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(共63张PPT)
基因指导蛋白质的合成
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：
细胞质
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
科学家实验：1955年，有人分别用洋葱根尖和变形虫进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入RNA酶分解细胞质中的RNA,细胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵母菌中提取的RNA，则又能够合成一定数量的蛋白质。
实验结果表明：
蛋白质合成显然跟RNA有关
材料分析
？
蛋白质
DNA(基因)
RNA
基因如何指导蛋白质的合成？
核糖体
合 成
01
探讨RNA适于作DNA的信使的条件
比较项目 DNA RNA
结 构
基本单位
五碳糖
含氮碱基
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
通常双螺旋结构
一般单链结构
细胞核
细胞质
DNA与RNA的比较
01

1. 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；
3. RNA与DNA之间也遵循“碱基互补配对原则”。
2. RNA由4种核糖核苷酸连接而成，像DNA一样可以储存遗传信息；
因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
A
U
C
G
rRNA:
能将遗传信息从细胞核传递到细胞质中
核糖体的组成成分
tRNA:
mRNA:
转运氨基酸,识别密码子
RNA的种类
03
二
遗传信息的表达
转录
翻译
转录的概念：
01
转录的产物
02
转录的场所
03
转录的条件
04
转录的原则
05
转录的单位是
06
（一）转录
转录的概念：
01
转录的产物
02
转录的场所
03
（一）转录
在细胞核（主要)内以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成单链RNA的过程。
信使RNA
核糖体RNA
转运RNA
真核:主要在细胞核,还有线粒体、叶绿体; .
转录的条件
04
转录的原则
05
转录的单位是
06
（一）转录
DNA的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶
ATP
碱基互补配对:
(A-U T-A G-C C-G)
基因
模板链
碱基互补配对
A -- U
T -- A
C -- G
G -- C
DNA
RNA
模板？
原料？
产物？
酶？
解旋
配对
连接
释放
RNA聚合酶
T
C
A
T
G
T
T
T
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
DNA（基因）的平面结构图
解旋
RNA聚合酶
（一）转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
转录的模板与原料
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
RNA 聚合酶
转录的条件
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
转录遵循的原则
配对
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
依次连接
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
U
U
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
mRNA
A
C
G
T
G
T
T
A
T
A
C
G
U
G
U
U
U
A
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
细胞质
细胞核
核孔
DNA
A
C
G
U
G
U
U
U
A
mRNA
释放
（1）解旋
第1步：DNA双链解开（_____________的催化），_____暴露出来；
RNA聚合酶
碱基
该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；
（2）配对和连接
第2步：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
第3步：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
RNA聚合酶
（3）释放
第4步：合成的________从__________上释放，而后DNA_____________
mRNA
DNA链
双螺旋恢复
转录的场所：
转录的模板：
转录的原料：
转录的条件：
转录时的碱基配对：
转录的产物：
mRNA、tRNA、rRNA。
DNA
RNA
A
T
C
G
U
A
G
C
G－C、C－G、T－A、A－U
遗传信息的转录小结
主要细胞核。
DNA分子的一条链。
四种核糖核苷酸。
模板、原料、能量、酶。
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段（并非一整个DNA）。
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
复制 转录
场所
模板
原料
酶
能量
产物
配对原则
配对方式
主要在细胞核
DNA的两条链
DNA的一条链
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
ATP
DNA
RNA
比较：复制与转录
A-T,T-A,C-G,G-C
A-U,T-A,C-G,G-C
碱基互补配对原则
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译
1.翻译的概念：
？
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
碱 基 序 列
氨基酸序列
碱基
氨基酸
4种
21种
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。
（二）翻译
1.如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？
2.如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
3.如果3个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系？
41=4种
42=16种
4种
21种

43=64种
后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实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。
密码子
密码子
密码子
概念：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
G
A
G
U
C
A
U
G
C
mRNA
2.密码子：
不决定氨基酸，不是密码子
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
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）
编码氨基酸的密码子______种
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
62
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
1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
2.几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？
当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，在一定程度上保证了遗传的稳定性；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提高翻译的速度。
说明当今生物可能有着共同的起源。
思考 讨论P67
密码子的特点:
专一性:一种密码子只决定一种氨基酸；
简并性:一种氨基酸可对应一种或多种密码子；
通用性:地球上几乎所有生物都共用一套密码子（遗传密码）。
A
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
氨基酸如何识别密码子并被转运到相应位置？
甲硫氨酸
酪氨酸
终止
按照密码子表将mRNA上的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列
A
C
U
U
G
A
转运RNA(tRNA)
mRNA
5
3
遗传信息的翻译 P67
问题：知道碱基和氨基酸的对应关系后，谁能胜任这个对应工作呢？（完成这个工作，要求既能“懂”碱基的语言，也能“懂”氨基酸的语言）
5
3
①结构：tRNA链经过折叠，像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。
结合氨基酸的部位
密码子
反密码子
OH
A
A
C
碱基配对
③种类：62种，与决定氨基酸的密码子
一 一对应。
②特点：1种tRNA只能识别并转运1种
氨基酸
这个tRNA携带的
氨基酸是 ？
亮氨酸
密码子与反密码子的比较：
密码子 反密码子
位置
种类
特点
功能
mRNA上
tRNA上
64种
62种
一种密码子只决定一种氨基酸，
一种氨基酸可由一种或几种密码子决定。
一种tRNA只转运一种氨基酸，
一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
编码(决定)氨基酸
与密码子配对，将氨基酸运输到相应位置
核糖体
起始密码
密码子
密码子
密码子
密码子
终止密码
对翻译过程的理解：
U
A
C
U
A
G
A
A
U
A
C
A
G
U
C
A
C
C
G
G
A
U
mRNA
甲硫氨酸
U
A
U
C
U
G
U
A
C
密 码 子
反密码子
碱基互补配对
起始密码
遗传信息的翻译 P68
U
A
C
甲硫氨酸
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG________，进入位点____。
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
mRNA
mRNA
核糖体
遗传信息的翻译 P68
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG________，进入位点____。
mRNA
核糖体
互补配对
1
第2步:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点_____。
2
组氨酸
G U G
遗传信息的翻译 P68
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG________，进入位点____。
mRNA
核糖体
互补配对
1
第2步:携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点_____。
2
肽键
第3步:甲硫氨酸与这个氨基酸形成_____，从而转移到位点_____的tRNA上。
2
肽键
遗传信息的翻译 P68
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
U
A
C
甲硫氨酸
第4步: _______沿______移动，读取下一个密码子，原占位点___的tRNA离开核糖体，原位点___的tRNA进入位点__，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点___，继续肽链的合成。
核糖体
mRNA
1
2
1
2
色氨酸
A C C
遗传信息的翻译 P68
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
X X X
XXX
随着________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____________，合成才告终止。
核糖体
终止密码子
遗传信息的翻译 P68
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXX
遗传信息的翻译—— 小结 P68
1.概念：
2.场所：
3.条件：
4.产物：
5.原则：
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，称为遗传信息的翻译。
核糖体
模板：
原料：
能量：
工具：
酶
具有一定氨基酸序列的蛋白质（肽链）
碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C）
6.遗传信息传递的方向：
RNA→蛋白质
提醒：肽链合成后，通常经过盘曲折叠，才能形成特定空间结构和功能的蛋白质分子。
mRNA
21种氨基酸
ATP
tRNA
遗传信息的翻译 P69
在细胞质中，翻译是一个快速的过程。通常一个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，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
①由该图能不能得出翻译的方向（核糖体移动的方向）呢？
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
（从左到右）
②这样合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？
相同。因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。
三
中心法则
三、中心法则 P69
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；
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
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。
随着研究的深入，科学家对中心法则进行补充：
资料：1.1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，RNA复制酶
能催化RNA的复制。
2.1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能
以RNA为模板合成DNA。
逆转录
复制
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。
具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)
01
写出以下生物的遗传信息的传递过程：
能分裂的细胞(分生区)及DNA病毒(噬菌体等)遗传信息的传递
02
具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)
04
高度分化的细胞(洋葱表皮细胞)
03
写出以下生物的遗传信息的传递过程：
基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系
A—C—U—G—G—A—U—C—U
mRNA：
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
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
（假设以B链为模板进行转录）
A链
B链
转录
翻译
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
课堂反馈：
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。（ ）
×
×
课堂反馈：
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
D

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