4.1 基因指导蛋白质的合成-2024-2025学年高一生物同步备课课件（人教版2019必修2）

第四章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 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。 转入的是基因，得到的 却是蛋白质！为什么会这样？ 美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。 影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富 而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、 相互争斗，复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙 DNA还原而来的。从原理上分析，利用已灭绝生 物的DNA，真的能够使它们复活吗？ 问题探讨 从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？ 基因 蛋白质的合成 控制 基因的表达： 为什么转基因棉花能抗虫？ 为什么转基因棉花能产生抗虫蛋白？ 思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？ 细胞质 细胞核 DNA(2nm) (遗传信息) 核孔 0.9nm 核糖体 （蛋白质合成场所） ? RNA 信使 皇帝不出宫 DNA 核糖体 地方官员 发出绿 色荧光 水母 直 接 原 因 绿色荧 光蛋白 绿色荧 光蛋白 基因 合 成 指 导 转基因鼠 一、信使寻踪记 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。 RNA充当了DNA的信使 一、信使寻踪记 资料3：1961年，生物学家用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含 14C标记的尿嘧啶，一段时间后，把细菌裂解离心，分离出RNA与核 糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的 DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体的DNA形成双链杂 交分子。 核糖核苷酸 A(腺嘌呤） U(尿嘧啶) C(胞嘧啶) G(鸟嘌呤) 5’ 1’ 2’ 3’ 4’ 基本单位： 二、RNA适于作DNA的信使的原因 二、RNA适于作DNA的信使的原因 5’ 3’ 5’ 3’ 脱氧 核糖 碱基 DNA A G C T 5’ 3’ U RNA 核糖 碱基 A G C U 1.RNA的组成： RNA通常呈单链 结构： 2.RNA的种类和功能： 二、RNA适于作DNA的信使的原因 蛋白质合成的“三剑客” “三叶草型” 转运RNA（tRNA） 信使RNA（mRNA） 核糖体RNA（rRNA） 遗传信息传递的媒介， 蛋白质合成的模板 核糖体的组成成分 转运氨基酸的工具 蛋白质 rRNA tRNA mRNA 少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质 共同点 ①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。 (1)RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成， 也能储存遗传信息（碱基的排列顺序）。 (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)在RNA与DNA关系中，也遵循“碱基互补配 对原则”，但由于RNA中没T，DNA中没U，所 以U与A配对。 穿过0层膜 二、RNA适于作DNA的信使的原因 3.RNA适于作DNA的信使的原因: 三、遗传信息的转录过程 DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？ 三、遗传信息的转录过程 基因 启动子 RNA聚合酶 转录的起始（以mRNA为例) 三、遗传信息的转录过程 ⑴解旋：在ATP驱动下，RNA聚合酶将DNA两条链解开碱基暴露出来 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 G T A 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 该过程不需解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用； 三、遗传信息的转录过程 ⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与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 RNA聚合酶将 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， 新结合的核糖核苷酸连接 到正在合成的RNA分子上 合成的RNA从 DNA链上释放，而 后DNA双螺旋恢复 RNA与模板链是反向的 三、遗传信息的转录过程 三、遗传信息的转录过程 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 5' 3' A T P ⑶连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖 核苷酸聚合成核糖核苷酸链。 合成方向： 子链的5’端→ 3’端 形成磷酸二酯键 ⑷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 三、遗传信息的转录过程 温故知新：遗传信息的转录过程（视频） 四、遗传信息的转录（总结） 1.概念： 2.时间： 3.场所： 4.条件： 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 个体生长发育的整个过程 细胞核（主要场所） 模板： 原料： 能量： 酶： 提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）。 DNA的一条链 4种游离的核糖核苷酸 ATP RNA聚合酶 （*打开氢键、形成磷酸二酯键） 四、遗传信息的转录（总结） 碱基互补配对 A－U、T－A、G－C、C－G 5.原则： 6.产物： 7.特点： RNA（三种RNA） 边解旋边转录 8.遗传信息传递的方向： DNA→RNA 遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做 准备。 9.转录的意义： 五、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 细胞分裂间期 生长发育过程 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 半保留复制，边解旋边复制 边解旋边转录 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 六、遗传信息的转录相关问题探讨讨 2.与DNA复制相比，转录所需要原料和酶不同？ DNA复制需解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离脱氧核苷酸为原料； 转录需RNA聚合酶，以4种游离核糖核苷酸为原料。 1.转录与DNA复制共同之处？对保证遗传信息准确转录意义？ 转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。 保证遗传信息传递的准确性。 3.转录成的RNA碱基序列，与DNA两条单链碱基序列异同？ 六、遗传信息的转录相关问题探讨讨 DNA双 链片段 a 链 b 链 C G A A C C T C A C G C 信使RNA G C U U G G A G U G C G 与b链（DNA模板链）碱基序列互补配对的 与a链（非编码链）碱基序列区别：RNA链上碱基U对应非模板链上T G C T T G G A G T G C G 不一定 4.一个DNA分子中某基因转录时，其他基因是否一定也在进行转录？ 同种生物不同细胞中，基因选择性表达，mRNA种类和数量一般不相同，但 tRNA和rRNA种类一般没差异。 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 一、遗传信息的翻译 1.翻译的概念及实质 mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种 氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 (1)概念： (2)实质： ？ U U A G A U A U C mRNA 蛋白质 碱 基 序 列 氨基酸序列 4种 21种 翻译 一、遗传信息的翻译 4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢?  1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；  2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；  3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸， 氨基酸 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 4 64 16 第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要 遗传信息的翻译 资料： 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 (1)定义： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 (2)识别： mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠 决定 缬氨酸 决定 组氨酸 决定 精氨酸 怎么判断？ 后来科学家又一步步推测和实验，证明确实是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。 1.密码子 (2)位置： mRNA上 一、遗传信息的翻译 脯氨酸 例:CCU 第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子 苯丙氨酸 U U U UUU ？ 精氨酸 A G G AGG 21 种 氨 基 酸 的 密 码 子 表 一、遗传信息的翻译 一、遗传信息的翻译 （1）密码子个数： ① 2个起始密码子 共64种密码子 一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA） 不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代 半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码 子61种。特殊情况下62种。 真核生物只有1种— 原核生物可以有2种— AUG（编码甲硫氨酸） GUG（编码甲硫氨酸,如果该密码子不 作为起始密码子 时，其编码缬氨酸） AUG（编码甲硫氨酸） （2）密码子种类： ② 3个终止密码子 第四章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 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。 转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？ 美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？ 问题探讨 从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？ 基因 蛋白质的合成 控制 基因的表达： 为什么转基因棉花能抗虫？ 为什么转基因棉花能产生抗虫蛋白？ 思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？ 细胞质 细胞核 DNA(2nm) (遗传信息) 核孔0.9nm 核糖体 （蛋白质合成场所） ? RNA 信使 皇帝不出宫 DNA 核糖体 地方官员 基因如何指导蛋白质的合成？ 4 发出绿色荧光 水母 直接原因 绿色荧光蛋白 绿色荧光蛋白基因 合成 指导 转基因鼠 一、信使寻踪记 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。 RNA充当了DNA的信使 一、信使寻踪记 资料3：1961年，生物学家用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，一段时间后，把细菌裂解离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体的DNA形成双链杂交分子。 核糖核苷酸 A(腺嘌呤） U(尿嘧啶) C(胞嘧啶) G(鸟嘌呤) 5’ 1’ 2’ 3’ 4’ 基本单位： 二、RNA适于作DNA的信使的原因 二、RNA适于作DNA的信使的原因 5’ 3’ 5’ 3’ 脱氧 核糖 碱基 DNA AGCT 5’ 3’ U RNA 核糖 碱基 AGCU 1.RNA的组成： RNA通常呈单链 结构： 2.RNA的种类和功能： 二、RNA适于作DNA的信使的原因 蛋白质合成的“三剑客” “三叶草型” 转运RNA（tRNA） 信使RNA（mRNA） 核糖体RNA（rRNA） 遗传信息传递的媒介， 蛋白质合成的模板 核糖体的组成成分 转运氨基酸的工具 蛋白质 rRNA tRNA mRNA 少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质 共同点 ①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。 (1)RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息（碱基的排列顺序）。 (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)在RNA与DNA关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没T，DNA中没U，所以U与A配对。 穿过0层膜 二、RNA适于作DNA的信使的原因 3.RNA适于作DNA的信使的原因: 10 三、遗传信息的转录过程 DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？ 三、遗传信息的转录过程 基因 启动子 RNA聚合酶 转录的起始（以mRNA为例) 12 三、遗传信息的转录过程 ⑴解旋：在ATP驱动下，RNA聚合酶将DNA两条链解开碱基暴露出来 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 该过程不需解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用； 三、遗传信息的转录过程 ⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与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 RNA聚合酶将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，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上 合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复 RNA与模板链是反向的 三、遗传信息的转录过程 三、遗传信息的转录过程 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 ⑶连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖 核苷酸聚合成核糖核苷酸链。 合成方向： 子链的5’端→ 3’端 形成磷酸二酯键 ⑷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 三、遗传信息的转录过程 温故知新：遗传信息的转录过程（视频） 四、遗传信息的转录（总结） 1.概念： 2.时间： 3.场所： 4.条件： 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 个体生长发育的整个过程 细胞核（主要场所） 模板： 原料： 能量： 酶： 提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）。 DNA的一条链 4种游离的核糖核苷酸 ATP RNA聚合酶 （*打开氢键、形成磷酸二酯键） 四、遗传信息的转录（总结） 碱基互补配对 A－U、T－A、G－C、C－G 5.原则： 6.产物： 7.特点： RNA（三种RNA） 边解旋边转录 8.遗传信息传递的方向： DNA→RNA 遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。 9.转录的意义： 五、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 细胞分裂间期 生长发育过程 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 半保留复制，边解旋边复制 边解旋边转录 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 六、遗传信息的转录相关问题探讨讨 2.与DNA复制相比，转录所需要原料和酶不同？ DNA复制需解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离脱氧核苷酸为原料； 转录需RNA聚合酶，以4种游离核糖核苷酸为原料。 1.转录与DNA复制共同之处？对保证遗传信息准确转录意义？ 转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。 保证遗传信息传递的准确性。 3.转录成的RNA碱基序列，与DNA两条单链碱基序列异同？ 六、遗传信息的转录相关问题探讨讨 DNA双链片段 a链 b链 C G A A C C T C A C G C 信使RNA G C U U G G A G U G C G 与b链（DNA模板链）碱基序列互补配对的 与a链（非编码链）碱基序列区别：RNA链上碱基U对应非模板链上T G C T T G G A G T G C G 不一定 4.一个DNA分子中某基因转录时，其他基因是否一定也在进行转录？ 同种生物不同细胞中，基因选择性表达，mRNA种类和数量一般不相同，但tRNA和rRNA种类一般没差异。 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 一、遗传信息的翻译 1.翻译的概念及实质 mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 (1)概念： (2)实质： ？ U U A G A U A U C mRNA 蛋白质 碱 基 序 列 氨基酸序列 4种 21种 翻译 一、遗传信息的翻译 4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢? 1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸； 2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸； 3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸， 氨基酸 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 4 64 16 第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要 遗传信息的翻译 资料： 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 (1)定义： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 (2)识别： mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠 决定 缬氨酸 决定 组氨酸 决定 精氨酸 怎么判断？ 后来科学家又一步步推测和实验，证明确实是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。 1.密码子 (2)位置： mRNA上 一、遗传信息的翻译 28 脯氨酸 例:CCU 第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子 苯丙氨酸 U U U UUU ？ 精氨酸 A G G AGG 21种氨基酸的密码子表 一、遗传信息的翻译 一、遗传信息的翻译 （1）密码子个数： ① 2个起始密码子 共64种密码子 一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种。特殊情况下62种。 真核生物只有1种— 原核生物可以有2种— AUG（编码甲硫氨酸） GUG（编码甲硫氨酸,如果该密码子不作为起始密码子 时，其编码缬氨酸） AUG（编码甲硫氨酸） （2）密码子种类： ② 3个终止密码子 分析密码子的特点 思考.讨论 一、遗传信息的翻译 当密码子中有个碱基改变时，可能并不会改变其对应氨基酸；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同密码子都编码一种氨基酸，可保证遗传信息翻译速度。 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 1.从密码子表中可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作 密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？ 分析密码子的特点 思考.讨论 一、遗传信息的翻译 说明所有生物可能有共同起源或生命在本质上是统一的。 称为密码的通用性 2.地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。根据这一事实，你能想到什么？ 一、遗传信息的翻译 (3)密码子特点： ①专一性 一种密码子只决定一种氨基酸 ②简并性 一种氨基酸可由一种或多种密码子决定，可以减少有害突变。使由于基因突变造成的使密码子中碱基被改变，仍然能编码原来氨基酸可能性大为提高。 ③通用性 地球上几乎所有生物都共用一套密码子，说明地球上生物有共同起源。 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 如何精准运送过来的？ tRNA 知道碱基和氨基酸的对应关系后，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? 思考 mRNA 5´ 3´ 5´ 3´ ①结构： 结合氨基酸的部位 密码子 反密码子 OH A A C 碱基配对 ④种类： ③特点： 这个tRNA携带的 氨基酸是 ？ 亮氨酸 ②功能： 识别和转运氨基酸 RNA链经过折叠，像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。 1种tRNA只能识别并转运1种氨基酸 1种氨基酸可有1种或多种tRNA识别并转运 62种，与决定氨基酸的密码子一 一对应。 一、遗传信息的翻译 运输氨基酸的工具——tRNA 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，臂部分由于碱基互补配对形成氢键。 遗传信息、密码子、反密码子的比较 项目 存在位置 含义 生理作用 遗传信息 密码子 反密码子 DNA mRNA tRNA 碱基的排列顺序 mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 tRNA上与密码子互补配对的三个碱基 直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序 直接决定翻译起止和氨基酸排列顺序 识别密码子 一、遗传信息的翻译 翻译的过程 一、遗传信息的翻译 一、遗传信息的翻译 P E A 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’ 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P位点（位点1）。 核糖体移动方向 一、遗传信息的翻译 P E A 甲 第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。 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 第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点2的tRNA上。 核糖体移动方向 一、遗传信息的翻译 P E A 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’ 第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，合成肽链。 核糖体移动方向 一、遗传信息的翻译 P E A 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’ 释放因子 直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。 肽链释放后，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 位点1 位点2 翻译的过程 一、遗传信息的翻译 42 1.起始 2.运输 3.延伸 4.终止 5.脱离 二、多聚核糖体 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 1.如何快速高效地进行翻译呢？ 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。 2.图中①、⑥分别是什么分子或结构？最终合成 的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？ 为什么？ 3.核糖体移动的方向是怎样的？ 4.翻译合成的肽链具相应生物学功能吗？ mRNA 核糖体 相同。因为它们的模板是同一条mRNA。 不具有生物学功能，还需加工。 由肽链_____→肽链_____的方向进行 短 长 二、多聚核糖体 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 5.翻译能够精确进行的原因是什么？ ①mRNA为翻译提供了精确的模板； ②通过mRNA上密码子和tRNA上反密码子碱基互补配对，保证翻译能够准确进行。 6.图所示的翻译特点，其意义是什么？ 少量mRNA分子可迅速合成大量蛋白质。 二、多聚核糖体 多聚核糖体现象 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 。 真核生物： 由于核膜的阻隔，先转录再进行翻译。 真核细胞中复制、转录、翻译的比较 DNA复制 转录 翻译 时间 场所 模板 原料 酶 能量 原则 特点 产物 方向 信息传递 细胞分裂间期 生长发育过程 主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质 DNA的两条链 基因特定的一条链 mRNA 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 21种氨基酸 解旋酶，DNA聚合酶 RNA聚合酶 肽酰转移酶 ATP ATP ATP 子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 特定氨基酸顺序的肽链 A-T,T-A,C-G,G-C 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 一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 从起始密码子到终止密码子 新链从5’端-3’端延伸 新链从5’端-3’端延伸 三、中心法则 复制 转录 翻译 信息流动方向 1957年，克里克提出中心法则 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 根据DNA复制、基因指导蛋白质的合成过程，画出遗传信息的传递方向示意图。 弗朗西斯·克里克 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。 三、中心法则的发展 1965年，科学家在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。 RNA复制酶 情景材料二： RNA RNA 三、中心法则的发展 RNA 逆转录酶 艾滋病病毒 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。 情景材料三： DNA 三、中心法则的完善 复制 DNA 逆转录 转录 复制 RNA 翻译 蛋白质 1.完整的中心法则图示 2.内容及意义： DNA DNA DNA的复制 DNA RNA 蛋白质 遗传信息的转录和翻译 表示遗传信息传递的法则 遗传信息可以从_______流向_______，即______________；也可以从_____流向______，进而流向_________，即_________________________，可见 生命是______、______和_______的统一体 物质 能量 信息 三、完善后的中心法则 复制 DNA 逆转录 转录 复制 RNA 翻译 蛋白质 探究： 是否所有生物均能发生中心法则的所有过程？ 三、完善后的中心法则 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 逆转录 RNA复制 1 2 3 4 5 烟草花叶病毒（TMV） 人免疫缺陷病毒（HIV） 3 1 2 3 RNA 病毒 5 4 具备分裂能力的细胞 不能分裂的细胞 造血干细胞： 1 2 3 神经细胞： 2 3 原核细胞 噬菌体 1 2 3 1 2 3 (发生在：_____________) 宿主细胞内 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 逆转录病毒 (HIV) 各种生物的遗传信息传递过程 三、完善后的中心法则 (1)中心法则的所有过程并不适用于所有生物，但所有生物均能发生一部分过程。 (2)DNA合成过程既包括DNA复制过程，也包括在逆转录酶作用下以RNA为模板合成DNA的过程。 (3)中心法则的5条信息传递途径都遵循碱基互补配对原则，但配对的碱基有差别。　 3点提醒： 基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系 A—C—U—G—G—A—U—C—U 苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸 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 基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 ＝ 6∶3∶1 转录 翻译 DNA mRNA 蛋白质 50个氨基酸 150 300 四、基因控制蛋白质合成的相关计算 1 3 6 四、基因控制蛋白质合成的相关计算 计算中“最多”和“最少”分析 ①翻译时，mRNA上终止密码子不决定氨基酸；DNA中有片段无遗传效应，不能转录出mRNA。 ②因此，mRNA上碱基数目是蛋白质中氨基酸数目 3倍多一些。基因或DNA上是6倍多一些。或氨基酸小于n。 ③回答有关问题时应加上“最多”或“最少”等字 如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。 小结 主场所 储存于 转运 蛋白质 DNA RNA 逆转录 转录 模板 原料 产物 细胞核 DNA分子的一条链 4种核糖核苷酸 mRNA tRNA rRNA 主场所 翻译 模板 原料 产物 核糖体 21种氨基酸 具有一定氨基酸顺序的肽链(蛋白质) mRNA 遗传信息 密码子 编码 氨基酸 合成 mRNA rRNA tRNA 课后习题·概念检测 1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。 (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.密码子决定蛋白质氨基酸种类及翻译的起始和终止,密码子指( ) 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 课后习题·拓展应用 题中的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。 1.红霉索、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。 提示: Lavf58.20.100 Lavf58.29.100 Lavf60.4.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$