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(共24张PPT)
4.1 基因指导蛋白质的合成（课时2）
教学目标
1.概述遗传信息的翻译过程。
2.计算DNA碱基数日、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。
基因的表达
概念：
DNA携带的遗传信息
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
转录
翻译
碱基序列
碱基序列
氨基酸序列
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，这一过程称为翻译。
1．密码子与反密码子
密码子 反密码子
种类 ①____种 ②____种
位置 ③______ ④________
实质 mRNA上决定一个氨基酸的⑤____________ 与⑥________发生碱基互补配对的tRNA一端的3个相邻的碱基
64
61
mRNA
tRNA　
3个相邻的碱基
密码子
遗传信息的翻译
密码子的简并性:一种氨基酸可以由1种或多种不同的密码子决定
密码子的通用性：不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子
密码子的专一性:一种密码子决定1种氨基酸
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
密码子共64个
终止
密码子
UAA、UAG、UGA
UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸
起始
密码子
真核生物：
GUG编码缬氨酸，不作为起始密码子。
能编码氨基酸的密码子共62个
AUG：甲硫氨酸
GUG：甲硫氨酸
形态：RNA链经过折叠，形成三叶草形
功能：识别、转运氨基酸
运输氨基酸的工具——tRNA
遗传信息的翻译
（1）每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
（2）每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运
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。
2.翻译
(1)概念
21种游离的氨基酸
tRNA
核糖体
mRNA
模板
多肽
(2)过程
①起始：mRNA与________结合。
②运输：________携带氨基酸。
③延伸：核糖体沿______移动，读取下一个密码子，由对应______运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上(一个mRNA分子上可以结合多个核糖体)。
④终止：当核糖体读取到mRNA上的________时，合成终止。
⑤脱离：肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定________和________的蛋白质分子。
核糖体
tRNA　
mRNA
tRNA
终止密码
空间结构
功能
知识应用·强化落实
正在合成的肽链
（最终肽链一样）
核糖体
mRNA
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
遗传信息的翻译
翻译方向
学习主题 遗传信息的翻译
任务一　组成生物体的氨基酸有21种，如果mRNA上的1个碱基决定1个氨基酸，则能决定多少种氨基酸？如果2个碱基决定1个氨基酸，则能决定多少种氨基酸？试推测mRNA上至少几个碱基决定1个氨基酸，才能决定21种氨基酸？
提示：mRNA上的碱基有4种，如果1个碱基决定1个氨基酸，能决定41＝4种氨基酸。如果2个碱基决定1个氨基酸则能决定42＝16种氨基酸。当由3个碱基决定一个氨基酸时，可以编码43＝64种氨基酸，所以至少需要3个碱基决定1种氨基酸才足以编码出构成蛋白质的21种氨基酸。
任务二　结合教材P67表4－1中21种氨基酸的密码子表思考：
1．密码子有多少种？在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？

2．一种氨基酸可能对应几个密码子，这一现象称为密码子的简并性，密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？

提示：密码子共有64种，但有3种为终止密码子，正常情况下不决定氨基酸，因此决定氨基酸的密码子共有61种。
提示：密码子的简并性在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义，具体如下：
①当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能不会改变对应的氨基酸。
②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翻译的速率。
任务三　结合下面图解，思考：
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？



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？
提示：基因中的碱基、mRNA分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为6∶3∶1。
提示：不一定。因为在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的终止密码子，而在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA的DNA片段。
如mRNA上有n个碱基，转录时产生它的基因片段中至少有________个碱基，该mRNA指导合成蛋白质中至多有________个氨基酸。
DNA碱基总数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数=
6：3：1
2n
n/3
C
[典例]一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽的模板信使RNA和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基多少个（ ）
A．3000个和3000个 B．1000个和2000个
C．3000个和6000个 D．2000个和4000个
[典例]某DNA分子中S片段含有360个碱基，问由该片段所控制合成多肽链中，最多含多少种氨基酸（ ）
A．21 B．120 C．60 D．360
A
重点知识
1．DNA复制、转录、翻译的比较
项目 DNA复制 转录 翻译
场所 主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质中
的核糖体
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧 核苷酸 4种核糖 核苷酸 21种氨基酸
时间 细胞分裂间期 生物生长发育的过程中
产物 2个相同 的DNA RNA(mRNA、 tRNA、rRNA) 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
方向 5′－端 5′－端 5′－端
特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA仍保留 1个mRNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度
研究 方法 可用放射性同位素标记“T” 可用放射性同位素标记“U” 可用放射性同位素标记“氨基酸”
2．遗传信息、密码子、反密码子的比较
项目 遗传信息 密码子 反密码子
概念 DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 tRNA上与密码子互补的3个碱基
作用 控制生物 的性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸
种类 多样性 64种 61(62)种
3.基因表达过程中的相关数量计算
DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系
(1)图示：
(2)规律：蛋白质中氨基酸数目＝1/3 mRNA中碱基数目＝1/6DNA(或基因)中碱基数目。
4．原核生物与真核生物基因转录和翻译的辨别
(1)真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，即先转录后翻译。
(2)原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，即边转录边翻译。
[典例]如图所示为细胞中遗传信息的传递和表达过程，相关叙述正确的是 (　　)
①　　　　 ②　　　 　　③
A． ③过程中不同核糖体合成的是同一种肽链，核糖体的移动方向是由右向左
B．②③过程发生的场所可能相同，③过程中以DNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的肽链
C．①②过程所需要的原料相同
D． ①是DNA的复制，②是转录，③是翻译，三个过程中碱基配对情况不完全相同
D
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
中心法则
补充后的中心法则内容：
中心法则的完善
生命是物质、能量和信息的统一体
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。
[典例]金霉素（一种抗生素）可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是（ ）
A、DNA复制 B、转录
C、翻译 D、逆转录
C
任务四　下图是翻译过程的示意图，请据图分析：
1．图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？

2．Ⅲ是mRNA，其中的起始密码子和终止密码子分别是什么？它们都能决定氨基酸吗？

提示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。
提示：起始密码子：AUG，编码甲硫氨酸；终止密码子：UAA，不编码氨基酸。
3．图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？

4．最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？

5．运输氨基酸的工具是哪种结构？为什么说它是真正起“翻译”作用的结构？
提示：①、⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。
提示：相同；因为它们的模板是同一条mRNA。
提示：运输氨基酸的工具是tRNA；它一端有反密码子，能和mRNA上的密码子相识别，另一端能携带氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。
任务四　甲、乙、丙为三种类型的病毒，它们的遗传信息的遗传方式分别如图见【图文联动】所示。请据图思考下列问题：
1．HIV、噬菌体、流感病毒分别对应图中的哪个类型？
2．说出甲、乙、丙中的数字分别表示什么过程。
3．不管哪种病毒，其增殖过程都要合成自身的蛋白质外壳和核酸，该过程需要的原料都来自哪里？
提示：HIV：丙；噬菌体：甲；流感病毒：乙。
提示：甲：1——转录，2——翻译，3——DNA的复制；乙：4——RNA的复制，5——翻译，6——RNA的复制；丙：7——逆转录，8——转录，9——翻译，10——DNA的复制。
提示：均由宿主细胞提供。

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