(共44张PPT)
4.1 基因指导蛋白质的合成
基因的表达
教学目标
1.概述遗传信息的转录和翻译过程。
2.计算DNA碱基数日、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。
基因控制生物性状
蛋白质
体现者
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？阅读64-65
有遗传效应的DNA片段
指导合成
决定者
新课导入
电影《侏罗纪世界》中恐龙复活的场景
新课导入
①一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。
利用恐龙的DNA分子，
真的能使恐龙复活吗？
②但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。
③因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
提出问题
DNA
蛋白质合成
（细胞核）
（细胞质）
核孔
RNA
？
？
基因怎样指导蛋白质的合成呢？
2nm
0.9nm
23nm
场所：核糖体
遗传信息的转录
1. 为什么RNA适于作DNA的信使呢 ？
（1）RNA的全称：
（2）RNA的基本单位：
核糖核酸
核糖核苷酸
（3）RNA的结构与DNA类似：
① 基本组成相同，五碳糖不同
② 碱基不完全相同：AUGC
③ RNA一般为单链，比DNA分子小，易出核孔
遗传信息的转录
（1）它也是由基本单位——核苷酸连接而成，核苷酸也含有4种碱基，它能准确传递遗传信息。
（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。
（3）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。
总结：RNA适于作DNA的信使的原因
（划线）
（补充）
遗传信息的转录
2. RNA的种类及功能
（1）mRNA——信使RNA
携带着从DNA转录来的遗传
信息，是合成蛋白质的模板。
（2）tRNA——转运RNA
识别并运载氨基酸
（3）rRNA——核糖体RNA
它是核糖体的组成成分
DNA的信息是怎么传递(转录)给RNA的呢？
提示：联想dna的复制过程！
1
遗传信息的转录
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的 ？
（1）转录：
通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
（2）场所：
（3）条件：
真核生物：细胞核（主要）
原料： 4种游离的核糖核苷酸
模板： DNA的一条链
能量： ATP
酶： RNA聚合酶
遗传信息的转录
转录过程
①解旋
②配对
③连接
④释放
遗传信息的转录
RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
第三步
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
过程
转录的过程是怎样的？
主要在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程
转录的概念？
1
转录的场所？
2
转录的模板
3
转录的原料
4
转录的条件
5
转录的碱基配对方式
6
转录的产物？
7
遗传信息的传递方向？
8
细胞核、叶绿体、线粒体、拟核
DNA分子的一条链
四种游离的核糖核苷酸
模板、原料、能量、酶（RNA聚合酶同时具有解旋功能）
G-C C-G T-A A-U
三种RNA（mRNA rRNA tRNA)
遗传信息的转录
DNA RNA
DNA复制与转录比较
DNA复制与转录比较
复制 转录
时间 细胞分裂间期 生物生长发育过程中，可多次发生
场所 细胞核（主要） 细胞核（主要）
解旋 完全解旋 只解有遗传效应的片段
模板 DNA的两条链 只有DNA的一条链
原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸
酶 (DNA)解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶
能量 ATP ATP
碱基配对 A-T T-A C-G G-C A-U T-U C-G G-C
产物 子代DNA mRNA、tRNA、rRNA
（新链）方向 5’---3’ 5’---3’
转录与DNA复制有什么异同点？
不同点：
相同点：
都需要模板、酶、能量等；
边解旋边复制，边解旋边转录；
都遵循碱基互补配对原则，碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性；
DNA复制 转录
模板 DNA的两条链 DNA中的一条链
原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶
碱基对 A-T、T-A 、G-C 、C-G A-U、T-A 、G-C 、C-G
产物 两个双链DNA分子 单链RNA
遗传信息的转录
遗传信息的转录
转录与DNA复制有什么共同之处
这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
01
都需要模板,都遵循碱基互补配对原则;
碱基互补配对原则保证遗传信息转录的准确性;
转录与DNA复制相比，转录需要的原料和酶各有什么不同？
02
DNA转录：核糖核苷酸为原料，RNA聚合酶
DNA复制：脱氧核糖核苷酸为原料，解旋酶和DNA聚合酶
遗传信息的转录
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点？
03
①转录成的RNA 的碱基序列，与作为模板的DNA 单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系。
②与DNA 双链间碱基互补配对不同的是，RNA 链中与DNA 链的A 配对的是U ，不是T ；
③DNA 另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA 链上T 的位置，RNA 链上是U 。
巩固练习
下图是某种Bt蛋白基因编码链4到62号碱基序列，请写出该片段转录的mRNA的碱基序列。
练习：
如何形成蛋白质的 （翻译）
提示：联想dna的复制过程！
2
翻译：
标题本预设
标题文本预设
标题文本预设
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。
假如：1个碱基对应1种氨基酸？（4种组合）
2个碱基对应1种氨基酸？（16种组合）
3个碱基对应1种氨基酸？（64种组合）
mRNA上每相邻的3个碱基对应1种氨基酸，这三个相邻的碱基叫做1个密码子。
遗传信息的翻译
思考：的4种碱基，如何决定21种氨基酸？
mRNA上的遗传密码
密码子：遗传学上把信使RNA（mRNA）上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子。
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
3’
5’
遗传信息的翻译
1、密码子定义：
mRNA上每相邻的3个碱基对应1种氨基酸，这三个相邻的碱基叫做1个密码子。
遗传信息的翻译
2、密码子的数量及种类：
（1）遗传密码共64种，其中决定氨基酸的遗传密码只有61种（或 62 种）。
（2）有2个起始密码子（AUG、GUG）
（3）有3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）没有对应的氨基酸。（特殊时，UGA编码硒代半胱氨酸）。
3、密码子的特性：
（1）专一性：一个密码子决定一个特定的氨基酸。
（2）通用性：几乎所有的生物共用一套密码子表。
（3）简并性：一种氨基酸对应一种或多种密码子。
意义：基因突变不一定会导致生物性状改变。
遗传信息的翻译
4、转运RNA 结构
C
G
U
天冬氨酸
tRNA：三叶草结构，一种tRNA只能携带一种氨基酸
决定氨基酸的遗传密码只有61种（或 62 种），反密码子也就是61种或 62 种，tRNA也就是有61种或 62 种。
←反密码子阅读方向（ 3’→5’）
3’
5’
猜一猜，该tRNA携带的是什么氨基酸？
反密码子：tRNA中与mRNA密码子互相配对的三个碱基
种类：
tRNA
反密码子从3’-5’读。
遗传信息 密码子 反密码子
概念 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA种决定一个 氨基酸的三个相邻碱基 tRNA中与mRNA密码子互相配对的三个碱基
种类 具有多样性 共64种，其中3种为终止密码子 61种
作用 控制生物体的遗传性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸
02遗传信息的翻译的过程
①mRNA进入细胞质与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA通过与起始密码子AUG互补配对，
进入第一个结合位点。
②携带另一个氨基酸的tRNA以同样的方式，进入第二个位点。
③甲硫氨酸与该氨基酸形成肽键，转移到占据第二个位点的tRNA上。
④核糖体读取下一个密码子，原占据第一个位点的tRNA离开核糖体，占据第二个位点tRNA
进入第一位点，一个新的携带氨基酸的tRNA进入第二个位点继续肽链合成，直到核糖体读取
到mRNA的终止密码。
基因表达示意图
翻译的过程是怎样的？
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。
翻译的概念？
1
翻译的场所？
2
翻译的模板
3
翻译的原料
4
翻译的条件
5
翻译的碱基配对方式
6
翻译的产物？
7
核糖体
mRNA
21种游离的氨基酸
模板、原料、能量、工具tRNA
G-C C-G U-A A-U
合成的仅是肽链，还需要进一步加工成为成熟蛋白质
遗传信息的翻译
遗传信息的传递方向？
8
RNA 蛋白质
阶段 项目 转录 翻译
定义
场所
模板
遗传信息传递的方向
原料
产物
实质
在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
细胞核
细胞质的核糖体
DNA的一条链
信使RNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
含A、U、C、G的4种核糖核苷酸
合成蛋白质的20种氨基酸
信使RNA
有一定氨基酸排列顺序的多肽，进一步加工为蛋白质
是遗传信息的转录
是遗传信息的表达
如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该蛋白质合成的mRNA的碱基数目至少为 ，控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的碱基数目至少为 。
3n
6n
1、下列哪种碱基排列顺序肯定不是遗传密码（ ）
A. UUU B. AAA C. GUC D. GAT
D
2、一个转运RNA一端的三个碱基是CGA，这个RNA转运的氨基酸是（ ）
A. 酪氨酸（UAC） B.谷氨酸（GAG）C.精氨酸（CGA）D.丙氨酸（GCU）
D
3、已知某 tRNA一端的三个碱基顺序是GAU，它所转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是由下列哪个碱基序列转录而来（ ）
A. GAT B. GAU C. CUA D. CTA
A
C
4、根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（ ）
DNA双链
T G
mRNA
tRNA反密码子 A
氨基酸 苏氨酸 A.TGU B.UGA C.ACU D.UCU
5、下图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法正确的是 （ ）
A.①上的四种脱氧核苷酸可组合成64种密码子，代表20种氨基酸
B.若①中有一个碱基发生改变，则合成的多肽链的结构将发生改变
C.①上的一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运
D.起始密码子在①的右端
密码子简并性
D
下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（ ）
①图中表示4条多肽链正在合成
②转录尚未结束，翻译即已开始
③多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
④一个基因在短时间内可表达出多条多肽链
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
提高基因表达效率
B
下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知（ ）
A. 基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B.图中①过程需 RNA聚合酶的催化，②过程需 tRNA的协助
C.④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D.过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
B
转录、翻译 与 DNA 复制 的比较
场所 模板 原料 产物 遗传信息
传递方向
DNA复制： DNA DNA
转录： DNA RNA
翻译： RNA 蛋白质
游离的4种脱氧核苷酸
游离的4种核糖核苷酸
游离的20种氨基酸
DNA
mRNA
tRNA
rRNA
蛋白质（多肽链）
DNA→DNA
DNA→mRNA
亲代DNA的 每一条链
DNA的一条链（模板链）
mRNA
小结
RNA
基因
蛋白质
转录
翻译
细胞核
细胞质
细胞核
细胞核
细胞质
mRNA→蛋白质
基因控指导蛋白质合成的过程
DNA的遗传信息
mRNA的遗传信息
蛋白质的氨基酸排列顺序
转录
翻译
小结
细胞核
细胞质
中心法则
提示：联想dna的复制过程！
3
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。
复制
复制
生命是物质、能量和信息的统一体。
中心法则
1.1965年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
2.1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
整合到宿主染色体中
中心法则
3.1982年，科学家发现疯牛病使一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量“增殖”引起的。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列
的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质的形成。
中心法则
