生物人教版（2019）必修2 4.1基因指导蛋白质的合成（共75张ppt）

(共75张PPT)
第1节 基因指导蛋白质的合成
第4章 基因的表达
思考·讨论
资料1：生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光(图B)，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。
基因是特定的DNA片段，可以控制某种性状。
发绿色荧光的水母
绿色荧光蛋白基因
绿色荧光蛋白
控制合成
绿色荧光
发出
资料2：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。
转基因棉花（右）
Bt抗虫
蛋白基因
Bt抗虫
蛋白
控制合成
抗虫
表现性状
基因可以控制蛋白的合成，这个过程就是基因的表达。
DNA上的遗传信息怎么传递到细胞质？
遗传信息储存在细胞核的DNA中
蛋白质的合成在细胞质（核糖体）
充当信使的中间物质——RNA
01
遗传信息的转录
RNA的结构与功能
解决以下问题，展示学习成果：
RNA为什么适合作DNA的信使？
RNA与DNA在化学组成和结构上的区别有哪些？
RNA的种类？功能？
RNA的结构与功能
RNA的化学组成
基本单位——核苷酸连接而成；
核糖
核糖核苷酸
一分子磷酸
一分子核糖
一分子含氮碱基
核苷酸组成
含氮碱基种类
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
C
胞嘧啶
U
尿嘧啶
DNA
RNA
全称：
基本单位：
全称：
基本单位：
DNA一般为规则的双螺旋结构
RNA通常呈单链
核糖
P
含氮碱基
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
脱氧核糖核酸
脱氧核糖核苷酸
核糖核酸
核糖核苷酸
P
脱氧核糖
含氮碱基
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
为什么RNA适于作DNA的信使？
1、DNA和RNA的主要区别
结构：
结构：
分布（真核细胞）：
细胞核（主要）
线粒体、叶绿体
分布（真核细胞）：
细胞质（主要）
RNA的结构与功能
RNA的结构与DNA异同
RNA是核糖核苷酸连接而成的长链；
一般由一条核糖核苷酸链构成；
比DNA短。
DNA
RNA
DNA由两条脱氧核苷酸链构成；
反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
思考：为什么RNA适于作DNA的信使？
（1）RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成的，核苷酸也含有4种碱基，这使得RNA具备准确传递遗传信息的可能；
（3） 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；
（2） DNA链和RNA链能遵循“碱基互补配对原则”进行互补配对：A-U、T-A、G-C、 C-G 。
一、遗传信息的转录
RNA不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。
mRNA——信使RNA
携带遗传信息，蛋白质合成的模板
tRNA——转运RNA
rRNA——核糖体RNA
识别并运载氨基酸
核糖体的组成成分
RNA的种类及功能
①都是转录产物 ②基本单位相同 ③都与翻译过程有关
共同点:
（局部双链）
单链
转运氨基酸
转运RNA(tRNA）
核糖体RNA(rRNA）
单链
核糖体组成部分
传递遗传信息
单链
信使RNA(mRNA）
①作为某些病毒的遗传物质
②某些RNA具有催化作用（酶）
④识别并转运氨基酸（tRNA）
③作为合成蛋白质的模板（mRNA）
⑤核糖体的组成成分（rRNA）
结合学过的内容,归纳RNA的作用有哪些
遗传信息的转录过程
解决以下问题，展示学习成果：
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
什么是转录？场所？转录的具体过程？转录的结果？
转录需要的原料是？模板？碱基如何配对？
遗传信息的流动方向？
遗传信息的转录过程
过程
解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。
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
遗传信息的转录过程
合成mRNA：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则，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
遗传信息的转录过程
mRNA延伸：通过RNA聚合酶形成磷酸二酯键，从5’→3’延伸。
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
形成磷酸二酯键
遗传信息的转录过程
3’
5’
3’
5’
合成mRNA：
特点：边解旋边转录
遗传信息的转录过程
脱离：mRNA释放，DNA双链恢复
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
遗传信息的转录过程
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，这一过程叫作转录。
时间：个体生长发育的整个过程。
场所：
条件
能量：ATP
模板：DNA的一条链
原料：游离的4种核糖核苷酸
酶：RNA聚合酶
（*打开氢键、形成磷酸二酯键）
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
遗传信息的转录过程
原则：碱基互补配对原则。
特点：边解旋边转录。
意义：遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。
方向：从子链的5' 端向 3' 端延伸。
A－U、T－A、G－C、C－G
产物：RNA（三种RNA）
遗传信息传递的方向：DNA→RNA
Q1:转录时，DNA链完全解开吗？
不是，只解旋有遗传效应的片段，即基因片段
Q2:一个DNA分子中某个基因转录时，其他基因是否一定也在进行转录？
一个DNA分子中的两个基因，不一定同时进行转录。
1.转录不是转录整个DNA，是转录其中要表达的基因
Q3:一个基因的两条链都能转录吗？
一个基因只以一条链为模板
Q4:不同基因的模版链是否相同？
不同基因模板链不同
2.转录以基因为单位，一个基因只以一条链为模板，不同基因模板链不同。
2022-07-21
分裂期的染色体高度螺旋，DNA很难解旋，转录很难发生。
Q6:高度分化的细胞可以转录吗？
可以
3.不是所有的细胞都能进行DNA的复制，但是几乎所有的细胞可以进行转录，例如高度分化的细胞，会进行转录和翻译，但是不会进行DNA的复制。若细胞处于分裂期，转录难以进行。
4.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和rRNA的种类一般没有差异。
Q7：同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA和rRNA的种类相同吗？
5.细胞核中转录形成的RNA通过______进入细胞质中，穿过___层膜，_______消耗能量
核孔
0
需要
6.质基因（线粒体和叶绿体中的基因）控制蛋白质合成过程中也进行转录
★写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列
★写出b链对应的a链的碱基序列
★比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异
DNA双链片段 a链
b链 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？
G C T T G G A G T G C G
G C U U G G A G U G C G
转录成的RNA的碱基序列与b链（DNA模板链）的碱基序列是互补配对的；
转录成的RNA的碱基序列与a链（非模板链）的碱基序列基本相同，区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
思考*讨论
一、遗传信息的转录
DNA复制和转录的比较
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
细胞分裂前的间期
生长发育全过程
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
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录,DNA仍保留
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
一、遗传信息的转录
1、对于图示，说法不正确的有
①表示DNA复制过程　 ②表示DNA转录过程　
③图中共有5种碱基 　④图中共有8种核苷酸　
⑤图中共有5种核苷酸　 ⑥图中的A均代表同一种核苷酸
A．①②③　　　B．②③⑤
C．②③④ D．①⑤⑥
D
练习
2、如图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判断下列说法正确的是
A．图示过程为转录
B．图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的
C．如果图中③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶
D．图中的②只能是mRNA
A
练习
转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？
DNA携带的遗传信息——碱基序列
蛋白质——氨基酸序列
mRNA携带的遗传信息——碱基序列
转录

02
遗传信息的翻译
2. 遗传信息的翻译
翻译：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序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
实质
mRNA——碱基序列
蛋白质——氨基酸序列
碱基4种
氨基酸21种
2. 遗传信息的翻译
mRNA上的4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸？
决定一个 氨基酸碱基个数 决定 氨基酸种类 图示
1个
2个
3个
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
4
42＝16
43＝64
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。
2.1 密码子
密码子：信使RNA（mRNA）上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。
密码子的示意图
位置：在mRNA上
识别：密码子认读是从mRNA的5'→3'，相邻的密码子无间隔、不重叠。
遗传密码子的破译
1961年克里克实验
实验材料：T4噬菌体
实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响。
实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。
实验结果：
①增加或删除1个/2个碱基，无法正常产生蛋白质；
②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。
实验结论：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。
二、遗传信息的翻译
遗传密码子的破译
1961年蛋白质的体外合成实验
科学家：尼伦伯格、马太
实验技术：蛋白质的体外合成技术
实验过程：
①在每个试管中分别加入1种氨基酸；
②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；
③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
二、遗传信息的翻译
遗传密码子的破译
除去DNA和mRNA的细胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
肽链
实验结论：
与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。
在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。
二、遗传信息的翻译
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
二、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表
第一个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第二个碱基 第三个碱基
第三个碱基 U C A G 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
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
CUAUGGCUCACGAUUAA
2.1 密码子
种类：64种
起始密码子（2种）：AUG、GUG
普通密码子（59种）：只编码氨基酸
终止密码子（3种）：UAA、UAG、UGA，一般不编码氨基酸
密码子的特点
密码子种类：64种
氨基酸种类：21种
特殊密码子说明：
起始密码子：AUG（甲硫氨酸）、GUG（甲硫氨酸）
①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。
终止密码子：UAA、UAG、UGA（前两种不编码任何氨基酸）
②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。
密码子与氨基酸关系：①1种氨基酸可能由1种或几种密码子决定。
②1种密码子只能决定1种氨基酸（正常情况下）。
二、遗传信息的翻译
1、从密码子表可以看出，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？
A
C
G
A
U
U
G
A
U
C
G
A
C
G
A
正常mRNA
G
C
G
A
U
U
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
（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）密码子的使用频率。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。
讨论：
二、遗传信息的翻译
讨论以下问题，展示学习成果：
几乎所有的生物体都共用上述密码子（通用性），根据这一事实，你能想到什么？
思考·讨论
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起源或生命在本质上是统一的。
2.1 密码子
特性
专一性：通常一种密码子只决定一种氨基酸。
简并性：绝大多数氨基酸具有两个及以上不同密码子。
通用性：地球上几乎所有生物都共用一套密码子。
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
mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”。
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？
2.2 运输氨基酸的工具——tRNA
RNA链经过折叠，形成三叶草形。
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。
形态
识别氨基酸
转运氨基酸
功能
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
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。
当tRNA一端的反密码子为 AAU; CUA; UAG时，其另一端携带的氨基酸是？
亮氨酸；
天冬氨酸；
异亮氨酸；
mRNA上的密码子直接决定氨基酸，反密码子起到识别密码子的作用。
1.每种tRNA能识别并转运几种氨基酸？
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
2.每种氨基酸可由几种tRNA转运？
每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运
2.2 运输氨基酸的工具——tRNA
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
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。（终止密码子不决定氨基酸，不需转运，无对应的反密码子）
反密码子
决定氨基酸的密码子有61或62种，所以反密码子有 ；tRNA有 。
61或62种
61或62种
2.3 翻译的过程
1
E
2
甲
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
C
A
U
5’
3’
核糖体移动方向
过程
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mRNA上的碱基互补配对进入位点1。
2.3 翻译的过程
1
E
2
甲
C
A
U
5’
3’
组
G
U
G
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
核糖体移动方向
第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2。
第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。
2.3 翻译的过程
1
E
2
甲
C
A
U
5’
3’
色
C
C
A
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
组
G
U
G
5’
3’
精
A
C
G
5’
3’
半
G
C
A
5’
3’
半
A
C
A
5’
3’
脯
A
G
G
5’
3’
核糖体移动方向
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。
2.3 翻译的过程
1
E
2
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
A
C
A
5’
3’
甲
色
组
精
半
半
脯
A
G
G
5’
3’
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。
肽链合成后，从核糖体上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
核糖体移动方向
（一）翻译的场所：
细胞质基因（线粒体和叶绿体中基因）在控制蛋白质合成的过程中也进行转录，翻译（注：线粒体、叶绿体内含有核糖体，可以合成蛋白质）
细胞质中的核糖体
（二）翻译的条件
mRNA
游离的21种氨基酸
tRNA
模板：
原料：
能量：
多种酶
ATP供能
工具：
（三）碱基互补配对方式
A-____ G-____ C-____ U-____
U
C
G
A
思考：与转录过程中的配对方式一样吗？
mRNA和tRNA碱基互补配对
二、遗传信息的翻译
（四）翻译的产物：
蛋白质
直接产物:
多肽链
最终产物:
合成的仅是肽链，还需要运送至内质网、高尔基体等结构进一步加工，作为结构蛋白或功能蛋白。
（五）特点：
翻译结束后，mRNA被迅速降解成单体，以保证生物体生命活动的有序进行。
（六）遗传信息传递方向：
mRNA
蛋白质
二、遗传信息的翻译
注：tRNA和rRNA都参与蛋白质的合成过程，但是这两种RNA本身不会翻译为蛋白质。
(七)翻译能精确进行的原因：
①mRNA为翻译提供了精确的模板
②通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确进行
1.数量关系
2.意义
3.翻译的方向（即核糖体移动的方向）
一个mRNA分子上可以相继结合___个核糖体，同时进行____条肽链的合成。
多
多
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
（从左到右）
多聚核糖体：结合在同一条mRNA上的核糖体
提高了合成效率而不是合成速率
(八）mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系
Q:合成的多肽链是否相同？
4.产物之间的关系
①多个核糖体各自合成各自的链，产物是多条肽链，不是一条；
②由于模板是同一段mRNA，所以图示多个核糖体合成的肽链是相同的；
二、遗传信息的翻译
真核、原核细胞翻译的特点
真核生物
先在细胞核内转录，后在细胞质翻译。
线粒体/叶绿体内转录、翻译同时进行。
原核生物
边转录边翻译。
mRNA
A—C—T—G—G—A—T—C —T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
基因表达的相关计算
基因表达的过程中，DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？
A—C—U—G—G—A—U—C —U
UGA CCU AGA
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
转录
翻译
ACU GGA UCU
DNA
1
3
6
mRNA
蛋白质
密码子
反密码子
基因表达的相关计算
G C A
C G T
G C A
模板链
丙氨酸
DNA
（基因片段）
mRNA
氨基酸
DNA
碱基数目
mRNA
碱基数目
氨基酸
数目
：
：
：
：
6
3
1
说明：真核生物基因中存在不编码蛋白质的片段（内含子），所以实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n；转录的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸；所以实际上mRNA所含的碱基数大于3n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
小结：基因指导蛋白质合成过程，就是遗传信息从 DNA流向RNA，进而流向蛋白质的过程。
与RNA聚合酶结合位点
外显子
内含子
1
2
3
4
5
编码区下游
非编码区
非编码区
编码区
转录
前体mRNA
加工
成熟mRNA
翻译
肽链
真核细胞的基因结构
染色体上的基因首先转录出前体RNA，前体RNA经过剪接，形成成熟的mRNA，成熟的mRNA经核孔到达细胞质，与核糖体结合，在tRNA和rRNA的帮助下翻译出肽链。
二、遗传信息的翻译
让作为模板的mRNA中的“遗传密码”是连续的，这有利于提高翻译的速度。
三.中心法则——中心法则的发展
真核细胞与原核细胞基因结构
图2 真核生物基因结构
1.原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核
基因表达的速率要快很多，为什么？
提示：原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译。
2.控制某种蛋白质合成的基因刚转录的mRNA含有900
个碱基，而翻译后从核糖体上脱离下来的多肽链只由76
个氨基酸组成，请提出假说，解释原因？
提示：基因刚转录的mRNA经过了加工。
思考：
二、遗传信息的翻译
DNA复　制 转 录 翻 译
时间
场所
模板
原料
能量
酶
产物
碱基配对
特点
方向
意义
细胞分裂前的间期
个体生长发育的整个过程
主要在细胞核
主要在细胞核
核糖体
DNA的两条链
DNA中的一条链
mRNA
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
21种氨基酸
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
翻译相关的多种酶
两个双链DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
多肽（蛋白质）
A-T T-A
G-C C-G
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
原核生物可以边转录边翻译；一个mRNA上结合多个核糖体提高翻译效率
新链从5’端-3’端延伸
从起始密码子到终止密码子
ATP
ATP
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
表达遗传信息，使生物表现出各种性状
新链从5’端-3’端延伸
ATP
DNA的复制、转录和翻译的比较
03
中心法则
3.1 中心法则
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
提出者：克里克（F.Crick）
内容
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。
克里克（F.Crick）
3.2 中心法则完善
内容：
一些RNA病毒（烟草花叶病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA，体内存在RNA复制酶，实现RNA复制；
一些RNA病毒（HIV病毒）的遗传信息可以从RNA流向DNA，存在RNA逆转录酶，RNA逆转录合成DNA。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）
HIV病毒
烟草花叶病毒模式图
生命是物质、能量和信息的统一体
DNA、RNA是信息的载体；
蛋白质是信息的表达产物；
ATP为信息的流动提供能量。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）
3.2 中心法则完善
3.2 中心法则完善
同一生物能发生中心法则的所有过程吗？
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 (烟草花叶病毒)
逆转录病毒 (HIV)
翻译
蛋白质
复制
DNA
转录
RNA
复制
RNA
蛋白质
翻译
蛋白质
翻译
转录
DNA
RNA
逆转录
RNA
复制
各种生物的遗传信息传递过程
能分裂的细胞(分生区)及DNA病毒(噬菌体等)遗传信息的传递
高度分化的细胞（洋葱表皮细胞、胰岛B细胞）
3.2 中心法则完善
请写出以下生物的遗传信息的传递过程。
哺乳动物成熟的红细胞（高度分化）无DNA复制、转录、翻译过程。
中心法则
中心法则适用条件：
①DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物遵循的法则。
②RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
中心法则的意义：
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
生命是物质、能量和信息的统一体。
.
1. 基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。 （ ）
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。 （ ）


.
2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指 （ ）
A.基因上3个相邻的碱基
B.DNA上3个相邻的碱基
C.tRNA上3个相邻的碱基
D.mRNA上3个相邻的碱基
D
.
1.红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。
三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。
课堂小结