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(共47张PPT)
基因指导蛋白质的合成
（第一课时）
1． DNA复制的原料是 ，模板是 ，真核生物DNA复制的主要场所 ，复制的结果是 。
2. 遗传信息是指 。
温故知新
4种脱氧核糖核苷酸
DNA分子的两条链
细胞核
形成两个完全相同的子代DNA
DNA中脱氧核糖核苷酸的排列顺序
好莱坞电影《侏罗纪公园》中，科学家是怎么使已灭绝的恐龙复活的？
科学家发现一个包裹了史前蚊子的琥珀，从中抽取到恐龙血液并分离出恐龙的DNA（遗传物质），利用高新生物科技，竟然将已绝迹6500万年的史前庞然大物复活。
生物体所有特征的总和我们称之为性状，性状的主要承担者或体现者是谁
蛋白质
基因(DNA)
生物体性状主要是由谁决定的
DNA
？
蛋白质
小资料
DNA能否直接作为模板指导蛋白质的合成？
1953年7月的一天,沃森和克里克收到了一封信，这封信来著名的理论和天文物理学家伽莫夫。在信中，他表示他对 DNA如何控制蛋白质的合成非常感兴趣，并且还提出了自己的设想。
他认为：DNA本身就是蛋白质合成的直接模板。
核糖体
DNA
推测：
DNA与蛋白质之间，必有一种物质充当信使。
蛋白质
DNA能否直接作为模板指导蛋白质的合成？
DNA在细胞核中，而合成蛋白质的机器——核糖体位于细胞质中。所以DNA不适合作为蛋白质合成的直接模板。
小资料
1955年，布拉舍用RNA酶分解变形虫细胞中的RNA，蛋白质合成停止。
1955年，拉斯特 用已标记尿嘧啶核苷酸的培养液变形虫细胞，检测发现该标记先出现在细胞核，随后出现在细胞质。
死亡
说明：蛋白质合成与RNA有关
说明：RNA先出现在细胞核，后出现在细胞质
小资料
DNA
蛋白质
DNA
蛋白质
RNA
转录
翻译
RNA的特点？
基因的表达
RNA
1.基本组成单位（单体）：
核糖核苷酸
2.结构：
单链、比DNA短
3.种类：
rRNA、 mRNA、 tRNA
RNA也可储存遗传信息；
RNA是单链，比DNA短，能
够通过核孔转移到细胞质中。
遗传信息的转录
1. 定义：
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
2. 主要场所：
细胞核
3. 过程：
解旋
配对
连接
释放
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
DNA
1. 解旋
RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
4. 释放
3. 连接
2. 配对
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
4. 条件：
① 模板：
② 原料：
③ 酶：
④ 能量：
DNA的一条链
4种游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
ATP
5. 产物：
RNA
6. 碱基配对方式：
A
U
C
G
T
A
G
C
mRNA在细胞核中合成后，到达细胞质的过程中，共穿过几层磷脂分子层（ ）
A
A．0 B．2
C．4 D．6
2．mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，转录该mRNA的DNA
分子上腺嘌呤占碱基总数（ ）
A．50％ B．25％
C．30％ D．35％
C
3．在下列的转录简式中有核苷酸（ ）
DNA: --A--T--G--C--
RNA: --U--A--C--G—
A．4种 B．5种
C．6种 D．8种
D
基因指导蛋白质的合成
（第二课时）
转录的原料是 ，模板是 ，真核生物DNA转录的主要场所 ，转录的结果是 。
温故知新
游离的4种核糖核苷酸
DNA分子的一条链
细胞核
RNA
细胞核
DNA
核糖体
氨基酸
肽链（蛋白质）
mrna
氨基酸
氨基酸
氨基酸
氨基酸
氨基酸
核糖体是如何读懂mRNA上的遗传信息，并精准将其“翻译”成蛋白质的？
DNA
（核苷酸语言）
RNA
（核苷酸语言）
特点氨基酸
序列的蛋白质
（氨基酸语言）
碱基
氨基酸
？
摩斯电码又称摩斯密码 ，以“. ” (短音)跟“－” (长音)组成。摩斯密码是世界上最重要的密码技术之一，1843年美国发明者山缪摩斯建立了这一套摩斯电码的系统。它是在电话尚未被发明之前，用于长距离的电报电讯技术。因为摩斯电码的简易使用，人们在战争时期或是突发状况中会使用到它。
摩斯电码
摩斯电码表
请你根据左侧提供的摩斯电码表，将下面用摩斯电码编写的句子译成英文，每个密码已用斜线分隔开。
摩斯电码表
Where are genes located？
碱基
？
氨基酸
mRNA上的碱基(4种)和氨基酸(21种)之间是如何对应的 ？几个碱基决定一种氨基酸 ？
一个碱基决定一种氨基酸：
4种碱基可以决定4种氨基酸，明显不够。
二个碱基决定一种氨基酸：
4种碱基可以决定4×4＝16种氨基酸，还差一点。
三个碱基决定一种氨基酸：
4种碱基可以决定4×4×4＝64种氨基酸，绰绰有余。
上世纪50～60年代，DNA分子结构的发现者克里克研究表明：在T4噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。
克里克T4噬菌体实验
为什么DNA上删掉三个碱基，对噬菌体合成蛋白质无影响，删掉一个或两个碱基，影响却那么大？
删掉一个：
Tef atc ata tet heb igr at.
删掉二个：
Tfa tca tat eth ebi gra
删掉三个：
fat cat ate the big rat.
试着插入或删去其中的一个、两个和三个字母，看删除后的语意会有什么变化？
The fat cat ate the big rat.
为什么DNA上删掉三个碱基，对噬菌体合成蛋白质无影响，删掉一个或两个碱基，影响却那么大？
类比推理可得知：出现上述现象的原因是，DNA转录形成的mRNA上每三个碱基决定一个氨基酸。
1961年8月，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。
Tyr
Ser
Phe
Cys
Tyr
Ser
Phe
Cys
各管加入多聚
尿嘧啶核苷酸
Tyr
利用这个实验系统，破译了第一个遗传密码——UUU(苯丙氨酸) 。
通过大量的尝试，科学家确定三个碱基决定一种氨基酸，并将64种碱基排列所控制的氨基酸编制成了表格。称为密码子表。
遗传信息的翻译
1. 定义：
游离在细胞质中各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。
2. 碱基与氨基酸之间的对应关系：
密码子
密码子
密码子
缬氨酸
组氨酸
精氨酸
DNA
RNA
3’
5’
G
U
C
G
A
U
C
G
A
G
T
C
G
A
T
C
G
A
C
A
G
C
T
A
G
C
T
5’
3’
3’
5’
3. 密码子：
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。
一种氨基酸只能由一种密码子决定吗？
U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
亮氨酸 丝氨酸 终止 硒代半胱氨酸
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸
甲硫氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸
缬、甲硫氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U C A G
第一位碱基
第二
位碱基
第三位碱基
简并性：
一种氨基酸可由多种密码子决定；
密码子的特点
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。
专一性：
一种密码子决定一种氨基酸；
在正常情况下，UGA是终止密码子，但特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。
在原核生物中，GUG也可以做起始密码子，编码甲硫氨酸。
通用性：
几乎所以生物共用一套遗传密码；
说明地球上生物有共同起源。
苯丙氨酸
4. 氨基酸的搬运工——tRNA：
反密码子
密码子
tRNA可识别并转运氨基酸。
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，
每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运；
tRNA折叠成三叶草形，其上有3个能与mRNA上的密码子互补配对的碱基，称为反密码子；
若反密码子为ACU，则携带的氨基酸是？
5’
3’
氨基酸
A
A
G
由密码子UGA所决定的丝氨酸
若密码子为UAA，则对应的反密码子是？
由于UAA是终止密码子，不决定氨基酸，所以没有与之对应的反密码子。即：
▲不是所有的密码子都有与之对应的反密码子。
一般情况下，密码子64种，反密码子61种。
4. 氨基酸的搬运工——tRNA：
反密码子
密码子
5’
3’
氨基酸
A
A
G
（反密码子）
tRNA
（61种密码子）
mRNA
氨基酸
（20种）
运输
编码
互补配对
mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系
5. 翻译的过程：
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互补配对，进入位点1。
位点1
位点2
携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
位点1上的tRNA将甲硫氨酸交给位点2上的tRNA通过与组氨酸形成肽键，从而转移到占据位点2的tRNA上。
核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占据位点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。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，翻译终止。
核糖体移动方向
在细胞质中翻译是一个快速高效的过程。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大量的蛋白质。
多聚核糖体——高效翻译的机制
原核、真核生物转录与翻译的区别
原核生物基因组转录和翻译可同时进行（边转录边翻译） 。
真核生物由于核膜的阻隔，所以是先转录完成后，再进行翻译。
6. 翻译的条件：
① 模板：
② 原料：
③ 酶：
④ 能量：
⑤工具：
⑥装配机器：
mRNA
游离的氨基酸
多种酶
ATP
tRNA
核糖体
7. 翻译的结果：
多肽链
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，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的各项职责。
8.碱基配对方式：
A
U
C
G
U
A
G
C
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、T-A、C-G、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
mRNA
20种氨基酸
tRNA、酶等
多核糖体翻译蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
中心法则
中心法则
1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
随着研究的深入，科学家对中心法则做出了补充。
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。
RNA
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
RNA
的复制
物质、能量、信息
亲代传递给子代的也是信息：DNA上的遗传信息；
亲代传递给子代的是物质：染色体、DNA；
遗传信息作为生命的“设计手册”，通过转录和翻译来支配对应的蛋白质合成，进而控制生物的性状；
生命是物质、能量和信息的统一体。
受精卵
无论是遗传信息的复制、转录、翻译还是个体的生命活动都离不开能量的持续输入。
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
基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系
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
下列关于DNA和RNA的描述错误的是( )
C
A. 构成RNA和DNA的的五碳糖不同
B. 尿嘧啶是RNA特有的碱基，胸腺嘧啶是DNA特有的碱基
C. RNA只分布在细胞质中，DNA只分布在细胞核内
D. RNA与DNA分子均由四种核苷酸组成
2. DNA复制、转录、翻译分别形成（ ）
A
A．DNA、RNA、蛋白质
B．RNA、DNA、多肽
C．RNA、DNA、核糖体
D．RNA、DNA、蛋白质
3. 一条多肽链中有氨基酸1000个，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录成mRNA的DNA分子分别至少需要碱基：（ ）
A.3000个和3000个 B.1000个和2000个
C.2000个和4000个 D.3000个和6000个
D
4. 下列说法错误的是：（ ）
A.一种转运RNA只能转运一种氨基酸
B.一种氨基酸可以含有多种密码子
C.一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运
D.一种氨基酸只能由一种RNA来转运
D
5. 关于遗传信息和遗传密码的下列叙述中，正确的是：（ ）
A.遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，构成的碱基相同
B.遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，构成碱基相同
C.遗传信息和遗传密码都位于DNA上，构成碱基相同
D.遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，构成的碱基不同
D
6．人的线粒体DNA能够进行自我复制，并在线粒体中通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，下列说法正确的是( 　)
A.线粒体DNA复制时需要以核糖核苷酸作为原料
B.线粒体DNA进行转录时需要DNA聚合酶的参与
C.线粒体中存在识别并能转运特定氨基酸的tRNA
D.线粒体DNA发生突变后可通过父亲遗传给后代
C

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