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(共24张PPT)
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）
人教版 高中生物学 必修2
学习目标与任务
运用数学方法分析碱基与氨基酸的对应关系， 说明密码子的简并性。
阐明遗传信息的翻译过程。
概述遗传信息传递的中心法则。
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复习回顾
转录的过程 【暂停】
教材p65
解旋：在 R_N_A_聚_合酶 的作用下，DNA双链解开， 碱基 得以暴露。
配对：按照___碱_基__互__补_配__对_原__则__,解开的DNA双链中的__一_条__链___作为模板，游离
的 四种核糖核苷酸 随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸的碱基与 DNA的碱基 互补 时，两者配对结合。
连接：在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸以磷酸二酯键连接，形 成一个 mRNA 。
释放：合成的mRNA从 D_N_A 上释放，DNA双链恢复成 双螺_旋 结构。
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通过转录，遗传信息由DNA传递给了mRNA。
转录的实质：
那么，遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？
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一、遗传信息的翻译
1.什么是遗传信息的翻译？
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。
问题：
转录得到的RNA是核糖核酸，而不是蛋白质。那么，RNA上 的碱基序列与蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序有何关系？
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种类
决定
4 种
21种种
mRNA： 碱基的数量 排列顺序
决定 决定
蛋白质：氨基酸的数量 排列顺序
讨论：
2.碱基与氨基酸的对应关系是怎样的？
1个碱基决定一个氨基酸，41 = 4
2个碱基决定一个氨基酸，42 = 16
3个碱基决定一个氨基酸，43 = 64
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U U A G A U A U C
mRNA
密码子
密码子
密码子
3.什么叫密码子？
密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
5’
3’
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21种氨基酸的密码子表
苯丙氨酸
第1个字母 第2个字母 第3个字母
U U U
密码子
UUU
？
甘氨酸
G
G
G
GGG
教材p67
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21种氨基酸的密码子表
教材p67
双功能
密码子
真核生物的起始密码子均为AUG，编码甲硫氨酸
原核生物中，GUG也可以是起始密码子，编码甲硫氨
酸。所以，GUG作为肽链中间的密码子，编码缬氨酸，
只在原核生物中作为起始密码子时，编码甲硫氨酸。
AUG
GUG
UAA UAG
UGA
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种类
（ 64 种）
编码氨基酸的密码子 6_2 种 所有生物的密码子是 相同的。
一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由1_种__或__几_种__ 不同的密码子决定。
起始密码子： AUG （甲硫氨酸）
G_U_G_（在原核生物中，作为起始密码子，编码甲硫氨酸）
4.遗传密码的特点
终止密码子： UAA 、 UAG 、 UGA （正常情况下，UGA 是终止密码子，在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸）
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遗传密码的特点
遗传密码共64个，能决定氨基酸的遗传密码有62个（含 UGA）。有3个终止密码子（含UGA），一般情况下没有对应 的氨基酸。
一个密码子决定一个特定的氨基酸。
简并性：多数氨基酸有2个以上的密码子。
通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
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（1）已知一段mRNA的碱基序列是：
5’-AUG GAA GCA UGU CCG AGC AAG CCG-3’，你能写出对应的氨基酸序
列吗？
甲硫氨酸-谷氨酸-丙氨酸-半胱氨酸-脯氨酸-丝氨酸-赖氨酸-脯氨酸
地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实，你能 想到什么？提示：说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的
从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称 作密码的简并性。你认为密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？
提示：当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸；当某种 氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保证遗传信息 的翻译速度。
思考：【暂停】
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转运RNA(tRNA)
形态：三叶草形
结构：
一端为氨基酸结合的部位
另一端为反密码子，能与密码子的碱基互 补配对。
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教材p68
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。
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教材p68
第2步 携带某个氨基酸的tRNA以同样方式进入位点2。
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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。
教材p68
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第4步 核糖体读取下一个密码子，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。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子。
教材p68
图中M表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸。
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1个mRNA分子结合多个核糖体，同时合成多条肽链
么特点？
①结合左图判断翻译的方向，并说明 判断的依据。左→右
②翻译结束后得到的多条多肽链有什
氨基酸序列相同
③翻译合成的多肽链是否能承担相应 的生命活动？
不能，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。
【暂停】
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C G T G A C C A T G C A C T G G T A
DNA
天冬氨酸
组氨酸
精氨酸
氨基酸
mRNA
C G U G A C C A U G C A C U G G U A
tRNA
遗传信息
遗传密码 反密码子
氨基酸序列
模板链
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（1）基因中的碱基数、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数
之间有何数量关系？
基因的碱基 ：mRNA的碱基 ：氨基酸 =
6 3 1
（2）在蛋白质合成过程中，DNA中碱基数、mRNA中碱基数、氨基酸数是 否一定遵循以上数量关系？
由于转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中的碱基数比蛋白质中氨 基酸数目的6倍多
【暂停】
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你能把基因指导蛋白质的合成过程用一个简式概括吗？
二、中心法则
任务：请绘制流程图，表示遗传信息的传递方向。
【暂停】
转录
DNA
翻译
RNA 蛋白质
复制
1957年，克里克：中心法则
（揭示了遗传信息传递的一般规律）
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中心法则的发展
证据1、许多RNA病毒（如脊髓灰质炎病毒、双链RNA噬菌体等）在感染宿主细 胞后，其RNA能进行自我复制；一些小型核酶（如锤头核酶、发夹核酶等）也 参与自我复制，表明有一些RNA具有自我复制能力。
证据2、在逆转录病毒（如HIV）中的逆转录酶的作用下，遗传信息可以从RNA 传递至DNA。
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DNA和RNA是信息的载体；
蛋白质是信息表达的产物；
ATP为信息的流动提供能量。
小结：
生命是物质、能量 和信息的统一体。
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场所：核糖体 产物：多肽
模板：mRNA
原料：氨基酸 酶和能量 tRNA
条件
翻
译
转
录
场所：主要在细胞核 产物：RNA
模板：DNA分子的一条链
原料：核糖核苷酸
酶： RNA聚合酶 能量
条件
DNA
RNA
蛋白质
课堂小结
遗传信息传递
基因指导蛋白质的合成

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