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第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
学习目标：
1.概述遗传信息的转录和翻译；
2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系；
3.中心法则的主要内容。
细胞核
细胞核
DNA的两条链
只有DNA的一条链
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
ATP
ATP
A—T C—G
T—A G—C
A—U G—C
T—A C—G
子代DNA
RNA
DNA→mRNA
边解旋边复制、
半保留复制
边解旋边转录
遗传信息
传递方向
DNA→DNA
温故知新
二、遗传信息的翻译
1、概念：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
2、实质：mRNA中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
4.碱基与氨基酸的对应关系
二、遗传信息的翻译
组成蛋白质的氨基酸：
mRNA的碱基：
问题1：4种碱基如何决定蛋白质的21种氨基酸呢？
21种
4种
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种
如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定_ 种
如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种
假设：
问题2:至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够决定21种不同的氨基酸？
思考：
（1）密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
如何读mRNA上密码子：……AUGCUUAGCCGAUCGCAAC……
密码子的四个特性：
①不间断性
②不重叠性
二、遗传信息的翻译
4.碱基与氨基酸的对应关系
（2）一种密码子只对应一种氨基酸；一种氨基酸可对应一种或几种密码子
二、遗传信息的翻译
4.碱基与氨基酸的对应关系
【任务】仔细观察教科书P67的表4-1 21种氨基酸的密码子表，能得出什么结论？
（3）密码子种类：64种（个）
2个起始密码:AUG /GUG
决定开始翻译，对应氨基酸
3个终止密码:UAA/UAG/UGA
有2个决定终止翻译，不对应氨基酸→决定氨基酸的密码子:62种
二、遗传信息的翻译
4.碱基与氨基酸的对应关系
【任务】P67思考讨论的问题揭示了密码子的什么特性？
密码子的四个特性：
①不间断性
②不重叠性
二、遗传信息的翻译
5.tRNA与反密码子
氢键
G
U
G
G
A
C
mRNA
一种由76-90个核糖核苷酸所组成的RNA，其3'端可以在氨酰-tRNA合成酶催化之下，接附特定种类的氨基酸。
（三叶草结构）
（1）单链，含有氢键
（2）62种
（3）每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
（4）含有反密码子（可与mRNA上的密码子碱基配对）
tRNA上能够与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。
二、遗传信息的翻译
5.tRNA与反密码子
G
U
G
G
A
C
mRNA
反密码子与tRNA为62种
（1）每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；一种氨基酸可由一种或几种tRNA运输
（2）密码子与反密码子碱基配对关系：
A—U、U—A、G—C、C—G
二、遗传信息的翻译
6.翻译的过程
核糖体
tRNA
mRNA
终止密码子
核糖体与mRNA的复合物
二、遗传信息的翻译
6.翻译的过程
一个mRNA分子同时结合多个核糖体，同时合成多条肽链。
少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质
合成肽链结构相同，因为翻译的模板都是同一个mRNA
二、遗传信息的翻译
7.翻译的特点
8.翻译的特点
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、ATP
A-T、T-A
C-G、G-C
半保留复制
边解旋边复制
生长发育过程
主要是细胞核
只有DNA的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶、ATP
A-U、T-A
G-C 、C-G
边解旋边转录
生长发育过程
细胞质中的核糖体
mRNA
21种氨基酸
多种酶、ATP、tRNA
A-U、U-A
G-C 、C-G
1个mRNA可结合多个核糖体同时合成多条肽链
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
DNA
RNA
多肽链
二、遗传信息的翻译
9.比较
真核生物
原核生物
真核生物：
转录完成后才开始翻译
原核生物：
转录与翻译同时进行
二、遗传信息的翻译
10.原核生物与真核生物的区别
总结：如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该蛋白质合成的mRNA的碱基数目至少为 ，控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的碱基数目至少为 。
蛋白质种氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系
3n
6n
　基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸＝　　　 6 　　： 　　3 　　　：　　　 1
课堂讨论
三、中心法则
【任务】所有生物遗传信息的传递是否都遵循此过程？
1.中心法则的内容——克里克的预见
DNA的自我复制；
遗传信息的转录和翻译；
表示 ——遗传信息的传递规律（流动方向）
2.中心法则的图解
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
人和动植物及绝大多数微生物的遗传信息传递都遵循这一法则
三、中心法则
3.中心法则的发展
【资料1】1965年，科学家在某种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。
RNA RNA
RNA复制酶
三、中心法则
3.中心法则的发展
【资料2】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 DNA
逆转录酶
场所：
宿主细胞内
三、中心法则
1.你认为上述实验证据是否推翻了传统的中心法则，为什么？
2.作为生物学的核心规律之一，中心法则应该全面地反映遗传信息的传递规律。根据上述资料，你认为传统的中心法则是否需要修改？如果需要，应该怎样修改？
没有，实验证据指出了原有的中心法则没包含的遗传信息的可能传递途径，是对中心法则的补充而非否定。
要修改，改为遗传信息从RNA流向DNA，从RNA流向RNA的结论是确信无疑的，而从蛋白质流向蛋白质的途径是有可能存在的。
课堂讨论
3.中心法则的发展
逆转录
复制
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
（逆转录）
DNA
DNA
蛋白质
DNA
RNA
RNA
RNA
RNA
DNA
（复制）
（转录、翻译）
（复制）
根据上图，你能找出遗传信息传递的几条途径？
1.都碱基互补配对原则。但配对的碱基有差别
2.DNA的复制，以DNA为遗传物质的生物，但只要具有分裂能力的细胞才能进行，高度分化的细胞不具有分裂能力，如肌肉细胞、胰岛细胞。
转录：除病毒外，几乎所有生物；
翻译：出兵度外的细胞生物。转录和翻译，几乎所有的细胞生物 都可以发生，除了成熟的红细胞。
RNA复制：以RNA为遗传物质的生物
RNA的逆转录：HIV 病毒
3.
三、中心法则
(2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息传递
RNA的复制和逆转录不共存
(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息传递
例：烟草花叶病毒（大多数RNA病毒）
例：HIV病毒、某些致癌病毒
4.各类生物遗传信息传递过程
三、中心法则
课后作业
1.课时作业
2.预习《第2节 基因表达与性状的关系》

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