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第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
第2课时
mRNA合成后，
通过 进入细胞质中。
核孔
思考：mRNA的碱基序列如何决定蛋白质的氨基酸序列？
一、翻译、密码子、反密码子
1、翻译
（1）概念：
（2）实质：
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。
将mRNA的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列
DNA和RNA都含有四种碱基，而在绝大多数生物体内，组
成蛋白质的氨基酸有21种。
思考：几个碱基决定一种氨基酸，才能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要？
一、翻译、密码子、反密码子
组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸
碱基和氨基酸间的对应关系可能 最多编码的氨基酸种类
1个碱基→1个氨基酸
2个碱基→1个氨基酸
3个碱基→1个氨基酸
4个碱基→1个氨基酸
4
16
64
256
一、翻译、密码子、反密码子
经过不断的推测与实验得知：
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸
1个密码子
称为
密码子
密码子
密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
一、翻译、密码子、反密码子
(1)概念：mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，每 3个这样的碱基叫做一个密码子。
一、翻译、密码子、反密码子
2、密码子
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
遗传密码表：
第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子
苯丙氨酸 U U U UUU
精氨酸 A G G AGG
一、翻译、密码子、反密码子
(2)种类：
64种
①一般情况下，能编码氨基酸的密码子有 种，其中包含起始密码子 种： 编码 ； 编码 。
②不编码氨基酸的密码子有 种，为终止密码子： 、
、 、
注意：正常情况下UGA是 ，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。
在 中可以使用GUG作为起始密码子，此时编码的是甲硫氨酸。
终止密码子
原核生物
61
2
AUG
甲硫氨酸
GUG
甲硫氨酸
3
UAA
UAG
UGA
一、翻译、密码子、反密码子
(3)密码子与氨基酸的对应关系
①一种密码子决定 氨基酸，GUG除外，
②一种氨基酸可以由 密码子决定。
1种或多种
一种
一、翻译、密码子、反密码子
思考与讨论：
问题1：从密码子表可以看出，向苯丙氨酸亮氨酸这样绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并，你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
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；当某种氨基酸使用频率较高时，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。
一、翻译、密码子、反密码子
问题2：几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？
地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，说明当今生物可能有着共同的起源，或生命在本质上是统一的。
一、翻译、密码子、反密码子
(4)密码子的特点
①简并性：绝大多数氨基酸都有
②通用性：地球上几乎所有的生物都 密码子
几个密码子
共用一套
一、翻译、密码子、反密码子
mRNA进入细胞质后，然后与 结合，形成合成蛋白质的“生产线”。在“生产线”上，起运输作用的是
.
核糖体
tRNA
一、翻译、密码子、反密码子
3、tRNA
结合氨基酸的部位
反密码子
（1）结构：比mRNA小得多，类似三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。叫作 。
（2）功能：
（3）与氨基酸的对应关系：每种tRNA只能识别并转运 种氨基酸，每种氨基酸可由 tRNA转运；
反密码子
识别并转运氨基酸
1
1种或几种
二、翻译的过程
1. 条件：
模板： 原料：
能量： 搬运工具：
2. 产物：
场所：
mRNA
ATP
氨基酸
tRNA
多肽
核糖体
二、翻译的过程
第一步 :mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
5
3
1
2
二、翻译的过程
第二步 :携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
5
3
1
2
二、翻译的过程
第三步 :甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。
5
3
1
2
二、翻译的过程
第4步 :核糖体沿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。
5
3
1
2
二、翻译的过程
第4步 :核糖体沿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。
5
3
1
2
二、翻译的过程
5
3
出
1
2
第4步 :核糖体沿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。
肽链合成以后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。
思考：少量的mRNA怎样在短时间内合成出大量的蛋白质？
在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。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（如右图），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
核糖体移动方向
核糖体
mRNA
正在合成的肽链
原核细胞
真核细胞
三、真核生物与原核生物基转录翻译比较
原核细胞：转录和翻译是同时进行的
真核细胞：先转录后翻译
三、真核生物与原核生物基转录翻译比较

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