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人教版/必修2 遗传与进化/第4章/第1节
基因指导蛋白质的合成
学习目标：
1.熟悉翻译的过程，场所等
2.理解tRNA的工作原理，及其结构
3.理解中心法则下遗传信息的流动方向
二、遗传信息的翻译
【自主学习】阅读课本P68文字和图4-7的内容，了解翻译的过程并思
考下列问题：
(1)什么是翻译？转录的场所在哪里？
(2)翻译所需要的条件（模板、原料、能量、酶）有哪些？
(3)翻译的具体过程分为哪几步？翻译的结果？
(4)遗传信息的流动方向？
1、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。
2、场所：
细胞质基因（线粒体和叶绿体中基因）在控制蛋白质合成的过程中也进行转录、翻译（注：线粒体、叶绿体内含有核糖体，可以合成蛋白质）
氨基酸（21种）
mRNA
⑤运载工具：
tRNA
ATP
①原料：
②模板：
③能量：
④酶
3、条件：
二、遗传信息的翻译
思考：游离在细胞中的氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
细胞质中的核糖体上
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
G
U
A
反密码子
运输氨基酸的工具——tRNA
比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂，环的部分没有碱基互补配对，臂的部分由于碱基互补配对形成氢键。
(1)形态：
(2)功能：
二、遗传信息的翻译
RNA链经过折叠，形成三叶草形
①识别氨基酸 ②转运氨基酸
(3)反密码子：识别mRNA上的密码子
位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基，有61或62种。
A— ；U— ；C— ；G— 。
U
A
G
C
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
G
U
A
反密码子
运输氨基酸的工具——tRNA
二、遗传信息的翻译
(4)功能特点：
思考：氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？
①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
②一种氨基酸可以由多种tRNA转运
3'
5'
2
1
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
C
A
U
5’
3’
甲
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。
二、遗传信息的翻译
4、过程
2
1
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
C
A
U
5’
3’
甲
G
U
G
5’
3’
组
第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点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。
二、遗传信息的翻译
4、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。
2
1
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
C
A
U
5’
3’
G
U
G
5’
3’
甲
组
色
C
C
A
5’
3’
精
A
C
G
5’
3’
半
G
C
A
5’
3’
半
A
C
A
5’
3’
脯
A
G
G
5’
3’
二、遗传信息的翻译
4、过程
2
1
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
甲
组
色
精
半
半
脯
A
G
G
5’
3’
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。
二、遗传信息的翻译
翻译结束后，mRNA被迅速降解成单个核糖核苷酸
5、结果：合成的仅是肽链，还需要运送至内质网、高尔基体等结构进一步加工，作为结构蛋白或功能蛋白。
4、过程
6、遗传信息传递的方向：
RNA→蛋白质
7、翻译能精确进行的原因：
①mRNA为翻译提供了精确的模板
②通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确进行
二、遗传信息的翻译
正在合成的肽链
核糖体
mRNA
二、遗传信息的翻译
1、据图分析，翻译具有什么特点？
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
2、这种特点的意义是什么？
少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质
3、图中翻译的方向应该如何判断？
由肽链_____→肽链_____的方向进行
4、图中多条肽链的氨基酸序列是否相同？
（从左往右）
相同，因为模板mRNA相同
长
短
真核细胞和原核细胞遗传信息表达的区别
1、真核生物：
2、原核生物：
核基因：先转录后翻译
边转录边翻译
质基因：边转录边翻译
DNA复制 转录 翻译
时间
场所
模板
原料
酶
能量
原则
特点
产物
方向
信息传递
细胞分裂间期
生长发育过程
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质
DNA的两条链
基因特定的一条链
mRNA
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
21种氨基酸
解旋酶，DNA聚合酶
RNA聚合酶
酶
ATP
ATP
ATP
子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
特定氨基酸顺序的肽链
A-T,T-A,C-G,G-C
A-U,T-A,G-C ,C-G
A-U,U-A,G-C,C-G
半保留复制
边解旋边复制
边解旋边转录
一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
从起始密码子到终止密码子
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
真核细胞中复制、转录和翻译的比较
1、DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？
说明：因为DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录；转录出的mRNA中有终止密码子，有的终止密码子不对应氨基酸。
n
6n
3n
3n
3n
转录
翻译
DNA
mRNA
蛋白质
基因表达过程中的相关计算
DNA的碱基数(至少)：mRNA的碱基数(至少)：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n=6:3:1
基因表达过程中的相关计算
2、若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，该基因控制合成的含m条肽链的蛋白质的相对分子质量为？
蛋白质的相对分子质量=
（n/6） a — 18 ×（n/6-m）
【例】一个mRNA分子有m个碱基，其中G和C共有n个，以该mRNA为模板
合成的蛋白质有2条肽链，则相应的DNA分子中（A+T）数量的最小值、
合成蛋白质时脱去的水分子数量的最大值分别是（ ）
A.m、m/3-1 B.m、m/3-2
C.2(m-n)、m/3-1 D.2(m-n)、m/3-2
复制
复制
少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从 流向 (即
)以及从 流向 (即 )
科学家克里克1957年提出了中心法则：
遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的 ；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的 和 。
三、中心法则
DNA
逆转录
RNA
转录
蛋白质
翻译
复制
转录
翻译
RNA
RNA
RNA的复制
RNA
DNA
逆转录
生物种类 举例 遗传信息的传递过程
DNA病毒 T2噬菌体
细胞生物 动物、植物、真菌、细菌等
RNA 病毒 不含逆转录酶 烟草花叶病毒
含逆转录酶 艾滋病病毒
不同生物中心法则的体现
注意：RNA复制产生的是与遗传物质互补的RNA，因此不能直接作为遗传物质。
三、中心法则
基因
蛋白质(体现性状)
(细胞核)
(细胞质)
mRNA
转录
翻译
1、基因表达的过程包括：
①转录 ②翻译
遗传信息
（DNA碱基序列）
密码子
（mRNA的碱基序列）
特定的
氨基酸序列
决定
决定
2、遗传信息传递的规律：
中心法则
课堂小结
与RNA聚合酶结合位点
外显子
内含子
1
2
3
4
5
编码区下游
非编码区
非编码区
编码区
转录
前体mRNA
加工
成熟mRNA
翻译
肽链
真核细胞的基因结构
染色体上的基因首先转录出前体RNA，前体RNA经过剪接，形成成熟的mRNA，成熟的mRNA经核孔到达细胞质，与核糖体结合，在tRNA和rRNA的帮助下翻译出肽链。
让作为模板的mRNA中的“遗传密码”是连续的，这有利于提高翻译的速度。
三、拓展提升
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。
生物科学史语
遗传密码子的破译
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。
生物科学史语
遗传密码子的破译
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。
遗传密码子的破译
生物科学史语

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