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(共35张PPT)
温故而知新
1.DNA的基本单位：__________,其单位由 、
、________组成；
2.真核生物中，DNA复制的主要场所在________；
模板：___________
3.DNA复制需要 原料：
酶：____________________________
能量
4.基因通常是____________的DNA片段。
脱氧核苷酸
细胞核
碱基
脱氧核糖
DNA双链
解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶
有遗传效应
磷酸
4种游离的脱氧核苷酸
基因是如何起作用？
ATP
4.1 基因指导蛋白质的合成
-遗传信息的转录
正在合成的肽链
核糖体
mRNA
遗传信息储存在细胞核的DNA中
DNA和核糖体两者在空间上是隔开的，那么DNA如何指导核糖体上蛋白质的合成？
蛋白质的合成发生在细胞质中的核糖体上
基因指导蛋白质合成的过程，
叫基因的表达
任务一：分析资料，完成以下问题
资料2： 1955年，戈德斯坦和普劳特用放射性同位素标记的尿嘧啶培养液培养变形虫，检测到放射性物质从细胞核转移到细胞质。
资料1：1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。
问题1：资料1实验结论
问题2：资料2实验结论
蛋白质的合成依赖于RNA。
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。
RNA可以从细胞核转移到细胞质。
DNA
蛋白质
RNA
转录
基因指导蛋白质的合成
核糖体
DNA
蛋白质
RNA是信使
碱基
碱基
H
核糖核苷酸
脱氧核糖核苷酸
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
◆RNA的主要种类：
核糖体RNA（rRNA）
转运RNA（tRNA）
信使RNA（mRNA）
RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中
◆ 功能：RNA也可储存遗传信息；也可传递遗传信息
核糖体的组成成分
携带遗传信息，
蛋白质合成的模板
识别并运载氨基酸
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
原料:游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
DNA
1.DNA双链解开
RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合
原料：游离的核糖核苷酸
模板：DNA一条链
原则：碱基互补配对
酶：RNA聚合酶、
4. 释放
3. 连接 延伸
2. 互补配对
释放mRNA，DNA双螺旋恢复。
能量：ATP等物质水解
模板链
遗传信息的转录
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
1.定义：
转录是指——在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
2.场所：
真核生物：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质）
原核生物：拟核、细胞质
3.条件：
模板： DNA的一条链的片断
酶 ： RNA聚合酶
原料： 4种游离的核糖核苷酸
能量： ATP
遗传信息的转录
4.原则：
碱基互补配对原则（A-U，T-A，C-G，G-C）
5.特点：
边解旋边转录
6.实质：
7.结果：
遗传信息从DNA传递到mRNA
产生mRNA、 tRNA、 rRNA
8.方向：
5’至 3’(和DNA复制方向一致)
复制与转录过程的比较：
RNA
DNA
产物
DNA的一条链
DNA的两条链
模板
边解旋边转录
半保留复制，
边解旋边复制
特点
DNA mRNA
DNA DNA
信息传递方向
RNA聚合酶
解旋酶、DNA聚合酶
酶
4种核糖核苷酸
4种脱氧核苷酸
原料
只解有遗传效应的片段
完全解旋
解旋
细胞核（主要）
细胞核（主要）
场所
转录
DNA复制

小结
核糖体
DNA
蛋白质
DNA
核苷酸语言
mRNA
核苷酸语言
（氨基酸语言）
转录
翻译
翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，叫做翻译。
蛋白质
4种
21种
？
请你根据左侧提供的摩斯电码表，将下面用摩斯电码编写的句子译成英文，每个密码已用斜线分隔开
摩斯电码表
Where are genes located？
碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
以“. ” (短音) “－” (长音)组成
mRNA碱基和蛋白质氨基酸对应关系探索
这四种碱基是怎么决定蛋白质的21种氨基酸的呢？
1个碱基决定1种氨基酸：
4种碱基可以决定4种氨基酸
2个碱基决定1种氨基酸：
4种碱基可以决定4×4＝16种氨基酸
3个碱基决定1种氨基酸：
4种碱基可以决定4×4×4＝64种氨基酸
G.GAMOV
mRNA碱基数目和蛋白质氨基酸对应关系的探索
实验结论： mRNA中可能是3个碱基编码1个氨基酸
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。
密码子
密码子
密码子
决定
决定
决定
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
缬氨酸
组氨酸
精氨酸
翻译时密码子的读取方向从mRNA的5‘→3’，相邻的密码子无间隔、不重叠
密码子
在正常情况下，UGA是终止密码子，但特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。
在原核生物中，GUG也可以做起始密码子，编码甲硫氨酸。
密码子
U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止硒代半胱氨酸
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸
甲硫氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸
缬、甲硫氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U C A G
第一位碱基
第二
位碱基
第三位碱基
苯丙氨酸
5’
3’
密码子的种类：
64种
起始密码子：
AUG（甲硫氨酸）
GUG（缬/甲硫氨酸）
终止密码子：
UAA、UAG
UGA（硒代半胱氨酸）
编码氨基酸的密码子：
61或62种
U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止硒代半胱氨酸
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸
甲硫氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸
缬、甲硫氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U C A G
第一位碱基
第二
位碱基
第三位碱基
苯丙氨酸
5’
3’
一种密码子决定一种氨基酸
专一性
一种氨基酸可由多种密码子决定
简并性
几乎所有生物共用一套遗传密码
通用性
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？
1.你认为密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？
①增强密码子的容错性：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（比如密码子AUG突变为ACC，但都对应苏氨酸）
②从密码子的使用频率来看，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，这样可以保证翻译的速度。
当今生物可能有着共同的起源（通用性）
mRNA进入细胞质后，与什么结构结合，形成合成蛋白质的“生产线”
装配机器——核糖体
将氨基酸运送到“生产线”上去的“搬运工”是什么？
另一种RNA——tRNA
——工具
遗传信息的翻译
密码子
反密码子
5’
3’
苯丙氨酸
A
A
G
氨基酸的搬运工——tRNA
从携带氨基酸的一端(长臂端）与密码子配对
功能：
识别并转运氨基酸。
特性：
专一性 每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运
反密码子
tRNA上三个碱基能与mRNA上的密码子碱基互补配对
读反密码子的方向：3’→5’
结合氨基酸的部位：3’端（长臂端）
密码子
反密码子
5’
3’
苯丙氨酸
A
A
G
氨基酸的搬运工——tRNA
若反密码子3’端为ACU，则携带的氨基酸是？
由密码子UGA所决定终止密码子，但特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。
若密码子为UAA，则对应的反密码子是？
由于UAA是终止密码子，不决定氨基酸，所以没有与之对应的反密码子
▲不是所有的密码子都有与之对应的反密码子。
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
UAC
甲硫
氨酸
问题三：tRNA转运来的氨基酸如何在核糖体上形成蛋白质？
第1步：mRNA从核孔进入细胞质，与核糖体结合。形成蛋白质合成的“生产线”。
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
位点1
位点2
第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
位点1
位点2
氨基酸脱水缩合形成肽键
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
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
位点1
位点2
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。
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
色
组
甲硫
精
半胱
半胱
脯
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
终止密码子
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。
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，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，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。
遗传信息的翻译
◆模板
mRNA
◆原料
21种氨基酸
◆能量
ATP
◆搬运工具
tRNA
核心归纳
◆核糖体的移动方向：
◆此过程碱基互补配对原则：
A-U、U-A、C-G、G-C
沿着mRNA 5’ 端往3’端移动
◆遗传信息流向：
mRNA→蛋白质
◆产物
具有一定氨基酸顺序的蛋白质
◆场所
细胞质的核糖体上
遗传信息的转录
正在合成的肽链
核糖体
mRNA
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体
②意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质
③方向：判断依据是多肽链的长短，长的肽链翻译时间久
高效翻译的机制
核糖体移动方向
原核、真核生物转录与翻译的区别
原核细胞
真核细胞
（时间上）原核细胞转录与翻译同时进行；真核细胞先转录再翻译。
（空间上）原核细胞转录与翻译均在拟核区域 ；真核细胞在细胞核转录，在核糖体翻译。
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
逆转录
复制
中心法则
Francis Crick
实验十 1970年发现逆转录酶,它能催化以RNA为模板合成DNA的反应 例如HIV
实验九 1965年在RNA肿瘤病毒里发现了一种 RNA复制酶, 能催化RNA复制
生命是物质、能量和信息的统一体
DNA复制 转录 翻译
时间
场所
条件 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
细胞核（线粒体、叶绿体）
DNA的两条链
基因的一条链
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
多肽链
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
细胞核（线粒体、叶绿体）
核糖体
任务八：独立完成表格中DNA复制、转录和翻译的比较
DNA
mRNA
蛋白质
转录
翻译
脱氧核苷酸序列
决定
核糖核苷酸序列
决定
氨基酸序列
遗传信息
决定
遗传密码
决定
基因
性状
DNA中碱基个数：mRNA中碱基个数：蛋白质中氨基酸个数
6 3 1
课堂小结

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