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(共38张PPT)
4.1 基因指导蛋白质的合成（课时2）
教学目标
1.阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的。
2.基于地球上几乎所有的生物都共用--套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。
基因的表达
复习
蛋白质——生物大分子
1.基本单位：
氨基酸（21种）
2.肽键:
连接两个氨基酸分子的化学键
3.肽链:
多肽通常呈链状结构，所以多肽通常又叫肽链
氨基酸
二肽
多肽
蛋白质
脱水缩合
盘曲折叠
4.合成场所:
核糖体
思考：
转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。
那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？
翻译
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
核苷酸排序
氨基酸排序
合成好的mRNA
核孔
一、遗传信息的翻译
一、遗传信息的翻译
肽链（蛋白质）
翻译
碱基序列
氨基酸序列
如何 决定？
1.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。
一、遗传信息的翻译
碱基4种：A、U、C、G
组成蛋白质氨基酸：21种
如何决定？
讨论：至少需要多少个碱基决定一个氨基酸才能够决定21种不同的氨基酸？
mRNA碱基种类
蛋白质氨基酸种类
4种
21种
1个碱基决定1个氨基酸
41＝4种，不够
2个碱基决定1个氨基酸
42＝16种，不够
3个碱基决定1个氨基酸
43＝64种，足够有余
汉水丑生侯伟作品
？
4
AUGC
mRNA
mRNA
mRNA
4
AUGC
4
AUGC
4
AUGC
4
AUGC
4
AUGC
一、遗传信息的翻译
遗传密码子的破译
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。
一、遗传信息的翻译
(1)定义：
2.密码子
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(2)方向：
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
怎么判断？
一、遗传信息的翻译
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
21种氨基酸的密码子表
UUU
CGA
AAG
？
？
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
21种氨基酸的密码子表
一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由_____________不同的密码子决定。
1种或几种
专一性
简并性
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
21种氨基酸的密码子表
终止密码子：______、______、______
种类 起始密码子：______ （甲硫氨酸）
（____种） _______（缬氨酸）
编码氨基酸的密码子______种
所有生物的密码子是__________的。
64
相同
AUG
GUG
UAA
UAG
UGA
通用性
(3)密码子种类：
三、遗传信息的翻译
起始密码子
终止密码子
AUG、GUG（原核、甲硫氨酸）
64种
UAA、UAG、UGA（终止密码子/硒代半胱氨酸）
(不编码任何氨基酸)
编码氨基酸的密码子______种或_____种
61
62
所有生物的密码子是__________的。
相同
通用性
(4)密码子特点：
①专一性
一种密码子只决定一种氨基酸
②简并性
一种氨基酸可由一种或多种密码子决定
③通用性
几乎所有生物都共用一套密码子
三、遗传信息的翻译
1．密码子的简并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，不一定会改变其对应的氨基酸；
②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
2．根据密码子的通用性，你能想到什么？
说明当今生物可能有着共同的起源。
思考讨论
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
丝
那么游离在细胞质中的氨基酸是如何运送到“生产线”上的呢？
tRNA
三、遗传信息的翻译
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
组
反密码子为GUA
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。
密码子读取方向从5'→3'端，
反密码子读取方向从3'→5'端
①形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
②功能：
氨基酸识别并转运特定的氨基酸
Ⅰ.一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
Ⅱ.一种氨基酸可以由多种tRNA转运
③功能特点：
反密码子
结合氨基酸的部位
碱基配对
三、遗传信息的翻译
3. tRNA（转运RNA）
mRNA
核糖体
A U G A C U G G A U C U U A A
U
A
C
甲硫氨酸
位点1
位点2
mRNA进入细胞质，与核糖体结合。
起始
携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对，进入位点1
三、遗传信息的翻译
4. 翻译过程
mRNA
核糖体
A U G A C U G G A U C U U A A
U
A
C
甲硫氨酸
位点1
位点2
U
G
A
苏
氨酸
携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2
进位
三、遗传信息的翻译
4. 翻译过程
mRNA
A U G A C U G G A U C U U A A
U
A
C
甲硫氨酸
位点1
位点2
U
G
A
苏
氨酸
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
缩合
三、遗传信息的翻译
4. 翻译过程
mRNA
A U G A C U G G A U C U U A A
位点1
位点2
U
G
A
甲硫氨酸
苏
氨酸
位点1
位点2
C
C
U
甘
氨酸

位点1
位点2
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
移位
三、遗传信息的翻译
4. 翻译过程
mRNA
A U G A C U G G A U C U U A A
C
C
U
甲硫氨酸
苏
氨酸
甘
氨酸
位点1
位点2
A
G
A
丝
氨酸
位点1
位点2
终止
遇到终止密码子合成终止
三、遗传信息的翻译
4. 翻译过程
mRNA
A U G A C U G G A U C U U A A
A
G
A
甲硫氨酸
苏
氨酸
甘
氨酸
丝
氨酸
位点1
位点2
脱离
肽链释放，核糖体从mRNA上解离，成为亚基，翻译结束
三、遗传信息的翻译
4. 翻译过程
联系原来的内容：
合成的肽链去路？
核糖体
mRNA
在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。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（如右图），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
1.图中核糖体的移动方向是向左还是向右？
2.图中核糖体最终合成的多肽链①②③④的氨基酸序列相同吗？为什么？
肽链短→肽链长
相同，因为模板是同一条mRNA
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
mRNA
碱基互补配对
细胞质的核糖体
mRNA
A－U、U－A、G－C、C－G
mRNA→蛋白质
场所：
原则：
模板：
条件：
遗传信息流动：
蛋白质
翻 译
21种游离氨基酸、
ATP、酶、
tRNA
一、遗传信息的翻译
4.翻译过程
过程：
起始→进位→缩合→移位→终止→脱离
特点：
先转录，后翻译（真核）
边转录，边翻译（原核）
产物：
多肽链
盘曲折叠
具有一定空间结构的蛋白质
DNA复制
转录
翻译
蛋白质
时间
场所
模板
原料
条件
原则
特点
产物
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
4种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
A-T、T-A、C-G、G-C
半保留复制、边解旋边复制
2个子代DNA分子
生长发育过程
主要是细胞核
基因的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶等
边解旋边转录
RNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
tRNA、酶等
多核糖体翻译蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
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。
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
1957年，克里克提出中心法则
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
中心法则的完善
逆转录
复制
（RNA病毒中才有）
（RNA病毒中才有）
二、中心法则
只适用于细胞生物和DNA病毒
中心法则分析
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
1）烟草花叶病毒（TMV）
2）人免疫缺陷病毒（HIV）、肉瘤病毒
3
1
2
3
(病毒自身携带的逆转录酶)
RNA
病毒
4
(该类病毒，部分自身携带RNA复制酶)
5
并非所有病毒注入到宿主细胞内的物质均只有遗传物质
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
3）具备分裂能力的细胞
4）不能分裂的细胞
造血干细胞：
1
2
3
神经细胞：
2
3
胰岛B细胞：
2
3
所含基因是否一样？
中心法则分析
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
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
中心法则分析
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
5）原核细胞
6）噬菌体
大肠杆菌：
1
2
3
1
2
3
(发生在：_____________)
宿主细胞内
生物种类 遗传信息的传递过程
原核生物
真核生物
DNA病毒
RNA复制病毒
逆转录病毒
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
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
不同生物遗传信息传递途径
总结

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