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4.1基因指导蛋白质的合成
新课导入
电影《侏罗纪世界》中恐龙复活的场景
新课导入
①一种生物的整套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，也可以说是构建生物体的蓝图。
利用恐龙的DNA分子，
真的能使恐龙复活吗？
②但是，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调控过程才能实现。
③因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
提出问题
DNA
蛋白质合成
（细胞核）
（细胞质）
核孔
RNA
？
？
基因怎样指导蛋白质的合成呢？
遗传信息的转录
遗传信息的转录
为什么RNA适于作DNA的信使呢 ？
1.RNA的全称：
2.RNA的基本单位：
核糖核酸
核糖核苷酸
3.RNA与DNA的主要区别：
（1）五碳糖不同
（2）碱基不完全相同
（3）RNA一般为单链
遗传信息的转录
4.RNA的种类及功能
（1）mRNA——信使RNA
携带着从DNA转录来的遗传
信息，是合成蛋白质的模板。
（2）tRNA——转运RNA
识别并运载氨基酸
（3）rRNA——核糖体RNA
它是核糖体的组成成分
遗传信息的转录
（1）它也是由基本单位——核苷酸连接而成，核苷酸也含有4种碱基，它能准确传递遗传信息。
（2）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。
（3）RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
5.RNA适于作DNA的信使的原因
遗传信息的转录
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的 ？
（1）定义：
通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
（2）场所：
（3）条件：
真核生物：细胞核（主要）
原料： 4种游离的核糖核苷酸
模板： DNA的一条链
能量： ATP
酶： RNA聚合酶
遗传信息的转录
转录过程
①解旋
②配对
③连接
④释放
遗传信息的转录
RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
第三步
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
RNA与模板链是反向的
过程
转录的过程是怎样的？
主要在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程
转录的概念？
1
转录的场所？
2
转录的模板
3
转录的原料
4
转录的条件
5
转录的碱基配对方式
6
转录的产物？
7
转录的过程？
8
细胞核、叶绿体、线粒体、拟核
DNA分子的一条链
四种游离的核糖核苷酸
模板、原料、能量、酶（RNA聚合酶同时具有解旋功能）
G-C C-G T-A A-U
三种RNA（mRNA rRNA tRNA)
转录起始，转录延长，转录终止
遗传信息的转录
转录与DNA复制有什么异同点？
不同点：
相同点：
都需要模板、酶、能量等；
边解旋边复制，边解旋边转录；
都遵循碱基互补配对原则，碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性；
DNA复制 转录
模板 DNA的两条链 DNA中的一条链
原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶
碱基对 A-T、T-A 、G-C 、C-G A-U、T-A 、G-C 、C-G
产物 两个双链DNA分子 单链RNA
遗传信息的转录
遗传信息的转录
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？
01
都需要模板,都遵循碱基互补配对原则;
碱基互补配对原则保证遗传信息转录的准确性;
转录与DNA复制相比，转录需要的原料和酶各有什么不同？
02
DNA转录：核糖核苷酸为原料，RNA聚合酶
DNA复制：脱氧核糖核苷酸为原料，解旋酶和DNA聚合酶
遗传信息的转录
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点？
03
①转录成的RNA 的碱基序列，与作为模板的DNA 单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系。
②与DNA 双链间碱基互补配对不同的是，RNA 链中与DNA 链的A 配对的是U ，不是T ；
③DNA 另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA 链上T 的位置，RNA 链上是U 。
遗传信息的翻译
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
核苷酸排序
氨基酸排序
遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
翻译:
以mRNA为模板，以细胞质中游离的氨基酸为原料，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
实质:
将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列。
mRNA：
碱基的数量
排列顺序
种类
蛋白质：
氨基酸的数量
排列顺序
种类
决定
决定
决定
种
4种
21种
至少需要多少个碱基才能够决定21种不同的氨基酸？
组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸
三联体密码的提出
三联体密码的实验证据
野生型噬菌体
插入3个碱基(位置接近)
野生型或接近野生型噬菌体
野生型噬菌体
野生型或接近野生型噬菌体
上述实验结果可以用三联体密码解释，但难以用四联体密码解释
删去3个碱基(位置接近)，
4
16
64
256
碱基和氨基酸间的对
应关系可能
1个碱基→1个氨基酸
2个碱基→1个氨基酸
3个碱基→1个氨基酸
4个碱基→1个氨基酸
……
最多编码的氨基酸种类
……
遗传信息的翻译
mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样？
遗传密码表用法如下：第一、二、三字母分别为C，U，G的密码读（写）作CUG，编码精氨酸。
起始密码子是翻译第1个氨基酸的密码子，终止密码子不编码氨基酸，是翻译终止的信号。
决定氨基酸的密码子有几个？
起始密码子有几个？编码什么氨基酸？
终止密码子有几个？
遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸的
64
61
AUG(甲硫氨酸) GUG(缬氨酸)
UAG,UAA,UGA
一种氨基酸
一种或多种密码子
生物界共用同一套遗传密码
概念:遗传学上把_______________________________叫做一个密码子。
种类:共___种， 决定氨基酸的共___种 起始密码子____________________
终止密码子____________________
特点: 专一性:-种密码子只能对应________________
简并性:一种氨基酸可以对应________________
通用性:_____________________________
①遗传密码子
遗传信息的翻译
mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合，组装成合成蛋白质的生产线。
细胞质中的氨基酸怎样运输到蛋白质生产线？
tRNA是蛋白质生产线上的搬运工
5
3
遗传信息的翻译
tRNA：搬运工
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
(2)功能特点：
识别密码子，转运氨基酸。
（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）
结合氨基酸的部位
反密码子
5
3
tRNA
P
OH
A
C
A
5
3
mRNA
遗传信息的翻译
5
3
第一步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。 反密码子为UAC的tRNA携带甲硫氨酸，与起始密码AUG互补配对，进入位点1
遗传信息的翻译
第二步：携带组氨酸的tRNA（反密码GUG）以同样的方式进入位点2。
5
3
遗传信息的翻译
5
3
第三步：甲硫氨酸与组氨酸缩合成二肽，转移到占据位点2的tRNA上。
遗传信息的翻译
5
3
核糖体与RNA的结合部位会形成2个tRNA结合位点。
第四步：核糖体读取下一个密码子， 原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点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。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。
肽链合成以后，就从核糖体与性质RNA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。
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。
核糖体移动方向
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
翻译的概念？
1
翻译的场所？
2
翻译的模板
3
翻译的原料
4
翻译的条件
5
翻译的碱基配对方式
6
翻译的产物？
7
翻译的过程？
8
细胞质中的核糖体上
mRNA
氨基酸
模板、原料、能量、酶、tRNA等
A-U，U-A，G-C，C-G
多肽，经加工后成为成熟的蛋白质
遗传信息的翻译
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
20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
DNA→RNA
RNA→蛋白质
遗传信息的传递方向图
DNA→DNA
真核细胞中复制、转录、翻译的比
中心法则
中心法则：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。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
中心法则的完善：
1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，它能对RNA进行复制。
1970年，在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）
中心法则
中心法则
生物种类 遗传信息的传递过程
以DNA作为遗传物质的生物 原核生物
真核生物 DNA病毒 以RNA作为遗传物质的生物 一般RNA病毒
逆转录病毒 (HIV)
翻译
蛋白质
复制
DNA
转录
RNA
复制
RNA
蛋白质
翻译
蛋白质
翻译
转录
DNA
RNA
逆转录
RNA
复制
各种生物的遗传信息传递过程
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。
课堂小结

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