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(共58张PPT)
情景1
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。 转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？
情景2
小鼠的基因组
指导合成
绿色荧光蛋白
导入
绿色荧光蛋白基因
发出绿色荧光
基因能指导蛋白质的合成，控制生物的性状
绿色荧光蛋白
电影《侏罗纪公园》
亿万富豪韩文根据遗传工程学理论，透过史前蚊子所遗留血液中的恐龙的DNA，悉心以胚胎繁殖，竟令在地球上绝迹了六千五百万年的史前动物得以再生 。
讨论
从化石中提取出恐龙的DNA,真的可以使恐龙复活吗？
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，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，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调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
基因指导蛋白质的合成
一
信使的寻踪记
基因主要分布于哪里？蛋白质合成的场所呢？
基因(DNA)的分布：
主要在细胞核（真核生物）
拟核（原核生物）
蛋白质的合成场所：
________中的核糖体中合成的。
分布和合成场所不同，那么遗传信息如何传递？如何解读？
空间距离
细胞质
遗传信息储存在细胞核的DNA中
蛋白质的合成发生在细胞质中的核糖体上
资料1、1955年，科学家用RNA酶分解变形虫细胞中的RNA，蛋白质合成停止。
资料2、1955年，科学家用放射性标记尿嘧啶核苷酸的培养液变形虫细胞，检测发现该标记先出现在细胞核，随后出现在细胞质。
说明：RNA参与了蛋白质合成。RNA先出现在细胞核，后出现在细胞质。
？
蛋白质
DNA(基因)
信使
核糖体
合 成
？
蛋白质
DNA(基因)
RNA
转录
翻译
核糖体
合 成
二
RNA的种类及功能
5’
3’
5’
3’
脱氧
核糖
碱基
DNA
AGCT
5’
3’
U
RNA
核糖
碱基
AGCU
DNA
胸腺嘧啶(T)
RNA
尿嘧啶(U)
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
脱氧核糖
核糖
磷酸
1.RNA的组成
种 类 DNA RNA
组 成 成 分 碱基
磷酸
五碳糖
全 称
基本组成单位
空间结构
分布（真核细胞）
特有：T
特有：U
共有： A、G、C
都有磷酸
脱氧核糖
核糖
脱氧核糖核酸
核糖核酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
多为规则双螺旋结构
多为单链
细胞核（主要）
线粒体、叶绿体
细胞质（主要）
2. DNA和RNA的异同点
①它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也含有4种碱基，它也能够储存遗传信息。
② RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。
③在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。
RNA适于作为DNA的信使
RNA 种类 mRNA——信使RNA tRNA——转运RNA rRNA——核糖体RNA
空间 结构 单链 三叶草结构 单链
特点 携带从DNA上转录来的遗传信息 一端携带特定的氨基酸,另一 端特定的三个碱基可与 mRNA上的密码子互补配对, 叫反密码子 核糖体的组成成分
功能 翻译时作模板 识别并转运氨基酸 参与构成核糖体
共同点 ①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。
3.三种RNA的比较
　实战训练　
1.下列叙述正确的是( )
A.胞嘧啶存在于RNA中而不存在于DNA中
B.核糖存在于RNA中而不存在于DNA中
C.mRNA合成于细胞核并在细胞核中发挥作用
D.DNA都是双螺旋结构，RNA都是单链结构
　实战训练　
2.关于RNA和DNA的区别，下列说法错误的是(　　)
A.DNA是规则的双螺旋结构，而RNA一般是单链
B.DNA中的五碳糖是核糖，RNA中的五碳糖是脱氧核糖
C.DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U
D.DNA中的嘧啶和嘌呤相等，但RNA中不一定
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
过程如何呢
三
遗传信息的转录过程
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。
模板：DNA的一条链
原料：4种核糖核苷酸
能量：由细胞呼吸提供
酶： RNA聚合酶等
场所：真核：细胞核、线粒体、叶绿体
原核：细胞质中
1.定义
2.条件
基因
启动子
RNA聚合酶
转录的起始（以mRNA为例)
RNA聚合酶结合到基因的启动子（RNA聚合酶结合位点,位于DNA上）位置，转录就开始。
3.过程
⑴解旋：在ATP的驱动下， DNA双链解开（_____________的催化），
_ ____暴露出来。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
RNA聚合酶
该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；
RNA聚合酶
碱基
⑵配对：
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
游离的_______________与________________上的碱基互补配对，
在________________的作用下开始mRNA的合成；
核糖核苷酸
DNA模板链
RNA聚合酶
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
5'
3'
ATP
⑶ mRNA的延伸:
合成方向：
子链的5’端→ 3’端
特点：
边解旋边转录
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（_______________的催化形成________________）
RNA聚合酶
磷酸二酯键
⑷释放：
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
细胞质
细胞核
mRNA
合成的________从__________上释放，而后DNA_____________
mRNA
DNA链
双螺旋恢复
遗传信息的转录
RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
第三步
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
RNA与模板链是反向的
碱基互补配对
A－U、T－A、G－C、C－G
原则:
产物:
特点:
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
边解旋边转录
遗传信息传递的方向:
DNA→RNA
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
转录的意义:
mRNA的延伸方向:
从5’-端到3’-端
时间:
个体生长发育的整个过程
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）
转录是转录整个DNA么？
转录不是转录整个DNA，转录以基因为单位进行（编码某种蛋白质基因）。
一个DNA分子中某个基因转录时，
其他基因是否一定也在进行转录？
不一定同时进行转录。
同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。
2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离的脱氧核苷酸为原料；转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苷酸为原料。
1.转录与DNA复制有那么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。
碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
思考 讨论P66
3.写出以b链（模板链）为模板转录形成的mRNA碱基序列，以及b链对应的a链（非模板链）的碱基序列。
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
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
思考 讨论P66
DNA复制 转录
时间
场所
解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A-T、 T—A、C—G 、 G—C
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
DNA复制和转录的比较
DNA
蛋白质
DNA
蛋白质
RNA
转录
翻译
基因的表达
四
翻译
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
碱基排序
氨基酸排序
DNA携带的遗传信息
碱基排序
转录
翻译
p66实质
一、遗传信息的翻译P66-68
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种
21种
4种碱基如何决定21种氨基酸
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(2)识别：
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
决定
缬氨酸
决定
组氨酸
决定
精氨酸
后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，最终破解了64个遗传密码子。
一、遗传信息的翻译p66
1.密码子
(2)位置：
mRNA上
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
一、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表p67
(1)密码子的个数：
(2)密码子的种类：
共64种密码子
一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种。特殊情况下62种。
2. 3个终止密码子
1.2个起始密码子：编码决定氨基酸
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
一、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表
(3)密码子的特性：
①专一性
一种密码子只决定一种氨基酸
②简并性p67
一种氨基酸可由一种或多种密码子决定。
地球上几乎所有生物都共用一套密码子。
③通用性
问题3: 根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？p67
说明当今生物可能有着共同的起源。
A
C
G
U
G
A
U
U
A
异亮氨酸
甲硫氨酸
天冬氨酸
一、遗传信息的翻译p67
: mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
核糖体
一、遗传信息的翻译p67
2.运输氨基酸的工具 ——tRNA
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
（形成氢键）
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
(2)功能：
①每种识别氨基酸并 ②转运一种氨基酸
①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸（一对一）
②一种氨基酸可以由多种tRNA转运（一对多）
(3)功能特点：
(4)反密码子:
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。
P
E
A
甲
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’
起始
密码子
C
A
U
5’
3’
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mRNA上的碱基互补配对进入P位点。
一、遗传信息的翻译p68
3.翻译的过程
P
E
A
甲
第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入A位点。
C
A
U
5’
3’
组
G
U
G
5’
3’
第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据A位点的tRNA上。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
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’
起始
密码子
P
E
A
甲
C
A
U
5’
3’
色
C
C
A
5’
3’
组
G
U
G
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’
第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，合成肽链。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
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’
起始
密码子
P
E
A
A
C
A
5’
3’
甲
色
组
精
半
半
脯
A
G
G
5’
3’
释放信号
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。
肽链释放后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
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’
起始
密码子
位点1
位点2
一、遗传信息的翻译p68
3.翻译的过程
以mRNA为模板，合成有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
模板： 原料：21种氨基酸
能量：由细胞呼吸提供 酶：多种酶
场所：细胞质的核糖体 转运工具：tRNA
特点：
定义
条件
遗传信息的翻译总结
碱基互补配对
具有特定氨基酸顺序的蛋白质
RNA→蛋白质
产物
原则
遗传信息传递的方向
G－C、C－G、U－A、A－U
mRNA-tRNA
一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链
mRNA
二、多聚核糖体
如何快速高效地进行翻译呢？
多聚核糖体
翻译的特点：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。
多条肽链的氨基酸序列是否相同？
相同，因为其模板相同。
意义是什么？
记：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
翻译的方向？
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
（从右到左）
真核生物
先转录，后翻译
DNA
mRNA
RNA聚合酶
边转录边翻译
原核生物
一、遗传信息的翻译
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
多种酶
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
四、真核细胞中复制、转录、翻译的比较
A—C—U—G—G—A—U—C —U
mRNA
反密码子
UGA CCU AGA
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
转录
翻译
蛋白质
密码子
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C —T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
1
3
6
三、基因控制蛋白质合成的相关计算
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？
G C A
C G T
G C A
模板链
丙氨酸
DNA
（基因片段）
mRNA
氨基酸
DNA
碱基数目
mRNA
碱基数目
氨基酸
数目
：
：
：
：
6
3
1
DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n=6:3:1
说明：因为DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA;转录出的中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，
蛋白质氨基酸数目为n，对应mRNA分子中碱基数最少为3n，DNA（基因）中碱基数最少为6n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
三、基因控制蛋白质合成的相关计算
一、中心法则的发展
复制 转录 翻译
信息流动方向
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
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。
1957年，克里克提出中心法则
弗朗西斯·克里克
问题3:1957年，克里克提出的中心法则所有生物均能适用吗？
RNA病毒
一、中心法则的发展
情景材料二：
1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
烟草花叶病毒模式图
RNA复制酶
RNA
RNA
烟草花叶病毒
RNA病毒
一、中心法则的发展
情景材料三：
1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
艾滋病病毒
RNA
逆转录酶
DNA
复制
DNA
逆转录
转录
复制
RNA
翻译
蛋白质
二、中心法则的完善
图 解
总 结
DNA、RNA是信息的载体
蛋白质是信息的表达产物
ATP为信息的流动提供能量
生命是物质、能量和信息的统一体
在遗传信息的流动过程中
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
逆转录病毒 (HIV)
各种生物的遗传信息传递过程
二、中心法则的完善
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
复制
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
复制
RNA
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
三、中心法则的分析
a.细胞生物和DNA病毒：
b.RNA复制类病毒（烟草花叶病毒）：
c.逆转录病毒（HIV）：
d.根尖分生区细胞：
e.叶肉细胞：
f.病毒：
①②③
③④
⑤①②③
①②③
②③
均不能发生

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