪里
基因是什么
基因是怎样行使功能的
基因指导蛋白质的合成
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？
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需要的全部遗传信息。但是，从遗传信息（DNA）到遗传性状（蛋白质）的生物体，需要复杂的过程，因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。
将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因)转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。
转入的是基因，得到的却是蛋白质，为什么会这样？
遗传信息的转录
阅读课本P64 至 P65页第二段内容，然后回答下列问题：
思考：位于细胞核的基因如何控制细胞质核糖体进行蛋白质的合成？
DNA(基因)
蛋白质
媒介？
通过RNA
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
1、RNA----结构 DNA和RNA的比较
种类 DNA RNA
基本单位
五碳糖
特有碱基
共有碱基
空间结构
真核细胞 中的分布
脱氧核糖核苷酸（4种）
核糖核苷酸（4种）
脱氧核糖
核糖
一般呈规则的双螺旋结构
多呈单链结构
T（胸腺嘧啶）
U（尿嘧啶）
A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）
主要在细胞核中
少量在细胞质
(线粒体、叶绿体)
主要在细胞质中
少量在细胞核
（细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体）
嘧啶≠嘌呤→一般为RNA(也有可能是单链DNA)
嘧啶=嘌呤→一般为双链DNA(也有可能是单链DNA或RNA)
思考：为什么RNA适于作DNA的信使？
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
1、RNA----种类和功能
mRNA(信使RNA)
功能
结构
作为DNA的信使
识别并转运特定的氨基酸
与蛋白质共同构成核糖体
单链
三叶草形
有碱基互补配对
单链
rRNA (核糖体RNA)
tRNA (转运RNA)
其他作用：
某些病毒的遗传物质
或催化作用的酶（端粒酶、逆转录酶）
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
为什么RNA适于作DNA的信使？
①RNA由4种核糖核苷酸组成，可以携带遗传信息；
②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此可以通过核孔,从细胞核转移到细胞质
③RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。
0层膜，消耗ATP
DNA如何将遗传信息传递给mRNA？
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
模板链
解旋
配对
连接
释放
RNA聚合酶
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
概念
碱基互补配对
主要在细胞核（线粒体和叶绿体中也存在）
原料：
模板：
能量：
A－U、T－A
G－C、C－G
场所：
条件
时间：
活细胞新陈代谢过程中
解旋→配对→连接→释放
过程：
游离的四种核糖核苷酸
DNA的一条链(供转录的那一条)
酶：
ATP
同时具有解旋和聚合的功能
边解旋边转录
RNA聚合酶等
DNA→mRNA
遗传信息流动：
最后mRNA释放，DNA双链恢复
思考：同种生物不同细胞DNA是否相同？mRNA呢？tRNA和rRNA呢？
DNA相同，mRNA种类和数量不同， tRNA和rRNA种类没有差异
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫做转录。
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
2、遗传信息的转录
转录
DNA分子
方向：
RNA新链的延伸也是从5’-端到3’-端
mRNA
产物：
①种类：三种RNA(mRNA tRNA rRNA)
②碱基数目：
少于其模板链碱基
基因的选择性表达
③碱基序列：
与模板链互补，与非模板链基本相同
④去向：
通过核孔进入细胞质(穿0层膜,需能量)完成使命迅速降解
意义：
将遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
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。
3、遗传信息的翻译
概念
mRNA
蛋白质
核苷酸
氨基酸
翻译
（碱基）
对应关系
多样性原因
氨基酸的数量
排列顺序
种类
碱基的数量
排列顺序
种类
决定
决定
决定
4种
21种
遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
讨论：4种碱基如何决定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
G
U
G
C
A
U
C
G
A
mRNA
5'
3'
密码子
缬氨酸
密码子
组氨酸
密码子
精氨酸
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
Translation of genetic information
遗传密码子的破译
1961年克里克实验
实验材料：T4噬菌体
实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响
实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。
实验结果：
①增加或删除1个/2个碱基,无法正常产生蛋白质；
②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。
实验结论：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。
1961年蛋白质的体外合成实验
科学家：尼伦伯格、马太
实验技术：蛋白质的体外合成技术
实验过程：
①在每个试管中分别加入1种氨基酸；
②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；
③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
密码子（共64个）
①种类
起始密码子：
终止密码子：
3种,UAA、UAG、UGA
2种,AUG、GUG
（也编码氨基酸）
编码氨基酸的密码子：62种
翻译的起点
仅为翻译终止信号
②专一性
每种密码子只对应编码 种氨基酸(除起始密码子)
一
一种氨基酸对应 种密码子
1或多
③简并性
④通用性：
地球上几乎所有生物共用一套密码子。
（不编码氨基酸)
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
转运RNA-tRNA
结构：
反密码子
“三叶草”结构
游离在细胞之中的氨基酸是如何按照模板信息有序的运到合成蛋白质的"生产线"上的呢
3’
5’
tRNA为单链，但存在局部双链
tRNA上与mRNA密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基
对应关系：
1种tRNA只识别并转运 种氨基酸
1种氨基酸可由 tRNA转运
1
1或多种
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
3、遗传信息的翻译
1. 原料
2. 模板
3. 运载工具
4. 能量
5. 酶
条件
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。
21种氨基酸
mRNA
tRNA
ATP
多种酶
场所
核糖体（细胞质）
产物
多肽链
蛋白质
盘曲、折叠
内质网、高尔基体
组成：
形成：
蛋白质+rRNA
与核仁有关
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
过程
U
A
C
M
G U G
H
A C C
W
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
过程
U
A
C
M
G U G
H
A C C
W
脱水缩合（肽键）
tRNA可重复利用
核糖体移动的方向：
由多肽链向单个氨基酸方向移动
（从左往右）
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
肽键
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
X X X
甲硫氨酸
XXX
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXXX
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
3、遗传信息的翻译
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
Translation of genetic information
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
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
核糖体移动方向（翻译方向）
长多肽链翻译在前（从左往右）
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
DNA碱基的个数6n
mRNA碱基的个数3n
tRNA的个数n
氨基酸的个数n
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、U-A、C-G、G-C
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
中心法则
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
中心法则
请写出以下生物遗传信息的传递过程？
生物种类 遗传信息传递过程
真核生物
原核生物
DNA病毒 （T2噬菌体）
复制型RNA病毒，如烟草花叶病毒
逆转录病毒，如艾滋病病毒
复制 RNA 蛋白质
遗传物质都是DNA
DNA RNA 蛋白质
复制
转录
翻译
翻译
遗传物质都是RNA
蛋白质
RNA
DNA
RNA
转录
逆转录
翻译
随堂练习
In-class practice
×
DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ）
一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。（ ）
×
3、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为（ ）
A.33、11、66 B.36、12、72
C.12、36、24 D.11、36、72
B

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