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(共50张PPT)
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，即构建生物体的蓝图。
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其调控过程才能实现。
电影《侏罗纪公园》
课本 P64
4.1 基因指导蛋白质的合成
第四章 基因的表达
蛋白质是生命活动的主要 者
性状的形成离不开 (特别是酶)的作用
______控制生物体的性状
基因 蛋白质 来 性状！
承担
蛋白质
基因
通过指导
的合成
控制
⑥
①
②
③
④
分泌蛋白的合成过程：
⑤
生物必修1 P52
思考1：位于细胞核的基因如何控制细胞质
核糖体进行蛋白质的合成？
DNA（基因）
蛋白质
？
细胞质
核糖体
基因
细胞核（主要）
RNA
思考2：RNA为何适于作为DNA的信使？
基因通常是有遗传效应的DNA片段
染色体是DNA的主要载体
染色体在细胞核中
种 类 DNA RNA
全 称
基本单位
组 成 部 分 碱基
磷酸
五碳糖
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）
1、DNA和RNA的主要区别
生物必修1 P35
①它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基(C、G、A、U(尿嘧啶))共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。
②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。
③RNA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。
RNA适于作DNA的信使的原因
④RNA完成使命后易迅速降解，保证生命活动的正常进行。
课本 P64、65
种类 mRNA tRNA rRNA
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
功能
结构
示 意 图
共同点
传递遗传信息；
蛋白质合成的模板
识别并转运特定氨基酸
组成核糖体
单链
单链，部分碱基配对形成三叶草型结构
单链
①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。
2、RNA的种类、结构及功能
少数RNA还具有催化作用，有的作为少量病毒的遗传物质
课本 P65
RNA是在 中，通过 以 为模板合成的，这一过程叫做转录。
1）概念：
3）时间：
2）场所：
4）产物：
细胞核
RNA聚合酶
DNA的一条链
个体生长发育的整个过程（几乎所有活细胞中）
主要在 中
细胞核
*实际上，DNA在哪里，转录就在哪里发生
RNA（三种RNA都是）
3、转录
课本 P65
4、转录的基本过程
课本 P65
2024/4/14
5. 过程（以mRNA的合成过程为例）
解旋 → 配对 → 连接 → 释放
课本 P65
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；
课本 P65
②配对
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
RNA聚合酶
课本 P65
③连接
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
课本 P65
④释放
第4步：合成的 从 上释放，而后DNA 。
mRNA
DNA链
双螺旋恢复
课本 P65
6. 条件
①模板：
②原料：
③能量：
④ 酶 ：
DNA的一条链
游离的4种核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶
（打开氢键、形成磷酸二酯键）
7. 意义：
遗传信息从DNA传递到RNA上，为翻译做准备
8. 原则：
碱基互补配对原则
A-___ G-___ C-___ T-___
U
C
G
A
9. 特点：
边解旋边转录
10. 转录方向：
RNA新链的延伸从5'-端到3'-端
RNA与模板链反向连接，与RNA聚合酶的运动方向相同
课本 P65
注意：
1. 转录不是转录整个DNA，是转录基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。
2. 细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。
课本 P65
11.DNA复制和转录的比较
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的一条链上某片段
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
课本 P65、66
思考·讨论
1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
2、与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
转录与DNA复制都需要模板、能量、遵循碱基互补配对原则等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
DNA复制需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；
转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
课本 P66
遗传信息的转录过程
★写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列
★写出b链对应的a链的碱基序列
DNA双链片段 a链 G C T T G G A G T G C G
b链 C G A A C C T C A C G C
mRNA G C U U G G A G U C C G
3、转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？
1. 遗传信息转录时，作为模板的是（ ） A. rRNA B. DNA C. mRNA D. tRNA
2. 一个DNA分子可以转录出多少种、多少个mRNA （　　）
A．一种、一个 B．一种、多个
C．多种、多个 D．无法确定
B
C
练习
3. 如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的C．若③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D．②的右侧端为3'-端
B
4. 如图表示根据甲链合成乙链的过程，甲、乙是核苷酸长链，①是催化该过程的酶，②、③是核苷酸之间的化学键，④是合成原料。下列叙述正确的是（ ）
A．①是DNA聚合酶，具有解开DNA双螺旋的作用B．②是磷酸二酯键，③是氢键C．④是由胞嘧啶、核糖、磷酸结合而成的D．甲乙链会螺旋形成新的大分子
C
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。
二、遗传信息的翻译过程
核DNA的遗传信息
mRNA的遗传信息
细胞质中的蛋白质
转录
翻译
课本 P66
定义：
原料： .
21种氨基酸
场所： .
细胞质中的核糖体
模板： .
产物： .
mRNA
蛋白质
在细胞质中，游离的各种氨基酸，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
思考：mRNA的4种碱基如何决定组成蛋白质的21种氨基酸？
实质：
mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
二、遗传信息的翻译过程
课本 P66
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
若1个碱基决定一个氨基酸，能决定 种氨基酸
若2个碱基决定一个氨基酸，能决定 种氨基酸
若3个碱基决定一个氨基酸，能决定 种氨基酸
（一）碱基与氨基酸之间的对应关系
4
42＝16
43＝64
课本 P66
遗传密码子的破译
实验结论：
1961年克里克实验
T4噬菌体
研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响
增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质
①增加或删除1个/2个碱基，无法正常产生蛋白质；
②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。
遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。
实验材料：
实验思路：
实验过程：
实验结果：
课本 P70
科学家：尼伦伯格、马太
实验技术：蛋白质的体外合成技术
实验过程：①在每个试管中分别加入1种氨基酸；
②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；
③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
1961年蛋白质的体外合成实验
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
与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。
实验结果：
加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
实验结论：
课本 P70
1. 定义：
密码子
密码子
密码子
（二）密码子
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
2. 识别：
5’
3’
从mRNA上5'-端开始阅读
U
C
A
U
G
A
U
U
A
C
mRNA
位置
亮氨酸
天冬氨酸
异亮氨酸
课本 P66
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
提示：
正常情况下UGA是终止密码子(不编码氨基酸)，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。
原核生物可使用GUG作为起始密码子，此时编码的是甲硫氨酸。
21种氨基酸的密码子表
课本 P67
原核生物可以有2种—— （编码 ）和 （编码 ，如果该密码子不作为起始密码子时，其编码 ）
问题：
1. 一共有多少种密码子？
2.终止密码子有多少种？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少种？
3.真核生物的起始密码子是哪一个？
共64种密码子
4. 种类：
共2种起始密码子
真核生物只有1种—— ，编码 ；
AUG
甲硫氨酸
AUG
甲硫氨酸
GUG
甲硫氨酸
缬氨酸
一般情况下3种终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子61种；特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸，决定氨基酸的密码子62种。
课本 P67
①专一性
②简并性
地球上几乎所有生物都共用一套密码子
5. 特点：（思考讨论）
一种密码子只决定一种氨基酸，
一种氨基酸可由一种或多种密码子决定
③通用性
课本 P67
游离在细胞质中的氨基酸
怎样运送到
合成蛋白质的
“生产线”上去的
5’
3’
经过折叠，tRNA呈 形；
一端是携带氨基酸的部位，游离的基团为-OH，是此单链RNA的 ；
一端有3个相邻的碱基，可以与 上的密码子碱基互补配对，叫做 ；
三叶草
3'-端
mRNA
反密码子
（三）氨基酸的“搬运工”——tRNA
注意：tRNA上反密码子所含的碱基有3个，但整个tRNA上不止3个碱基，且tRNA分子中含有氢键。
课本 P67
①每种tRNA只能识别并转运 种氨基酸；
而一种氨基酸可由 种tRNA转运；
一
一或多
（四）tRNA和反密码子
②决定氨基酸的密码子有61或62种，所以反密码子有 ；tRNA有 。
61或62种
61或62种
1. 一个tRNA只有三个碱基 （ ）
2. RNA通常都是单链，因此不存在碱基对 （ ）
3. 一个tRNA分子只有一个反密码子 （ ）
4. 因为tRNA只有一个3'-端和5'-端，所以即使tRNA有部分片段互补配对形成碱基对，tRNA依然是单链构成的。 （ ）
×
×
√
√
练习
5. 密码子和反密码子
（1）属于密码子的是 (填序号)，位于[④] (填名称)上，其实质是决定一个氨基酸的 的碱基。
（2）属于反密码子的是 (填序号)，位于[③] (填名称)上，其实质是与 发生碱基互补配对的3
个相邻的碱基。
（3）此tRNA携带的氨基酸是 。
②
mRNA
3个相邻
①
tRNA
密码子
天冬酰胺
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
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位点1。
甲
C
A
U
组
G
U
G
第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入位点2。
位点1
位点2
3’
5’
（五）翻译的过程
课本 P68
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点2的tRNA上。
甲
组
脱水缩合，形成肽键
C
A
U
G
U
G
位点1
位点2
3’
5’
课本 P68
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。
色
C
C
A
组
甲
C
A
U
G
U
G
位点1
位点2
位点1
位点2
3’
5’
课本 P68
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码，合成才告终止。
甲
组
色
精
半
半
脯
终止密码子
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’
课本 P68
肽链合成后，就从 上脱离，通常经过一系列步骤， 成 的蛋白质分子。
核糖体与mRNA的复合物
盘曲折叠
具有特定空间结构和功能
课本 P68
小结：
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
细胞质（核糖体）
mRNA
蛋白质
氨基酸
ATP、酶、tRNA
碱基互补配对：
G－C、C－G、U－A、A－U
遗传信息流动：
mRNA
蛋白质
（1）数量关系
（2）意义
（3）翻译的方向（即核糖体移动的方向）
一个mRNA分子上可以相继结合 个核糖体，同时进行 条相同肽链的合成。
多
多
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
（从左到右）
mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系
课本 P69
现学现练：由下图判断翻译的方向
（从左到右）
（从右到左）
先转录后翻译
边转录边翻译
为什么会是这样呢？
原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译。
真核细胞和原核细胞遗传信息表达的区别
真核细胞
原核细胞
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
：
：
拓展：基因表达的计算
6 : 3 : 1
例：一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要有碱基多少个（ ）
A. 300；600 B. 900；1800 C. 900；900 D. 600；900
B
DNA复制 转录 翻译
场所
模板
原料
产物
遗传信息传递方向
转录、翻译与DNA复制的比较
游离的脱氧核苷酸
游离的核糖核苷酸
游离的氨基酸
DNA
mRNA
蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
亲代DNA的两条链
DNA的一条链（模板链）
mRNA
RNA
基因
转录
细胞核
蛋白质
翻译
细胞质
细胞核
细胞核
细胞质
mRNA→蛋白质
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
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
主要是细胞核
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶
ATP
A-T,T-A,C-G,G-C
半保留复制
边解旋边复制
子代DNA分子
主要是细胞核
基因特定的一条链
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶
A-U,T-A,G-C ,C-G
边解旋边转录
mRNA、tRNA、rRNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
肽酰转移酶
特定氨基酸顺序的肽链
A-U,U-A,G-C,C-G
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
（1）提出者：
（2）内容：
遗传信息可以从DNA流向DNA，即 ；也可以从DNA流向 ，进而流向 ，即遗传信息的 。
克里克
DNA的复制
RNA
蛋白质
转录和翻译
弗朗西斯·克里克
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
三、中心法则
1.中心法则的提出
2.中心法则的发展
资料一：1965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。
资料二：1970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。
RNA RNA
RNA复制酶
RNA DNA
逆转录酶
虚线表示少数生物的遗传信息的流向
3. 完整的中心法则图示
逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
复制
注意：
1. 不是所有生物都能进行这5种生理过程；
2. 遗传信息传递过程中都遵循碱基互补配对原则。
(1)细胞生物(原核、真核)及DNA病毒（噬菌体等）：
(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒：
(3)HIV等逆转录病毒：
(1)具有分裂能力的细胞：
(2)高度分化的细胞：
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质

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