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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
将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？
原来，基因可以控制蛋白质的合成。
01
问题探讨
肤色
眼皮单双
血型
基因
控制生物性状
DNA
蛋白质
体现者
指导合成
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
一. 基因表达的概述
问题：细胞核中DNA如何指导细胞质中蛋白质合成呢？
细胞核
核糖体
细胞质
DNA
(2nm)
核孔0.9nm
一. 基因表达的概述
1955年，布拉舍实验时：
用RNA酶分解洋葱根尖细胞 RNA, 蛋白质合成停了;
重新加入RNA后, 又合成蛋白质。
RNA
DNA
蛋白质
（遗传信息传递者）
！
实验证据：
一. 基因表达的概述
猜测：
细胞核
核糖体
细胞质
DNA
(2nm)
核孔0.9nm
RNA
为什么RNA适于做DNA的信使呢？
一. 基因表达的概述
阅读课本P64-65内容，然后回答并总结下列问题：
1. RNA的结构单位是什么？
2. RNA与DNA在化学组成上的区别有哪些？
3. RNA的种类有哪三种？
4. RNA为什么适合作DNA的信使？
二. RNA的结构及分类
1. RNA的结构层次
03
基本组成元素：
基本组成物质：
基本组成单位：
RNA(单链)：
C、H、O、N、P
磷酸基团、核糖、含氮碱基
核糖核苷酸（4种）
核苷酸链
02
O
P
CH2
OH
O
OH
H
OH
H
OH
H
H
碱基
磷酸
A:腺嘌呤
U:尿嘧啶
C:胞嘧啶
G:鸟嘌呤
二. RNA的结构及分类
名称
基本单位
化学 组成 五碳糖
含氮碱基
无机酸 结构 (双螺旋/单链)
细胞中分布
脱氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA)
脱氧核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
脱氧核糖
核糖
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)
磷酸
双螺旋结构
单链结构
主要在细胞核中
主要在细胞质中
2. RNA与DNA的异同
种类 mRNA tRNA rRNA
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
功能
结构
示意图
共同点 遗传信息传递的媒介
转运氨基酸的工具
组成核糖体
单链
单链，部分碱基配对形成三叶草型结构
单链
①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关
RNA中存不存在氢键？
3. RNA的种类及功能（P65）
4. RNA适于作DNA的信使的原因
(1)RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基( C、G、A、U )共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。
(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。
(4)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。
(3)RNA为单链结构，不稳定，易降解，完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。
[例1] 与DNA相比，RNA特有的成分是(　　)
A.核糖和尿嘧啶
B.脱氧核糖和尿嘧啶
C.核糖和胸腺嘧啶
D.脱氧核糖和胸腺嘧啶
解析　与DNA相比，RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶，A正确。
A
P63
课堂检测
[例2] RNA可能的功能是(　　)
①作为某些病毒的遗传物质　②作为某些细菌的遗传物质　③催化某些代谢反应　④转运氨基酸　⑤核糖体组成成分
A.①②③④⑤ B.①②③④ C.②③④⑤ D.①③④⑤
解析　RNA可以作为某些病毒的遗传物质，如HIV，①正确；细菌的遗传物质是DNA，②错误；酶具有催化作用，酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，故某些RNA能催化代谢反应，③正确；mRNA可以作为翻译的模板，④正确；tRNA可以转运氨基酸，⑤正确；核糖体组成成分是rRNA和蛋白质，⑥正确。
D
P64
课堂检测
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
过程如何呢
三. 遗传信息的转录过程
阅读课本P65内容，然后总结出转录的概念、场所、条件以及过程分别是什么？
1. 概念：
通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
2. 场所：
真核生物：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质）
原核生物：拟核、细胞质
3. 条件：
模板： DNA的一条链
酶： RNA聚合酶
原料： 4种游离的核糖核苷酸
能量： ATP
三. 遗传信息的转录过程
⑴ 解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开，得到模板链
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
该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用
4. 转录的过程：
⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA
模板链上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。
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
A与U配对 G与C配对
T与A配对 C与G配对
4. 转录的过程：
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'
ATP
⑶ mRNA的延伸:在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖核苷酸聚合成核糖核苷酸链。（形成磷酸二酯键）
合成方向：
子链的5’端→ 3’端
特点：
边解旋边转录
4. 转录的过程：
⑷脱离：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
4. 转录的过程：
补充：mRNA通过核孔进入细胞质中，穿过0层膜，需要消耗能量
遗传信息的转录过程（视频）
碱基互补配对
A－U、T－A、G－C、C－G
6. 原则:
7. 产物:
8. 特点:
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
边解旋边转录
9.遗传信息传递的方向:
DNA→RNA
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
10. 转录的意义:
11. mRNA的延伸方向:
从5’-端到3’-端
5. 时间:
个体生长发育的整个过程
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）
三. 遗传信息的转录过程
DNA复制 转录
时间
场所 解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A—T、 T—A、C—G 、 G—C
A—U、 C—G 、T—A、 G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
DNA复制和转录的比较
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
DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，模板链不固定。
转录以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段；
基因1
基因2
a链
b链
说明：
一个DNA转录出的mRNA不完全相同
部分解旋
模板链
模板链
U
A
G
C
mRNA
U
C
G
C
mRNA
DNA双链片段 a链
b链 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
G C T T G G A G T G C G
G C U U G G A G U G C G
与模板链：碱基互补配对
与非模板链：碱基序列基本相同（T变成U）
2. 转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点？
与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点？
3. 分裂间期和细胞分裂期可以进行转录吗？
4. 高度分化的细胞转录吗？
5. 同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA、rRNA的种类相同吗？
分裂间期可以转录，细胞分裂期的染色体高度螺旋，DNA很难解旋，
转录很难发生
可以，不是所有的细胞都能进行DNA的复制，但是几乎所有的细胞都可以进行转录，例如：高度分化的细胞（如神经细胞、肌肉细胞），能进行转录和翻译，但不进行DNA的复制。
同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA、rRNA的种类一般没有差异。
探究点　遗传信息的转录
1.如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：
课堂检测
(1)图中遗传信息的转录方向为_______(用“→”或“←”表示)。
(2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是_______________。
(3)b和c的名称分别是___________________、___________________。
(4)在植物的叶肉细胞中，上述过程发生的场所是哪里？
提示　细胞核、线粒体和叶绿体。
←
RNA聚合酶
胞嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
2.结合下列图解，回答相关问题。
(1)甲、乙两过程有何相同之处？
提示　甲表示DNA复制，乙表示转录。转录
与复制都需要模板，都遵循碱基互补配对原则，
在真核细胞中主要发生在细胞核内。
(2)甲、乙两过程有何不同之处？
提示　①DNA复制中A与T配对，转录中A与U配对。②DNA复制时一个DNA分子完整复制，形成两个DNA分子；转录是以基因为单位进行的，在DNA分子中，只有处于表达状态的片段(基因)才会进行转录，转录形成一条单链RNA。
(3)转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链和非模板链的碱基序列相比较，有什么异同？
提示　转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链的碱基序列是互补配对关系；与非模板链的碱基序列基本相同，只是DNA链上有T的位置，在RNA链上是U。
[例3] 如图表示根据甲链合成乙链的过程，甲、乙是核苷酸长链，①是催化该过程的酶，②③是核苷酸之间的化学键，④是合成原料。下列叙述正确的是(　　)
A
A.①具有解开DNA双螺旋的作用
B.②是磷酸二酯键，③是氢键
C.④是由胞嘧啶、核苷、磷酸结合而成的
D.乙链和甲链中的腺嘌呤数量相等
课堂检测
[例4] 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 (　　)
BD
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也会发生
P64
课堂检测
(1)核糖核苷酸是组成RNA的基本单位，共有4种。( )
(2)RNA主要有三种，主要分布在细胞质中。( )
(3)转录时DNA聚合酶能识别DNA分子中特定碱基序列。( )
(4)转录以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA。 ( )
(5)一个基因的两条链不能同时转录生成两种不同的mRNA。( )
(6)在细胞的生命历程中，mRNA的种类会不断发生变化。( )
√
√
×
×
√
√
课堂检测
1.下列关于RNA的叙述，错误的是(　　)
A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C.RNA参与构成核糖体
D.RNA参与构成细胞膜
解析　有些酶的化学本质为RNA；RNA的基本单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮碱基组成；rRNA参与构成核糖体。
D
P65
课堂练习
2.若以碱基顺序为5′—ATTCCATGCT—3′的DNA为模板链，转录出的mRNA碱基顺序为(　　)
A.从5′端读起为—ATTCCATGCT—
B.从3′端读起为—UAAGGUACGA—
C.从5′端读起为—AUUCCAUGCU—
D.从3′端读起为—TAAGGTACGA—
解析　若以碱基顺序为5′—ATTCCATGCT—3′的DNA为模板链，根据碱基互补配对原则，转录时从3′端读起，转录出的mRNA碱基顺序为—UAAGGUACGA—。
B
3.下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述，正确的是(　　)
A.一个DNA可转录出多个不同类型的RNA
B.以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板
C.转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来
D.可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中
A
4.如图中α、β是真核细胞某基因的两条链，γ是另外一条多核苷酸链，下列说法正确的是(　　)
B
A.图中的酶是DNA聚合酶
B.γ链彻底水解后能生成6种小分子物质
C.该过程只发生在细胞核中
D.β链中碱基G占28%，则γ链中碱基A占22%
【思考】mRNA是怎样把DNA的遗传信息传递给蛋白质的？
阅读课本P66-67内容，然后总结出翻译的概念、场所、条件以及过程分别是什么？
翻译
04
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的过程，称为遗传信息的翻译。
DNA携带的遗传信息
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
转录
翻译
翻译的实质：
碱基排序
碱基排序
氨基酸排序
四. 遗传信息的翻译
04
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
讨论：4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸？
1个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即
2个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即
3个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即
4
4种
21种
41
16
42
64
43
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
四. 遗传信息的翻译
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(3)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
怎么判断？
后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，最终破解了64个遗传密码子。
2. 密码子：
(2)位置：
mRNA上
四. 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
U U U UUU
A G G AGG
苯丙氨酸
精氨酸
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
终止密码子： 、 、
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） _ ____（缬氨酸、甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子______种或_____种
64
UAA
UGA（硒代半胱氨酸）
UAG
AUG
GUG
61
62
特殊密码子说明：
①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。
②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
②.密码子的简并性
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
③.密码子的通用性
讨论1：你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？
讨论2：根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？
①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；
②提高使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
说明当今生物可能有着共同的起源。
一种密码子决定一种氨基酸。
①.密码子的专一性
分析密码子的特性
思考·讨论
(4)密码子的特性：
mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
A
C
G
U
G
A
U
U
A
异亮氨酸
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
思考
04
四. 遗传信息的翻译
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
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。
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
(2)功能：
①识别氨基酸 ②转运氨基酸
①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
②一种氨基酸可以由多种tRNA转运
(3)功能特点：
3. 运输氨基酸的工具 ——tRNA
四. 遗传信息的翻译
(4)反密码子:
与决定氨基酸的密码子 一 一 对应，位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基，有61或62种。
3. 运输氨基酸的工具 ——tRNA
四. 遗传信息的翻译
mRNA
5'
3'
A
C
U
反密码子
密码子
密码子=反密码子=61或62
U
A
C
甲硫氨酸
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
第1步:mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
mRNA
4. 过程：（P68）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
第2步:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
组氨酸
G U G
第1步:mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
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
肽键
第3步:甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。
第2步:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
第1步:mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
U
A
C
甲硫氨酸
第4步:核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA离开核糖体，原位点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。
色氨酸
A C C
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
X X X
XXX
随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXX
04
5. 场所：
6. 条件：
核糖体
能量：
酶：
模板：
原料：
原则：
工具：
ATP
多种酶
mRNA
21种游离氨基酸
碱基互补配对
A－U、U－A
G－C、C－G
tRNA
7. 结果：
具有一定氨基酸序列的蛋白质（多肽链）
mRNA→蛋白质
8. 遗传信息传递的方向：
提醒：肽链合成后，通常经过盘曲折叠，才能形成特定空间结构和功能的蛋白质分子。
四. 遗传信息的翻译
在细胞质中，翻译是一个快速的过程。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，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
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
（从左到右）
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。
9. 特征(P69)：
9. 特征(P69)：
(3)判断图中核糖体沿着mRNA移动的方向，根据教材中的密码子表，写出图甲中翻译出的氨基酸序列。
提示　核糖体沿着mRNA从左向右移动；图甲中对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。
先转录后翻译
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。
真核细胞和原核细胞遗传信息表达的区别
真核生物：
原核生物：
拓展
DNA复制 转录 翻译
时间 场所
模板
原料
酶
能量
原则
特点
产物
方向
信息传递
细胞分裂间期
生长发育过程
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质
DNA的两条链
基因特定的一条链
mRNA
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
21种氨基酸
解旋酶，DNA聚合酶
RNA聚合酶
肽酰转移酶
ATP
ATP
ATP
子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
特定氨基酸顺序的肽链
A-T,T-A,C-G,G-C
A-U,T-A,G-C ,C-G
A-U,U-A,G-C,C-G
半保留复制
边解旋边复制
边解旋边转录
一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
从起始密码子到终止密码子
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
DNA的复制、转录和翻译的比较
DNA聚合酶
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
RNA聚合酶
核糖体
DNA
mRNA
多肽链
DNA复制
转录
翻译
[例1] 下列关于遗传信息的翻译的叙述中，正确的是(　　)
A.通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列
B.生物体内合成蛋白质时，一种氨基酸只能由一种密码子决定
C.生物体内合成蛋白质的氨基酸有21种，则tRNA也有21种
D.生物体内合成蛋白质时，一种密码子一定能决定一种氨基酸
A
课堂检测
[例2] 如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是(　　)
A
A.图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧
B.mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGU
C.图中碱基的配对方式有A—U、C—G、A—T
D.图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶
课堂检测
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。
五. 中心法则
中心法则分析
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
1）烟草花叶病毒（TMV）
2）人免疫缺陷病毒（HIV）、肉瘤病毒
3
1
2
3
(病毒自身携带的逆转录酶)
RNA
病毒
4
(该类病毒，部分自身携带RNA复制酶)
5
并非所有病毒注入到宿主细胞内的物质均只有遗传物质
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
3）具备分裂能力的细胞
4）不能分裂的细胞
造血干细胞：
1
2
3
神经细胞：
2
3
胰岛B细胞：
2
3
所含基因是否一样？
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
中心法则分析
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
5）原核细胞
6）噬菌体
大肠杆菌：
1
2
3
1
2
3
(发生在：_____________)
宿主细胞内
中心法则分析
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)
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
各种生物的遗传信息传递过程
[例3] 中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律。下列叙述正确的是(　　)
ABC
A.①②③三个过程可在根尖分生区细胞中发生
B.①②③分别表示DNA的复制、转录和翻译过程
C.④表示逆转录，某些病毒增殖时可发生该过程
D.④⑤是虚线，表示其在生物界可能不存在
P68
课堂检测
[例4] 下列关于中心法则的叙述，一定正确的是(　　)
A.肽链的合成一定以RNA为模板，以氨基酸为原料
B.酶的合成一定以RNA为模板，以氨基酸为原料
C.RNA的合成一定以DNA为模板，以核糖核苷酸为原料
D.DNA的合成一定以DNA为模板，以脱氧核苷酸为原料
A
P69
课堂检测
(1)每种氨基酸都具有两种或两种以上的密码子。( )
(2)核糖体的翻译通常是从mRNA上的起始密码子开始，终止密码子结束。( )
(3)tRNA一经发挥作用便迅速被酶分解而无法重复使用。( )
(4)中心法则表示的是遗传信息的流动过程。 ( )
(5)叶绿体和线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。( )
×
√
×
√
√
课堂检测
1.下列说法错误的是(　　)
A.一种tRNA只能转运一种氨基酸
B.tRNA上存在碱基互补配对和氢键
C.能决定氨基酸的密码子有64种
D.一种氨基酸可能对应一种或多种密码子
解析　决定氨基酸的密码子有62种，C错误。
C
课堂练习
2.下列有关蛋白质合成的叙述，错误的是(　　)
A.tRNA的反密码子可识别mRNA上的碱基序列
B.一个mRNA分子上可结合多个核糖体使翻译更高效
C.终止密码子一定不编码氨基酸
D.核糖体可在mRNA上移动
C
解析　终止密码子UGA在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸，C错误。
3.下列有关图示生理过程的叙述中，错误的是(　　)
ACD
A.能发生图示生理过程的细胞有真正的细胞核
B.该图表示的是转录和翻译
C.该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供
D.mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子
4.如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：
(1)图中表示遗传信息的________过程，发生的场所是________，此过程除图中所示条件外，还需要___________等。
(2)图中③表示________，合成的主要场所是________，通过________运输到细胞质中，穿过________层膜，________(填“需要”或“不需要”)能量。
翻译
核糖体
酶和能量
mRNA
细胞核
核孔
0
需要
(3)图中方框内的碱基应为________，对应的aa5应为________(赖氨酸的密码子为AAA，苯丙氨酸的密码子为UUU)。
(4)图中的氨基酸共对应______个密码子。核糖体的移动方向是___________。
UUU
赖氨酸
7
从左到右
解析　(1)图中核糖体上进行的是翻译过程，此过程需要的条件是模板、原料、能量、酶等。(2)③为mRNA，主要在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中，此过程穿过0层膜，需要能量。(3)密码子存在于mRNA分子上，与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对，故图中方框内的碱基为UUU，对应的密码子为AAA，相应氨基酸是赖氨酸。(4)图中共有7个氨基酸，对应7个密码子。根据图中最后一个氨基酸的加入位置可知，核糖体的移动方向为从左到右。
06
A—C—U—G—G—A—U—C—U
mRNA：
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
蛋白质(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
A链
B链
转录
翻译
例：如mRNA上有n个碱基，转录时产生它的基因片段中至少有________个碱基，该mRNA指导合成蛋白质中至多有________个氨基酸。
2n
n/3
DNA(基因)碱基总数：mRNA碱基数：蛋白质中氨基酸数=
6：3：1
注意：无特别说明，不考虑终止密码
六. 基因表达的相关计算
计算中“最多”和“最少”的分析
①翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目要大于3n。
②因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目要大于6n。
因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样才能使用这个比例关系。
例：某个多肽的相对分子质量为2778，氨基酸的平均相对分子质量为110，若考虑终止密码子，则控制该多肽合成的基因的长度至少是(　　)
A．75对碱基 B．78对碱基 C．90对碱基 D．93对碱基
D
注意基因表达相关计算中的三个“看清楚”
(1)看清楚DNA上的碱基单位，是“对”数还是“个”数。
(2)看清楚是mRNA上“密码子”的个数，还是“碱基”的个数。
(3)看清楚是合成蛋白质所需的氨基酸的“个数”，还是“种类数”。

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