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§4-1 基因指导蛋白质的合成（第二课时）
基因的表达
第一个遗传密码的破译
请利用以下材料设计试验方案，探究UUU是哪种氨基酸的密码子，简要写出实验思路，并预期结果和结论。
实验材料：20支试管、二十种纯化的氨基酸、去除了DNA和mRNA的细胞提取液（含核糖体和酶）、（多聚尿嘧啶核苷酸）UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU。
4.遗传信息的翻译——密码子
实验方案：
①取20支试管，分别加入二十种氨基酸。
②给每支试管中加入去除了DNA和mRNA的细胞提取液。
③给每支试管加入人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸。
④检测每支试管中肽链的合成情况。
预期结果与结论：
如果加入苯丙氨酸的试管中出现了肽链，则说明UUU是苯丙氨酸的密码子。
4.遗传信息的翻译——密码子
第一个遗传密码的破译
从密码子表中可以看出，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，你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
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？
密码子的简并性。
①提高了翻译过程的容错率：使基因产生有害突变时仍然能保证编码氨基酸不改变；
②提高了翻译的速度：几种不同的密码子编码同一种高频率氨基酸时保证了翻译速度。
密码子的通用性。表明了生物界的统一性。
密码子还有其他什么特点？
密码子的方向性：从5’→3’依次阅读。
密码子的连续性：两个密码子之间没有间隔、也不重叠，密码子连续阅读。
密码子的摆动性：由密码子的简并性决定。
4.遗传信息的翻译——【思考·讨论】分析密码子的特点
形状：呈三叶草形
结构：
一端是携带氨基酸的3’羟基端和5’磷酸基团端；
另一端是反密码子。
定义：tRNA上可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。
作用：
决定运载的氨基酸的种类；
通过与mRNA上的密码子互补配对，识别安放氨基酸的部位。
tRNA中存在互补碱基对。
特性：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，即具有专一性。
反密码子
结合氨基酸的部位
3’羟基端
5’ 磷酸基团端
4.遗传信息的翻译——运载工具tRNA
（反密码子61或62种）
tRNA
（密码子4种）
mRNA
氨基酸
（21种）
运输
编码
互补配对
mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系
①一种tRNA只能识别并运输一种氨基酸。
③一种密码子只能决定一种或0种氨基酸（终止密码子不决定氨基酸）。
4.遗传信息的翻译——mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系
②一种氨基酸可对应一种或几种密码子（简并），一种氨基酸可能被多种tRNA运输。
④密码子有64种（3种终止密码子，62种能决定氨基酸）。
4.遗传信息的翻译——mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系
mRNA在细胞核中转录形成后，通过核孔出来，到细胞质中。
翻译的过程
4.遗传信息的翻译——翻译过程
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
U
C
A
甲
色
A
C
C
组
精
G
A
C
（1）起始：① mRNA在细胞质中与核糖体结合
G
G
U
翻译的过程
4.遗传信息的翻译——翻译过程
位点1
位点2
位点3
U
C
A
甲
色
A
C
C
组
精
G
A
C
（1）起始：②携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1
U
C
A
甲
U
C
A
G
G
U
翻译的过程
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
甲
U
C
A
4.遗传信息的翻译——翻译过程
位点1
位点2
位点3
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
色
A
C
C
组
精
G
A
C
（2）运输：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
甲
U
C
A
G
G
U
G
G
U
组
G
G
U
组
G
G
U
翻译的过程
4.遗传信息的翻译——翻译过程
位点1
位点2
位点3
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
色
A
C
C
精
G
A
C
（3）合成：甲硫氨酸与组氨酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上
甲
U
C
A
组
G
G
U
甲
翻译的过程
4.遗传信息的翻译——翻译过程
位点1
位点2
位点3
位点1
位点2
位点3
色
A
C
C
精
G
A
C
（4）延伸：①核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1。
U
C
A
组
G
G
U
甲
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
U
C
A
翻译的过程
4.遗传信息的翻译——翻译过程
位点1
位点2
位点3
色
A
C
C
精
G
A
C
（4）延伸：②一个新的携带氨基酸的RNA进入位点2，继续肽链的合成
G
G
U
组
甲
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
U
C
A
A
C
C
色
A
C
C
色
A
C
C
组
甲
翻译的过程
4.遗传信息的翻译——翻译过程
位点1
位点2
位点3
翻译的过程
G
A
C
（5）停止：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。
G
G
U
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
U
C
A
A
C
C
A
G
G
半
色
组
甲
精
谷
半
脯
丝
U
C
U
终止密码
4.遗传信息的翻译——翻译过程
肽链合成后，就从核糖体与mRNA复合物上脱离，通常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，然后开始承担细胞生命活动各项职责。
翻译的过程
盘曲
折叠
盘绕
聚集
4.遗传信息的翻译——翻译过程
4.遗传信息的翻译——翻译过程
4.遗传信息的翻译
例3. 下图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是( )。
D
A.①是DNA，其一条链可进入细胞质作为转录的模板
B.该图可以表示原核生物基因表达的过程
C.③是核糖体，翻译过程中③将由 3′ 向 5′ 方向移动
D.④是 tRNA ，能识别mRNA上的密码子
?
定义：
多聚核糖体是指合成蛋白质时，多个甚至几十个核糖体串联附着在一条mRNA分子上，形成的似念珠状结构。
优点：
少量的mRNA可以迅速翻译出大量的蛋白质，提高翻译的效率。
合成方向：
肽链较短的方向→肽链较长的方向。
结果：
合成的所有蛋白质的序列均相同（原因：相同的mRNA序列）。
4.遗传信息的翻译——多聚核糖体
5.小结
过程
DNA的复制
转录
翻译
时间
主要发生在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期
生长发育的整个过程中
信息传递方向
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→多肽链
场所
主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体中
核糖体
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
原料
含A、T、C、G>的四种脱氧核糖核苷酸
含A、U、C、G的四种核糖核苷酸
21种氨基酸
酶
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
多种酶
模板去向
分别进入两个子代DNA中
模板链与非模板链重新组成双螺旋结构
分解成多个核糖核苷酸
特点
边解旋边复制，半保留复制，半不连续复制、多起点双向复制
边解旋边转录
一个mRNA分子可以结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链
5.小结
过程
DNA的复制
转录
翻译
时间
主要发生在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期
生长发育的整个过程中
信息传递方向
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→多肽链
场所
主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体中
核糖体
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
原料
含A、T、C、G>的四种脱氧核糖核苷酸
含A、U、C、G的四种核糖核苷酸
21种氨基酸
酶
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
多种酶
模板去向
分别进入两个子代DNA中
模板链与非模板链重新组成双螺旋结构
分解成多个核糖核苷酸
特点
边解旋边复制，半保留复制，半不连续复制、多起点双向复制
边解旋边转录
一个mRNA分子可以结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链
5.小结
思考4：转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数:mRNA碱基数:多肽链氨基酸数=？
思考
Thinking
DNA（基因）碱基数 :mRNA 碱基数 : 多肽链氨基酸数 =6:3:1 。
?
5.小结
思考4：每合成1个氨基酸需要mRNA中的多少个碱基、DNA中的多少个碱基？
思考
Thinking
3个
6个
？
？
至少
至少
（1）DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
（2）转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸。
（3）真核生物的基因中存在不编码蛋白质的序列（内含子）, 转录后会被剪切掉。
思考5：为什么每合成1个氨基酸至少需要mRNA中的3个碱基、DNA中的6个碱基？
5.小结
5.小结
例4. 已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（ ）
A、12 B、18 C、24 D、30
解：已知
mRNA：Am +Gm = 12
Um +Cm = 18
DNA1：T1 + C1 =12
求：
DNA：T + C = ?
A1 + G1 =18
T2 + C2 =18
DNA：T + C =30
D
5.小结
例5. 甲(ATGG)是一段单链DNA片段，乙是该片段的转录产物，丙（A-P～P～P）是转录过程中的一种底物。下列叙述错误的是( )
A． 甲、乙、丙的组分中均有糖
B． 甲、乙共由6种核苷酸组成
C． 丙可作为细胞内的直接能源物质
D． 乙的水解产物中含有丙
腺嘌呤
～
～
P
P
P
C1
C2
C3
C4
C5
O
OH
OH
腺苷
腺嘌呤核糖核苷酸
ADP
ATP
普通
高能
高能
D
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