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4.1 基因指导蛋白质的合成
课时2 翻译
第4章 基因的表达
转录
翻译
蛋白质
DNA
（脱氧核苷酸）
（核糖核苷酸）
4种AGCU
21种
？
（氨基酸）
mRNA
4种AGCT
游离在细胞质中的各种氨基酸，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 ，这一过程叫做翻译。
mRNA
蛋白质
基因指导蛋白质的合成
4种碱基如何决定21种氨基酸
一一对应
4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢
1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；
2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；
3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸。
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
4
64
16
第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要
一、遗传信息的翻译
密码子
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(2)认读：
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
(2)位置：
mRNA上
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 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
第1个碱基 第2个碱基 第3个碱基 密码子
苯丙氨酸 U U U UUU
精氨酸 A G G AGG
21种氨基酸的密码子表
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
共64个密码子
1、密码子的个数：
2、密码子的种类：
（1）编码氨基酸的密码子：
（2）起始密码子：2个
(AUG/GUG)
（3）终止密码子：3个
(UAA/UAG/UGA)
61或62个
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
3、密码子与氨基酸的关系：
①1种密码子只能决定
氨基酸
1种
②1种氨基酸可能由
密码子决定
1种或几种
①专一性
②简并性
一、遗传信息的翻译
1.绝大多数氨基酸都有几个密码子，密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？
分析密码子的特点
G
C
G
A
U
U
G
A
U
C
G
A
C
G
A
正常mRNA
G
C
G
A
U
C
G
A
C
C
G
A
C
G
A
错误mRNA
天冬氨酸
天冬氨酸
精氨酸
精氨酸
2.几乎所有的生物体都共用上述密码子，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祖先
通用性：
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，可能并不会改变其对应的氨基酸；
A
C
G
U
G
A
U
U
A
异亮氨酸
甲硫氨酸
天冬氨酸
mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”。
核糖体
氨基酸并不含有碱基，因此不能与mRNA上的密码子直接配对。
那么是谁将氨基酸精准运送到mRNA上的？
一、遗传信息的翻译
(1)形态：
RNA单链经折叠（形成氢键），形成三叶草结构
(2)功能：
识别并转运特定的氨基酸
3'
5'
结合氨基酸的部位
U
G
A
反密码子
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？
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
一、遗传信息的翻译——tRNA（转运RNA）
结合氨基酸的部位
反密码子
5
3
5
3
mRNA
tRNA
P
OH
A
C
A
若反密码子为3′-AAC-5′，则携带的氨基酸是？
密码子 反密码子
位置
种类
特点
功能
mRNA上
tRNA上
64种
61或62种
一种密码子只决定一种氨基酸，
一种氨基酸可由多种密码子决定。
一种tRNA只转运一种氨基酸，
一种氨基酸可由多种tRNA转运
编码(决定)氨基酸
与密码子配对，将氨基酸运输到相应位置
【拓展1】密码子与反密码子的比较：
观看翻译的过程视频，利用模型 模拟翻译的过程
一、遗传信息的翻译
U
A
C
甲硫氨酸
核糖体
mRNA与核糖体结合
C
U
A
天冬
酰氨
A
C
G
U
G
A
U
U
A
一、遗传信息的翻译
1.翻译的过程：
U
A
C
甲硫氨酸
C
U
A
天冬
酰氨
tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对
A
C
G
U
G
A
U
U
A
一、遗传信息的翻译
1.翻译的过程：
U
A
G
异亮氨酸
U
A
C
甲硫氨酸
C
U
A
天冬
酰氨
A
C
G
U
G
A
U
U
A
一、遗传信息的翻译
1.翻译的过程：
缩合
U
A
C
甲硫氨酸
C
U
A
天冬
酰氨
两个氨基酸分子缩合
U
A
G
异亮氨酸
A
C
G
U
G
A
U
U
A
一、遗传信息的翻译
1.翻译的过程：
U
A
G
异亮氨酸
U
A
C
甲硫氨酸
天冬
酰氨
核糖体向前滑动， 第一个tRNA离开
C
U
A
A
C
G
U
G
A
U
U
A
一、遗传信息的翻译
1.翻译的过程：
一个个氨基酸分子缩合成链状结构
U
A
G
异亮氨酸
U
A
C
甲硫氨酸
天冬
酰氨
C
U
A
A
C
G
U
G
A
U
U
A
缩合
一、遗传信息的翻译
1.翻译的过程：
A
C
G
U
G
A
U
U
A
甲硫氨酸
异亮氨酸
天冬
酰氨
遇到终止密码子， 核糖体脱落
A
U
A
U
A
G
一、遗传信息的翻译
1.翻译的过程：
甲硫氨酸
异亮
氨酸
天冬
酰氨
以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的肽链
A
C
G
U
G
A
U
U
A
A
U
A
一、遗传信息的翻译
1.翻译的过程：
2.条件：
原料：
模板：
能量：
酶：
多种酶（转肽酶、转位酶等）
mRNA
21种游离的氨基酸
由ATP提供
3.碱基互补配对:
A-U U-A G-C C-G
4.翻译的场所：
核糖体（细胞质）
5.翻译的时间：
生长发育的整个过程
翻译还需要
核糖体、tRNA
mRNA和tRNA配对
6.翻译的产物：
多肽链（蛋白质）
一、遗传信息的翻译
一、遗传信息的翻译
①由该图能不能得出翻译的方向（核糖体移动的方向）呢？
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
②这样合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？
相同。因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。
7.数量关系：
一个mRNA分子结合______核糖体，
可以同时合成______肽链。
目的意义：
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
多个
多条
思考：判断下列各图中的翻译方向？
真核生物
先转录，后翻译
（转录和翻译的场所不同）
边转录边翻译
（无核膜，转录和翻译都在细胞质）
原核生物
二、真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。
练一练：请判断以下图示分别代表什么过程？
图1
图2
图3
图4
图5
图6
图7
DNA复制
转录
翻译
翻译
原核细胞：边转录边翻译
真核细胞：先转录后翻译
原核细胞：边转录边翻译
A—C—U—G—G—A—U—C—U
mRNA：
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
肽链：
DNA：
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
（假设以B链为模板进行转录）
A链
B链
转录
翻译
基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：合成蛋白质中的氨基酸个数 ＝
6∶ 3∶ 1
三、基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系
项目 复制 转录 翻译
场所
条件 模板
原料
能量
酶
产物
原则
细胞核（主要场所）
细胞核（主要场所）
核糖体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种游离的氨基酸
ATP
ATP
ATP
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
DNA
RNA
多肽
碱基互补配对
A-T T-A G-C C-G
碱基互补配对
A-U T-A G-C C-G
碱基互补配对
A-U U-A G-C C-G
多种酶
【拓展2】比较DNA复制、转录和翻译
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白质
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
弗朗西斯·克里克
克里克提出的中心法则所有生物均能适用吗？
你能从信息传递的角度，用文字和箭头表示细胞中遗传信息的传递规律吗？
四、中心法则及其发展
资料1：1965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。
RNA复制酶
RNA
RNA
烟草花叶病毒
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。
艾滋病病毒
RNA
逆转录酶
DNA
四、中心法则及其发展
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的__________，蛋白质是信息的___________，而_____为信息的流动提供能量，可见：生命是______、______和_______的统一体。
表达产物
ATP
物质
能量
信息
载体
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
逆转录
复制
RNA
中心法则：
虚线表示少数生物的遗传信息的流向
四、中心法则及其发展
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 一般的RNA病毒
逆转录病毒 (HIV)
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
RNA
完成各种生物的遗传信息传递过程：
四、中心法则及其发展

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