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4.1基因指导蛋白质的合成

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的全部遗传信息，即构建生物体的蓝图。
从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现。
电影《侏罗纪公园》
细胞外
↑
细胞膜（分泌）
↑囊泡(运输)
高尔基体
（加工、修饰、包装）
↑囊泡(运输)
内质网
(加工成有空间结构的蛋白质)
↑
核糖体
(合成多肽链)
蛋白质的合成过程：
基因
蛋白质的合成
指导
______指导蛋白质的合成
基因是有 的 片段；DNA主要存在于
中，而蛋白质的合成是在 中进行的。
基因
遗传效应
DNA
细胞核
细胞质（核糖体）
以_____为信使
RNA
一、遗传信息的转录
一、遗传信息的转录
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
2、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
多为双螺旋结构
多为单链结构
1、RNA 的基本单位及组成
磷酸
核糖
A、U、G、C
核糖核苷酸
① ；② ；
③碱基： ；
④ 。
细胞核
细胞质
3、 RNA的种类
种类 mRNA tRNA rRNA
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
分布
功能
结构
示 意 图
共同点 主要在细胞质中
主要在细胞质中
与蛋白质结合成核糖体
翻译的直接模板
识别并转运氨基酸
组成核糖体
单链
单链
单链
①都是转录产物 ②基本单位相同 ③都与翻译过程有关
一、遗传信息的转录
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
DNA
1. 解旋
RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
4. 释放
3. 连接
2. 配对
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
一、遗传信息的转录
4、转录
（1）过程：
模板：
原料：
能量（ATP）
酶：
一、遗传信息的转录
（2）概念：
在细胞核中，以DNA的一条链为模板，通过RNA聚合酶合成RNA的过程。
（3）场所：
细胞核（主要场所）叶绿体、线粒体、拟核
DNA分子的一条链
四种游离的核糖核苷酸
（4）条件：
RNA聚合酶
mRNA、rRNA、tRNA（DNA上的遗传信息传递给了mRNA） 。
A-U G-C T-A C-G
（6）转录时碱基互补配对：
（5）产物：
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段，该片段携带的遗传信息能准确地传递给mRNA分子。
mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合，开始它新的历程——翻译。
DNA(基因)
蛋白质
RNA
转录
翻译
碱基的
排列顺序
氨基酸的
排列顺序
对应关系
？
二、遗传信息的翻译
二、遗传信息的翻译
1. 密码子
（1）概念：mRNA上三个相邻的碱基决定一个特定的的氨基酸，遗传学上将这三个碱基称为密码子。
1个密码子
称为
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
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸
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
第1个碱基 第2个碱基 第3个碱基 密码子
苯丙氨酸 U U U UUU
精氨酸 A G G AGG
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
终止密码子： 、 __ 、____
种类
起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） _____（缬氨酸、甲硫氨酸）
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
UAG
一种密码子决定____种氨基酸，
一种氨基酸由_________密码子决定。
1种或几种
1
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
1.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。
2.密码子的通用性
思考.讨论
你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？
？
根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？
？
二、遗传信息的翻译
在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
提高翻译速度
当今生物可能有着共同的起源。
二、遗传信息的翻译
2.tRNA
(1)形态：
三叶草形
(2)功能特点：
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
（3）反密码子
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
位于tRNA上能与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
3.翻译过程
二、遗传信息的翻译
起始
运输
延伸
终止
脱离
mRNA与核糖体结合
tRNA携带氨基酸置于特定位置
核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，对应tRNA运输相应氨基酸加到延伸中的肽链上
当核糖体到达mRNA上的终止密码子时，合成停止
肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物中脱离，通过系列加工形成具有特定空间结构和功能的蛋白质
二、遗传信息的翻译
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序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。
4. 翻译概念：
5. 翻译场所：
6. 翻译的条件：
模板：mRNA
原料：21种游离的氨基酸
能量：ATP
酶
7. 原则：碱基互补配对
8. 产物：多肽
核糖体
G－C、C－G、U－A、A－U
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
二、遗传信息的翻译
二、遗传信息的翻译
A—C—U—G—G—A—U—C —U
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
mRNA
转录
翻译
肽链
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
基因中的碱基数（双链）︰mRNA中的碱基数︰合成蛋白质的氨基酸个数=_______
6︰3︰1
探究：基因中碱基数目、mRNA与蛋白质中氨基酸数目的关系
模板链
二、遗传信息的翻译
针对训练：一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链模板的mRNA分子和转录mRNA的DNA分子至少要有碱基多少个？
A.300；600 B.900；1800
C.900；900 D.600；900
三、复制、转录与翻译的比较
项目 复制 转录 翻译
场所
条件 模板
原料
能量
酶
产物
原则
遗传信息传递方向
细胞核（主要场所）
细胞核（主要场所）
核糖体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种游离的氨基酸
ATP
ATP
ATP
DNA解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
与蛋白质合成有关的酶
DNA
RNA
多肽
碱基互补配对
A－T T－A G－C C－G
碱基互补配对
A－U T－A G－C C－G
碱基互补配对
A－U U－A G－C C－G
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→Pro
真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行；
原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。
四、中心法则及补充
1、提出者：克里克
2、中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
RNA的复制
(1)DNA、RNA是信息的载体。
(2)蛋白质是信息的表达产物。
(3) ATP为信息的流动提供能量
生命是物质、能量和信息的统一载体。
以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递: 真核生物、原核生物、DNA病毒
DNA
RNA
蛋白质
复制
转录
翻译
复制
RNA
蛋白质
翻译
以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递：RNA病毒
复制
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
RNA
逆转录
四、中心法则及补充
五、课堂小结
RNA
蛋白质
转录
原料
模板
酶
场所
反密码子
原料
模板
场所
工具
氨基酸
核糖体
RNA聚合酶
核糖核苷酸
主要在细胞核
一条链
组成
决定
rRNA
mRNA
tRNA
种类
密码子
三个碱基
翻译
DNA

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