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(共62张PPT)
生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。
绿色荧光蛋白基因
绿色荧光蛋白
控制合成
基因的表达
第四章 第一节
基因指导蛋白质的合成
第四章 基因的表达
第一课时
细胞质
细胞核
DNA(2nm)
(遗传信息)
核孔0.9nm
核糖体
（蛋白质合成场所）

RNA
思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？
信使
皇帝不出宫
DNA
核糖体
地方官员
DNA
？
蛋白质
基因如何指导蛋白质合成？
问题探讨
DNA(基因）
主要存在于细胞核中
蛋白质的合成
在细胞质中的核糖体上进行
RNA
DNA和RNA的比较
种 类 DNA RNA
组 成 成 分 碱基
磷酸 五碳糖
全 称
基本组成单位
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能够储存遗传信息
它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。
②容易转移到细胞质
RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。
遗传信息的转录
推测为什么RNA适于作DNA的信使？
③在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”A=U，G=C。
mRNA
（信使RNA）
rRNA
(核糖体RNA)
tRNA
（转运RNA）
核糖体RNA(rRNA）
作用
携带遗传信息，蛋白质合成的模板
识别并运载氨基酸
核糖体的组成成分
主要的RNA种类
基因如何指导蛋白质合成？
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
第1步：在RNA聚合酶、ATP的作用下，DNA双螺旋链解开，碱基暴露出来。
遗传信息的转录
第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
遗传信息的转录
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
遗传信息的转录
第4步：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
遗传信息的转录
概念：
时间:
主要场所:
条件:
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录
个体生长发育的整个过程
细胞核
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的一条链
4种游离的核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶
（打开氢键、形成磷酸二酯键）
遗传信息的转录
碱基互补配对
A－U、T－A、G－C、C－G
原则
产物
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
遗传信息传递的方向
DNA→RNA
遗传信息从DNA传递到RNA上。
转录的意义
遗传信息的转录
★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
b链 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
转录成的RNA序列，与DNA两条单链的碱基序列有什么联系？
G C U U G G A G U G C G
转录成的RNA的碱基序列与b链（DNA模板链）的碱基序列是互补配对的；
转录成的RNA的碱基序列与a链（编码链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
G C T T G G A G T G C G
思考1：转录时，DNA链完全解开吗？
不是，只解旋需要表达的基因片段
思考2：一个基因的两条链都能转录吗？
只以一条链为模板
思考3：不同基因的模版链是否相同？
不同基因模板链不同
▲ DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，到底哪条链是模板链不是固定不变的。
▲以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段；
遗传信息的转录
比较项目 DNA复制 DNA转录
时间
模板
原料
碱基互补配 对原则
酶
产物
DNA
RNA
DNA的两条链
DNA的一条链
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
A-T；G-C
A-U；T-A；G-C
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
分裂间期
生长发育的整个过程
DNA
RNA
转录
复制
(1)核糖核酸是组成RNA的基本单位，一共有4种(　　)
(2)RNA是某些病毒的遗传物质(　　)
(3)RNA一般是单链，所以所有的RNA都不含有氢键(　　)
×
√
×
2.(2022·河北唐山高一期中)下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是
A.DNA和RNA都能携带生物的遗传信息
B.真核细胞中RNA主要分布在细胞质中
C.原核细胞中同时含有DNA和RNA分子
D.RNA分子彻底水解的产物有5种
√
碱基互补配对
A－U、T－A、G－C、C－G
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
边解旋边转录
DNA→RNA
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
从5’-端到3’-端
产物
原则
特点
遗传信息传递的方向
转录的意义
mRNA的延伸方向
温故知新：遗传信息的转录过程
转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，mRNA上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？
1. 如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分
片段的放大示意图。以下分析正确的是 (　　 )
B
A.图中酶1和酶2是同一种酶
B.图丙中b链可能是构成核糖体的成分
C.图丙是图甲的部分片段放大
D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不能发生
DNA聚合酶
RNA聚合酶
RNA
DNA(模板链）
rRNA
乙
能
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。
将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
？
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
碱 基 序 列
氨基酸序列
4种
21种
翻译
1个碱基决定1个氨基酸
2个碱基决定1个氨基酸
3个碱基决定1个氨基酸
决定4种氨基酸
决定16种氨基酸
氨基酸组合64种
碱基与氨基酸的对应关系
遗传信息的翻译
资料：
上世纪50～60年代，DNA分子结构的发现者克里克研究表明：在T4噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。
克里克T4噬菌体实验
定义：
密码子
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
识别：
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
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
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
分析密码子的特点
思考.讨论
一、遗传信息的翻译
1.从密码子表可以看出：一种密码子决定几种氨基酸？色氨酸有几种密码子？苯丙氨酸、亮氨酸等有几种密码子？一种氨基酸酸有几种密码子？
①1种密码子只能决定1种氨基酸（正常情况下）。
②色氨酸色氨酸只有UGG一种密码子，苯丙氨酸、亮氨酸分别有2种、
种密码子。
总结：1种氨基酸可以由1种或几种密码子决定。
从密码子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并性。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，性状不变。
（了解）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，可以保证翻译的速度。
思考讨论
A
C
G
A
U
U
G
A
U
C
G
A
C
G
A
正常mRNA
G
C
G
A
U
U
G
A
C
C
G
A
C
G
A
错误mRNA
几乎所有的生物体都共用上述密码子（通用性），根据这一事实，你能想到什么？
地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。
问题探讨
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
如何精准运送过来的？
tRNA
知道碱基和氨基酸的对应关系后，游离在细胞质中的氨基酸,是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢
思考
单链RNA链经过折叠，形成三叶草形。
比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂，环的部分没有碱基互补配对，臂的部分由于碱基互补配对形成氢键。
形态
识别、转运氨基酸
功能
3'
5'
结合
氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
氨基酸与tRNA是一一对应的吗？
运输氨基酸的工具——tRNA
遗传信息的翻译
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
功能特性
位于tRNA上，其实质是与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
反密码子
3'
5'
结合
氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
G
A
U
反密码子
运输氨基酸的工具——tRNA
遗传信息的翻译
种类：
61种或62种
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
3.翻译的过程
一、遗传信息的翻译
①mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止
请结合以下问题阅读教材图4-7及相关内容，概述翻译过程。
②根据遗传密码的阅读方式分析，图中mRNA上共有几个密码子
③翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的
起始密码子
mRNA进入细胞质，与 结合；携带 的tRNA通过与mRNA上的碱基AUG互补配对进入 。
4.翻译的过程
第一步：
核糖体移动方向
E
1
2
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
M
核糖体
核糖体
甲硫氨酸
位点1
一、遗传信息的翻译
E
1
2
第二步：
甲
携带 的tRNA以同样的方法进入 。
通过脱水缩合形成 ，甲硫氨酸被转移到 上。
第三步：
H
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
组氨酸
位点2
肽键
位点2的tRNA
4.翻译的过程
一、遗传信息的翻译
E
1
2
第四步：
沿 移动，读取下一个密码子，原占位点1的
离开核糖体，原位点2的tRNA进入 ，一个新的携带氨基酸的tRNA进入 ，继续肽链的合成。
精
色
半
半
甲
组
5’
3’
5’
3’
5’
3’
脯
5’
3’
5’
3’
5’
3’
核糖体移动方向
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
核糖体
mRNA
tRNA
位点1
位点2
4.翻译的过程
一、遗传信息的翻译
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。
4.翻译的过程
一、遗传信息的翻译
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
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
遗传信息的翻译
肽链合成后，从 上脱离， 成具有特定
的蛋白质分子。
第五步：
核糖体
盘曲折叠
空间结构和功能
3.翻译的过程
概念：
时间:
场所:
条件:
个体生长发育的整个过程
核糖体
模板：
原料：
能量：
酶：
工具 ：
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。
ATP
多种酶
mRNA
21种游离氨基酸
tRNA
碱基互补配对
A－U、U－A、G－C、C－G
原则
产物
特点
多肽链
一条mRNA上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链
遗传信息传递的方向
mRNA→氨基酸序列
遗传信息的翻译
A U C
mRNA ─┴─┴─┴─
t RNA ─┴─┴─┴─
U A G
二、多聚核糖体
多聚核糖体现象
二、多聚核糖体
①
②
③
④
⑤
⑥
1.如何快速高效地进行翻译呢？
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。
2.图中①、⑥分别是什么分子或结构？最终合成
的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？
为什么？
3.核糖体移动的方向是怎样的？
4.翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？
mRNA
核糖体
相同。因为它们的模板是同一条mRNA。
不具有，还需要加工。
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
真核细胞和原核细胞翻译的区别
真核生物：核基因先转录后翻译
原核生物：可以边转录边翻译
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
遗传信息的翻译
遗传信息：
在DNA（基因）上。是脱氧核苷酸的排列顺序。决定性状。
密码子 ：
在mRNA上，决定一个氨基酸的3 个相邻碱基。决定氨基酸。
反密码子：
与mRNA上的密码子互补的 tRNA一端的三个碱基。翻译作用。
辨析：遗传信息、密码子、反密码子
基因表达过程中的数量关系
基因中的6个碱基
mRNA中的3个碱基（1个密码子）
多肽链中的1个氨基酸
对应
对应
注意：无特别说明，不考虑终止密码
DNA复制 转录 翻译
场所
模板
原料
酶
主要在细胞核中
主要在细胞核中
核糖体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种游离脱氧核苷酸
4种游离核苷酸
21种游离氨基酸
解旋酶、
DNA聚合酶
RNA聚合酶
多种酶
DNA复制 转录 翻译
产物
特点
遗传信息传递
2个双链DNA分子
RNA
多肽链
半保留复制；
边解旋边复制
边解旋边转录；
一条mRNA上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链
DNA→DNA
DNA→RNA
mRNA→蛋白质
从基因的表达过程可以看出：
DNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中 的排列顺序，进而决定 的排列顺序，最终决定了 的结构和功能特异常。
核糖核苷酸
氨基酸
蛋白质
1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。
遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
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。
随着研究的深入，科学家对中心法则进行补充：
资料：1.1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，RNA复制酶
能催化RNA的复制。
2.1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能
以RNA为模板合成DNA。
逆转录
复制
在遗传信息的流动过程中，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。
三、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)
各种生物的遗传信息传递过程
补充后的中心法则内容：
中心法则的完善
中心法则
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
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
翻译
蛋白质
RNA
RNA复制
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
RNA
课后习题·概念检测
1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
(1)DNA转录形成的mRNA,与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。( )
(2)一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。( )
×
×
课后习题·概念检测
2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止,密码子是指( )
A.基因上3个相邻的碱基
B.DNA上3个相邻的碱基
C.tRNA上3个相邻的碱基
D.mRNA上3个相邻的碱基
D
课后习题·拓展应用
题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。
1.红霉索、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示，请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。
提示:
中心法则
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
RNA复制
1
2
3
4
5
烟草花叶病毒（TMV）
人免疫缺陷病毒（HIV）
3
1
2
3
RNA
病毒
5
4
具备分裂能力的细胞
不能分裂的细胞
造血干细胞：
1
2
3
神经细胞：
2
3
原核细胞
噬菌体
1
2
3
1
2
3
(发生在：_____________)
宿主细胞内
基因指导蛋白质的合成
DNA
转录
mRNA
翻译
蛋白质
逆转录
转录
tRNA
rRNA
工具
核糖体
复制
复制
脱氧核苷酸序列
核糖核苷酸序列
氨基酸序列
物质
信息
能量
生命是物质、能量和信息的统一体

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