(共25张PPT)
4.1基因指导蛋白质的合成
本节聚焦
基因如何指导蛋白质的合成？
细胞质核糖体
DNA
蛋白质
核孔
信使
RNA充当了DNA的信使
细胞核
资料1: 1955年,戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
资料2：1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。
问题:细胞核的基因如何指导细胞质的蛋白质合成？
一、遗传信息的转录
一、遗传信息的转录
DNA
RNA
RNA适于做DNA信使的条件：
1.RNA与DNA结构相似，能够储存遗传信息。
2.RNA一般是单链，比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
mRNA
rRNA
tRNA
核糖体RNA
作用
携带遗传信息，蛋白质合成的模板
识别并运载氨基酸
核糖体的组成成分
一、遗传信息的转录
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
过程如何呢
任务一：请同学们结合以下问题观看转录过程的视频，边看边思考。
什么是转录？
转录的模板、原料、场所分别在哪里？
转录的具体过程？结果？
一、遗传信息的转录
任务一：请同学们结合教材P65的文字，和图4-4小组合作探究下列问题。小组合作思考讨论完成问题。
什么是转录？
转录的模板、原料、场所分别在哪里？
转录的具体过程？结果？
一、遗传信息的转录
①
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
DNA
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3. 连接
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。
2. 配对
4. 释放
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
②
④
③
mRNA
游离的核糖核苷酸
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。
RNA聚合酶
转录
DNA分子
边解旋边转录
主要在细胞核
碱基互补配对
DNA→RNA
场所：
特点：
条件：
原则：
遗传信息流动：
时间：
个体生长发育的整个过程
mRNA
一、遗传信息的转录
模板、原料、酶、能量
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
RNA
DNA
蛋白质
（遗传信息传递者）
转录
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程
——翻译
二、遗传信息的翻译
实质
mRNA的碱基序列
蛋白质的氨基酸序列
碱基(4种)
氨基酸(21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
碱基和氨基酸间的对应关系可能 最多编码的氨基酸种类
1个碱基→1个氨基酸
2个碱基→1个氨基酸
3个碱基→1个氨基酸
4个碱基→1个氨基酸
…… ……
三联体密码的提出
4
16
64
256
二、遗传信息的翻译
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
二、遗传信息的翻译
密码子：
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫作1个密码子。
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：从mRNA的5’→ 3’，相邻的密码子无间隔、不重叠
决定
决定
决定
缬氨酸
组氨酸
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
二、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表
游离在细胞质中的氨基酸,是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
色
组
甲硫
精
半胱
半胱
脯
谷
丝
tRNA
资料3：1955年詹美尼克等三位科学家分别很意外的在同一溶液中发现氨基酸先附着在一种小分子量的RNA上，然后这些氨基酸再被带到一种微粒体进行蛋白质合成，这种RNA后来被命名为tRNA 。
如何精准运送过来的？
二、遗传信息的翻译
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
G
A
U
反密码子
功能
转运氨基酸：依靠tRNA的3’端-OH。
识别密码子：依靠tRNA的反密码子。
A
C
U
运输氨基酸的工具——tRNA
二、遗传信息的翻译
形态
结构
RNA链经过折叠，形成三叶草形。
一端为氨基酸结合的部位（3’端），另一端为反密码子，能与密码子碱基互补配对。
二、遗传信息的翻译
任务二：看图说话，概述翻译过程。
第一步：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
二、遗传信息的翻译
第二步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2
第三步：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
二、遗传信息的翻译
第四步：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA进入排出位点，然后离开核糖体,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
端
端
二、遗传信息的翻译
翻译
蛋白质
核糖体
A－U、U－A
G－C、C－G
RNA→蛋白质
场所：
原则：
遗传信息流动：
时间：
mRNA
二、遗传信息的翻译
个体生长发育的整个过程
条件：
模板、原料、酶、能量
碱基互补配对
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。
三、基因表达的应用
任务三：请同学们小组讨论，根据教师提供的DNA一条单链的碱基序列5’-TTAACGCCAGTGCAT-3’，利用手中的氨基酸材料，给出该碱基序列作为模板链指导合成的氨基酸序列。
三、基因表达的应用
我国治疗糖尿病最新进展-利用诱导性多能干细胞制备胰岛细胞生产胰岛素，实现了1型糖尿病的临床功能性治愈。
诱导多能干细胞分化出胰岛B细胞治疗糖尿病,本质基因的选择性表达。
三、基因表达的应用
基因指导蛋白质的合成
DNA
转录
mRNA
翻译
蛋白质
脱氧核苷酸序列
核糖核苷酸序列
氨基酸序列
物 质
信 息
课堂小结
