资源简介

(共42张PPT)
`
4.1
基因指导蛋白质的合成
课前导入
基因 → 控制 → 性状
指导合成
核糖体
DNA：2nm
核孔0.9nm
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
Q：DNA主要存在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？
蛋白质
体现在
①组成元素：
②组成物质：
③基本单位：
④结构：
C、H、O、N、P
核糖核苷酸（4种）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
N
核糖
1′
2′
3′
4′
5′
单链，比DNA短，能通过核孔
Q：RNA承担信使功能的原因？
RNA也是由核苷酸连接而成，也可以储存遗传信息。
遵循“碱基互补配对原则”：U与A配对。
RNA一般是单链而且比DNA短（小），能通过核孔。
1.RNA的组成及结构：
一、遗传信息的转录（P64）
磷酸、核糖、含氮碱基
信使RNA（mRNA）
核糖体RNA（rRNA）
转运RNA（tRNA）
传递遗传信息，翻译时的模板
与蛋白质构成核糖体
识别并转运氨基酸
Q：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
2.RNA的种类及功能：
一、遗传信息的转录（P64）
蛋白质
rRNA
课堂自习
结合教材65页的文字和图4-4，思考：
①什么是转录？
②转录的场所、具体过程和结果？
③转录需要的原料是？
④转录过程中的模板？
⑤转录过程中碱基如何配对？
⑥遗传信息的流动方向？
3.转录：
①概念：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过程。
一、遗传信息的转录（P64）
一、遗传信息的转录（P64）
（1）解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。（以mRNA为例）
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
RNA聚合酶
ps：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用！
一、遗传信息的转录（P64）
（2）配对：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶作用下开始mRNA的合成。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
碱基互补配对原则
一、遗传信息的转录（P64）
（3）连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
5'
3'
RNA聚合酶形成磷酸二酯键
合成方向：子链5'端→3'端
特点：边解旋边转录
一、遗传信息的转录（P64）
（4）释放：新合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
细胞质
细胞核
mRNA
3.转录：
②过程：
一、遗传信息的转录（P64）
4种游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来。
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聚合酶作用下开始mRNA的合成。
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
第4步：新合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
解旋→配对→连接→释放
mRNA
tRNA
rRNA
3.转录：
③产物及条件：
一、遗传信息的转录（P64）
（释放，DNA双链恢复）
DNA
ATP和RNA聚合酶
（真核）细胞核、线粒体、叶绿体
4种游离的核糖核苷酸
DNA的一条链
碱基互补配对
生长发育过程
RNA
DNA→RNA
场所：
能量及酶：
模板：
原料：
原则：
时间：
遗传信息流动：
mRNA: U A G C
DNA: A T C G
一、遗传信息的转录（P64）
3.转录：
④DNA的复制和转录的区别：
DNA复制 转录
模板
原料
碱基互补配对
酶
产物
DNA
RNA
DNA的两条链
DNA的一条链
4种脱氧核苷酸
4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
转录补充说明：
A
T
C
G
A
G
C
G
A
G
T
C
T
T
C
G
T
C
A
A
T
C
G
A
T
G
A
C
A
T
C
G
G
C
DNA
U
C
G
C
U
A
G
C
mRNA
mRNA
▲以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段；
▲ DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，哪条链是模板链不是固定不变的。一个DNA转录出的mRNA不完全相同。
基因1
基因2
a链
b链
课堂自习
结合教材66-67页，思考：
①什么是翻译？
②mRNA的4种碱基如何对应蛋白质的21种氨基酸？
③游离氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上？
④翻译的场所？翻译的具体过程？
⑤翻译过程中的条件？
⑥翻译过程中碱基如何配对？
⑦遗传信息的流动方向？
1.翻译：
①概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。
二、遗传信息的翻译（P66）
1.翻译：
②实质：是将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（P66）
？
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
碱基序列
氨基酸序列
4种碱基
21种氨基酸
翻译
Q：4种碱基构成的mRNA如何决定由21种氨基酸构成的蛋白质？
Q：如何让每位中国人都有唯一的身份证号？
类推4种碱基如何编排出21种氨基酸
二、遗传信息的翻译（P66）
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
41=4：决定4种氨基酸
42=16：决定16种氨基酸
43=64：氨基酸组合64种
4个碱基决定1个氨基酸
44=256：氨基酸组合256种
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！
2.密码子：
①含义：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。
每3个这样的碱基叫作1个密码子。
二、遗传信息的翻译（P66）
在科学家们不断努力下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。
mRNA
5'
3'
密码子
密码子
密码子
缬氨酸
组氨酸
精氨酸
密码子认读是从mRNA的5'→3'。
相邻的密码子无间隔、不重叠。
3个字母组成一个单词
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
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
密码子（共64个）：
①起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸。
②终止密码子：3种，UAA和UGA（不编码氨基酸）、UAG
编码氨基酸的密码子 种。
62
I am fine. →我很好。
2.密码子
②特性：
⑴专一性
1个密码子对应1个氨基酸。
⑵简并性
1个氨基酸对应多个密码子
一定程度可防止碱基改变而导致遗传信息的改变！
⑶通用性
几乎所有生物共用1套密码子，说明生物有共同起源。
二、遗传信息的翻译（P66）
二、遗传信息的翻译（P66）
A
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
Q：氨基酸如何识别密码子并被转运到相应位置？
甲硫氨酸
酪氨酸
终止
按照密码子表将mRNA上的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。
A
C
U
U
G
A
tRNA
4.转运工具： tRNA
二、遗传信息的翻译（P66）
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。
结合氨基酸的部位结
碱基互补配对
转发这个转运RNA，祝大家考试好运！
4.转运工具： tRNA
二、遗传信息的翻译（P66）
赖基酸
反密码子
A
A
G
反密码子：
①含义：与mRNA中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基。
②特点：每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸；1种氨基酸可由1或多种tRNA转运。
③种类：62种（终止密码子没有对应的反密码子）。
Q：翻译的是mRNA上的密码子还是tRNA 上的反密码子？
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与mRNA上的密码子AUG（起始密码子）互补配对，进入位点1。
二、遗传信息的翻译（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
二、遗传信息的翻译（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到位点2的tRNA上。
二、遗传信息的翻译（P66）
肽键
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
二、遗传信息的翻译（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
核糖体读取下一个密码子，原来位点1的tRNA离开，原来占据位点2的tRNA进入位点1，新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子，翻译终止。
二、遗传信息的翻译（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
二、遗传信息的翻译（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
二、遗传信息的翻译（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
二、遗传信息的翻译（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
X X X
甲硫氨酸
XXX
二、遗传信息的翻译（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXXX
二、遗传信息的翻译（P66）
肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，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（有活性）。
1.翻译：
④产物和条件：
二、遗传信息的翻译（P66）
mRNA
碱基互补配对
细胞质的核糖体
mRNA
mRNA→蛋白质
蛋白质
21种游离氨基酸
tRNA
多肽链→蛋白质
场所：
原则：
模板：
原料：
产物：
能量和酶：
遗传信息流动：
转运工具：
ATP和酶
tRNA: U A G C
mRNA: A U C G
1.翻译：
⑤特点：高效性、多聚核糖体
⑥合成方向：肽链短→肽链长
二、遗传信息的翻译（P66）
数量关系：一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条相同肽链的合成。
意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
真核生物：先转录，后翻译
原核生物：边转录边翻译
原核生物没有核膜，转录和翻译可发生在同一空间内，边转录边翻译。
能量：线粒体提供
能量：细胞质提供
拓展
一
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、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
细胞质的核糖体
mRNA
21种氨基酸
tRNA、酶等
多聚核糖体
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
A-U、T-A、G-C
A-U、G-C
真核细胞中DNA复制、转录、翻译的比较：
A—C—U—G—G—A—U—C —U
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
mRNA
转录
翻译
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
基因中的碱基数(双链) : mRNA中的碱基数 : 蛋白质的氨基酸数=_____________________________________________________
6 : 3 : 1
基因中碱基数目、mRNA与蛋白质中氨基酸数目的关系：
模板链
拓展
二
三、中心法则（P69）
转 录
翻 译
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
逆转录
复制
克里克提出：
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。
完善（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）：

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