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(共34张PPT)
【资料1】 将外源生长激素基因转入鲤鱼受精卵，因合成生长激素鲤鱼生长速率加快。
【资料2】 将水母的绿色荧光蛋白基因转入小鼠，小鼠因合成荧光蛋白而发光。
【资料3】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 抗虫蛋白而抗虫。
苏云金杆菌
提取
Bt抗虫蛋白基因
导入
棉花细胞
Bt抗虫蛋白
Bt基因表达
转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？
导入新课
原来，基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。
第四章 基因的表达
4.1 基因指导蛋白质的合成
本节聚焦
1、基因如何指导蛋白质的合成？
2、中心法则是如何描述遗传信息的传递规律的？
3、几乎所有生物共用一套密码子的基本事实，给我们什么启示？
思考：
基因的分布在哪，蛋白质的合成在哪？
科学家推测在DNA和蛋白质之间有中间物质充当信使。后来发现确有这样的物质，它就是RNA。
基因
（有遗传效应的DNA片段，
DNA主要存在于细胞核）
细胞核中
蛋白质合成
细胞质中的核糖体上
指导
阅读P64-66，回答以下问题：
1、DNA和RNA的不同表现在哪？
2、为什么RNA适合做DNA的信使呢？
3、RNA有几类，作用是什么？
4、什么是转录，转录的场所、模板、原料、酶、过程分别是什么？
自主探究
1、DNA和RNA的不同表现在哪？
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
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A T C G
A U C G
双链结构
多为单链结构
细胞核
细胞质
一、遗传信息的转录
DNA的基本单位
RNA的基本单位
磷酸
磷酸
脱氧核糖
核糖
A
T
C
G
A
U
C
G
2、为什么RNA适合做DNA的信使呢？
RNA由基本单位---核糖核苷酸连接而成，也有4种碱基，使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。
RNA一般是单链，比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。
DNA
RNA
一、遗传信息的转录
合成蛋白质时作模板
参与构成合成蛋白质的场所
合成蛋白质时识别并转运氨基酸
3、RNA有几类，作用是什么？
核糖体RNA---rRNA
信使RNA---mRNA
转运RNA---tRNA
相同点：①都以DNA为模板合成 ②基本单位相同③都与蛋白质合成有关
一、遗传信息的转录
场所：
模板：
原料：
原则：
产物：
概念:
酶：
（解开氢键、形成磷酸二酯键）
4、什么是转录，转录的场所、模板、酶、原料、过程分别是什么？
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
主要在细胞核（叶绿体、线粒体、拟核、质粒）
DNA的一条链（以基因为单位）
RNA聚合酶
4种核糖核苷酸
碱基互补配对（A-U、T-A、G-C、C-G）
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
一、遗传信息的转录
RNA聚合酶
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，双链的碱基得以暴露。
2、配对
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。
3、连接
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
4、释放
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
过程：
游离的核糖核苷酸
1、转录与复制有何共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
都需要模板,都遵循碱基互补配对原则;
碱基互补配对原则保证遗传信息转录的准确性;
转录：核糖核苷酸为原料，RNA聚合酶
DNA复制：脱氧核苷酸为原料，解旋酶和DNA聚合酶
转录成的RNA与DNA模板链的碱基互补配对，U与A配对，而非T ；
RNA与DNA非模板链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U 。
DNA双链片段 a链
b链 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
G C T T G G A G T G C G
G C U U G G A G U G C G
2、与DNA复制相比，转录所需的酶（酶作用的化学键）和原料有何不同？
3、转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？
思考讨论P65
复制与转录的比较
复制 转录
场所
解旋
模板
原料
酶
能量
碱基配对
产物
主要在细胞核
主要在细胞核
完全解旋
只解有遗传效应的片段
DNA的两条链
只有DNA的一条链
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
DNA解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
ATP
ATP
子代DNA
RNA
A-T C-G T-A G-C
A-U G-C T-A C-G
1、如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是( )
A.①链的碱基A与②链的碱基T互补配对
B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
C.如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶
D.转录完成后，②需要通过两层生物膜才能与核糖体结合
2、信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的（ ） A、转运RNA中核苷酸的排列顺序 B、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 C、核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序 D、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序
3、某信使RNA中有碱基40个，其中C+U为15个，转录此RNA的DNA中G+A为( )
A．15　　 B．25　　 C．30　　 D．40
课堂练习
B
D
D
自主探究
阅读P66-P69回答以下问题
1、什么是翻译，其实质是什么？
2、什么是密码子，有多少种密码子，起始密码子几种？终止密码子有几种？决定氨基酸的密码子有几种，每个密码子只决定一种氨基酸吗，每种氨基酸只能由一种密码子决定吗？
3、tRNA的结构是怎样的，什么是反密码子？tRNA有什么功能特点？
4、翻译的过程、场所、模板、原料、配对原则、产物是什么？
5、如何提高翻译的速率？
6、什么是中心法则？用图示来表示。
mRNA合成以后，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。
1、什么是翻译，其实质是什么？
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顺序的蛋白质的过程。
将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
mRNA的碱基与氨基酸之间有怎样的对应关系呢？
翻译：
翻译实质：
组成蛋白质的氨基酸：
信使RNA的碱基：
4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸呢？
21种
4种
如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基只能决定___种氨基酸，够吗？
如果2个碱基决定1个氨基酸，4种碱基只能决定___种氨基酸，够吗？
如果3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能可决定___种氨基酸，够吗？
4
16
64
推测：
二、遗传信息的翻译
克里克和同事用实验证明遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，碱基之间没有分隔符。（P70）
密码子:mRNA上决定一个氨基酸的每3个相邻的碱基叫一个密码子。
mRNA
5'
3'
密码子
密码子
密码子
缬氨酸
组氨酸
精氨酸
2、什么是密码子，有多少种密码子，起始密码子几种？终止密码子有几种？决定氨基酸的密码子有几种，每个密码子只决定一种氨基酸吗，每种氨基酸只能由一种密码子决定吗？
二、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子
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
AUG既可以编码甲硫氨酸，又是起始密码子。
正常情况下UGA是终止密码子(不编码氨基酸)，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。
GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸，在其他情况下，它编码缬氨酸 。
（1)遗传密码共64个，2个起始密码子编码氨基酸，3个终止密码子中2个不编码氨基酸。能决定氨基酸的遗传密码只有62个。
（2)专一性：一个密码子决定一个特定的氨基酸。
（3)简并性：色氨酸只有一个密码。大多数氨基酸都有几个密码子这称作密码子的简并性。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。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。
（4)通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表，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。
遗传密码的特性
tRNA—“搬运工”
决定氨基酸的密码子有62种, 所以反密码子有62种，tRNA 有62种。
知道mRNA上的碱基如何决定氨基酸，氨基酸是如何运送到合成蛋白质的核糖体上的？
3、tRNA的结构是怎样的，什么是反密码子？tRNA有什么功能特点？
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
密码子
U
G
A
反密码子
功能特点：
反密码子：
tRNA链经过折叠，形似三叶草，单链结构， 局部形成双链区域，以氢键连接。
一端（3`端）是携带氨基酸的部位，另一端（环上）有3个相邻碱基。
识别密码子，转运氨基酸。
每个tRNA上可以与mRNA上的密码子互补配对的3个相邻的碱基。
结构：
（反密码子与密码子相互配对，转运的氨基酸由配对的密码子决定。）
（每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。氨基酸可由一种或几种tRNA转运）
？
？
？
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天冬氨酸
A
U
G
异亮氨酸
DNA双链 T
T
信使RNA U
转运RNA G
氨基酸
A
A
A
C
U
A
G
C
组氨酸
基因 密码子 反密码子
位置
含义
作用
DNA
mRNA
tRNA
脱氧核苷酸的排列顺序
mRNA上3个相邻的碱基
tRNA上与密码子配对的3个碱基
决定mRNA中碱基排列顺序
决定翻译起止和氨基酸的排列顺序
识别密码子
基因、密码子和反密码子的关系
过程：
第1步 mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
第2步 携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
第3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。
第4步 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点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。
就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。
4、翻译的过程、场所、模板、原料、配对原则、产物是什么？
场所：
模板：
原料：
配对原则：
产物：
转运工具：
4、翻译的过程、场所、模板、原料、配对原则、产物是什么？
酶：
能量：
细胞质中的核糖体
mRNA
21种游离的氨基酸
tRNA
G-C、C-G、A-U、U-A
多肽链
多种酶
ATP
肽链合成后，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。
二、遗传信息的翻译
5、如何提高翻译的速率？
多聚核糖体：一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时进行多条肽链合成。
思考
（1）多聚核糖体形成的意义？
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
相同，因为模板为同一条mRNA。
从左到右，判断依据是肽链短的一边开始。
（2）多条肽链的氨基酸序列是否相同？
（3）翻译的方向是什么？
（4）翻译合成的肽链就具有相应的功能吗
合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
二、遗传信息的翻译
2、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。
思考：
左图是原核生物的生命活动过程，右图示真核生物的生命活动过程
1、核糖体与mRNA的关系？
①一个核糖体与mRNA 的结合部位形成两个tRNA 结合位点。
②核糖体沿着mRNA移动， mRNA不移动。
3、真、原核细胞基因的表达有什么区别？
真核细胞中先转录后翻译，原核细胞中边转录边翻译。
③一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量计算
A—C—U—G—G—A—U—C—U
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
（假设以B链为模板进行转录）
A链
B链
转录
翻译
DNA(基因)中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 ＝
6∶3∶1
DNA分子
mRNA
蛋白质的氨基酸排列顺序
转录
翻译
无特别说明不考虑DNA中无遗传效应的片段、终止密码子。实际上基因（DNA）上碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
遗传信息的传递 遗传信息的表达
DNA复制 转录 翻译
场所
模板
原料
模板去向
产物
碱基配对
特点
信息传递
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种氨基酸
子代DNA分子中
DNA链重新聚合
降解成核糖核苷酸
完全相同的两个DNA分子
RNA
蛋白质(多肽)
A—T、T—A、C—G、G—C
A—U、T—A
C—G、G—C
A—U、U—A
C—G、G—C
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质的核糖体上
亲代DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
转录、翻译和DNA复制的比较（真核细胞）
DNA→DNA
DNA→RNA
mRNA→蛋白质
边解旋边复制
半保留复制
边解旋边转录
形成多聚核糖体
6、什么是中心法则？用图示来表示。
三、中心法则
1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——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。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
复制
资料：1.1965年，在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，能催化RNA的复制。
2.1970年，在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
生物种类 遗传信息的传递过程
以DNA作为遗传物质的生物 原核生物
真核生物
DNA病毒
以RNA作为遗传物质的生物 一般RNA病毒
（如烟草花叶病毒）
逆转录病毒
(艾滋病病毒)
翻译
蛋白质
复制
DNA
转录
RNA
复制
RNA
蛋白质
翻译
蛋白质
翻译
转录
DNA
RNA
逆转录
RNA
制
复
各种生物的遗传信息传递过程
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。
三、中心法则
1、如右图代表的是某种tRNA，对此分析正确的是 ( 　)
A．tRNA由四种脱氧核苷酸构成
B．tRNA参与蛋白质合成中的翻译过程
C．图中tRNA运载的氨基酸的密码子(之一)为GAC
D．tRNA中不存在碱基互补配对
2、如图是某基因控制蛋白质合成的示意图，有关叙述正确的是（ ）
A．迅速合成大量蛋白质主要是通过①过程形成大量mRNA实现的
B．①过程以脱氧核苷酸为原料，②过程以氨基酸为原料
C．①过程DNA正处于解旋状态，形成这种状态需要RNA解旋酶
D．若①过程碱基互补配对时发生差错，则形成的多肽可能不发生改变
B
D
课堂练习
3、一段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
(2)③表示_______，合成的主要场所是________，通过______到细胞质中.
(3)图中方框内的碱基应为_____，对应“5”的氨基酸是 ________(赖氨酸--AAA，苯丙氨酸--UUU)。
(4)图中核糖体的移动方向是__________________。
4．如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：
(1)图中表示遗传信息的_____过程，发生的场所是_______，此过程除图中所示条件外，还需要___________等。
翻译
核糖体
能量和酶
mRNA
细胞核
核孔
UUU
赖氨酸
从左到右（5`→3`）
5、中心法则揭示了生物遗传信息的流动过程(如下图)，请回答以下问题：
(1)细胞分裂间期发生的过程有________，分裂期发生的过程一般只有____。
(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是____，能进行A—U，G—C配对的过程有_____________。
(3)a和b两个过程发生的主要场所分别是________________，e、d过程发生在________细胞内。
(4)健康的人体内不会发生________过程，胰岛细胞内可发生的过程为________。
a、b、c
c
c
b、c、e
细胞核和细胞核
宿主
d和e
b、c
一、概念检测
1. 基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ）
（2）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。 （ ）
2. 密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指 （ ）
A. 基因上3个相邻的碱基
B. DNA上3个相邻的碱基
C. tRNA上3个相邻的碱基
D. mRNA上3个相邻的碱基
练习与应用
×
×
D
二、拓展应用
红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。
题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。

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