1、主讲教师：马静目标目标010102020303概述遗传信息的翻译过程，阐明中心法则概述遗传信息的翻译过程，阐明中心法则的具体内容。的具体内容。（生命观念）（生命观念）由中心法则的提出到完善，认同科学是不断由中心法则的提出到完善，认同科学是不断发展的；基于地球上几乎所有的生物都共用发展的；基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。着共同的起源。（科学探究）（科学探究）计算计算DNADNA碱基数目、碱基数目、RNARNA碱基数目与氨碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。基酸数目之间的对应关系。（科学科学思维思维）学习目标学
2、习目标条件遗传信息的转录模板原料酶能量DNA的一条链以细胞中游离的4种核糖核苷酸RNA聚合酶ATP等（打开氢键、形成磷酸二酯键）意义 方向结果遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上。RNA（mRNA、tRNA、rRNA）从5 端向 3 端延伸转录得到的转录得到的mRNAmRNA仍是碱基序列仍是碱基序列，而不是，而不是蛋白质蛋白质，那么，那么，mRNAmRNA上的遗传上的遗传信息信息如何传递到如何传递到蛋白质蛋白质上呢？上呢？背景：组成mRNA的碱基只有4种，组成生物体蛋白质的氨基酸有21种。问题1：mRNA上至少有几个碱基决定一个氨基酸？请从排列组合的角度预测。如果如果1 1个碱基决定个碱
3、基决定1 1个氨基酸个氨基酸如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸4 4种碱基能编码决定种碱基能编码决定4 4种氨基酸种氨基酸4 4种碱基能编码种碱基能编码决定决定1616种氨基酸种氨基酸4 4种碱基能编码种碱基能编码氨基酸组合氨基酸组合6464种种氨基酸氨基酸41=442=1643=641954年，物理学家伽莫夫根据数学计算提出“假说”：mRNAmRNA上上3 3个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸寻找证据：寻找证据：19611961年，克里克以年，克里克以T4T4噬菌体为实验材料噬菌体为实验材料,研究其中某个基因
4、碱研究其中某个基因碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响，在相关碱基序基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响，在相关碱基序列中列中增加或删除增加或删除1 1个或个或2 2个碱基，无法产生具有正常功能的蛋个碱基，无法产生具有正常功能的蛋白质，但是白质，但是当增加或删除当增加或删除3 3个碱基时，却合成了具有正常功能个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质的蛋白质。实验说明：mRNA上几个碱基编码一个氨基酸？(1)定义：mRNA上，决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。(3)识别：mRNA5533G GU UG GG GA AA AC CC CU U密码子密码子2 2密码子密码子1 1密码子密码子3 3
5、密码子认读是从mRNA的53,相邻的密码子无间隔、不重叠。决定缬氨酸缬氨酸决定组氨酸组氨酸决定精氨酸精氨酸1.密码子(2)位置：mRNA上1961年，尼伦伯格和马太，破译了UUU密码子UUUCGA第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止终止终止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸终止终止、硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸色氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨
6、酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸(起始起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸甲硫氨酸(起始起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG密码子密码子共共6464个个终止密码子UAA
7、UAA、UAGUAG、UGAUGA起始密码子真核生物：GUGGUG编码缬氨酸，不作为编码缬氨酸，不作为起始密码子。起始密码子。能编码氨基酸的能编码氨基酸的密码子密码子共共6262个个AUG：甲硫氨酸甲硫氨酸GUG：甲硫氨酸：甲硫氨酸1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 BDNA上3个相邻的碱基 CtRNA上3个相邻的碱基 DmRNA上3个相邻的碱基UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色色组组甲硫甲硫精精半胱半胱半胱半胱脯脯谷谷丝丝tRNA问题2：将氨基酸运送到“生产线”的tRNA具有什么结构特点？3355特异性结
8、特异性结合氨基酸合氨基酸的部位的部位碱基碱基配对配对mRNAmRNA5533A AC CU U密码子密码子反反密码子密码子2.运输氨基酸的工具tRNA(1)形态：RNA单链经过折叠，形成三叶草结构(2)功能：识别密码子并转运特定的氨基酸一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运(3)特点：形成形成氢键氢键(4)种类：反密码子，共61或62种氨基酸氨基酸与与tRNAtRNA是否是是否是一一对应的关系一一对应的关系呢？呢？读反密码子的方向：读反密码子的方向：3355问题3：以mRNA为模板，合成蛋白质的具体过程是怎样的？活动：以小组为单位，活动：以小组为单位，尝试推
9、断并构建蛋白质尝试推断并构建蛋白质合成的过程模型：合成的过程模型：起始、起始、延伸和终止延伸和终止（参考（参考P68P68的的图图4747）UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35组UGGAUC甲硫第1步mRNA进入细胞质，与核糖体结合。过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35组UGGAUC甲硫位点1携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对，进入位点1过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CC组UGGAUC甲硫位点1位点2第2步 携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2过程UAAUCCUCUGGCG
10、CAUACUGGUGGUCCUAA35组UGGAUC甲硫第3步位点1位点2氨基酸氨基酸脱水缩合形成肽键脱水缩合形成肽键甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CAC色组UGGAUC甲硫位点1位点2第4步核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点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,继续肽链的合成过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CAC色组UGGAC甲硫位点1位点2形成肽键过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGG
11、UGGUCCUAA35CAC色组UGGAC甲硫精GAC位点1 位点2核糖体移动读取下一个密码子过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CAC色组AC甲硫精GAC位点1位点2形成肽键过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱半胱脯谷CUU丝GGA位点1 位点2核糖体移动读取下一个密码子终止密码子无 tR N A与之配对UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱半胱脯谷丝肽链释放，核糖体从mRNA上解离，翻译结束概念：场所：条件：产物：遗传信息传递方向：a、模板：b、原料：c、能量：d、
12、酶：d、转运工具：e、碱基互补配对：以mRNA为模板，合成有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。细胞质的核糖体mRNA21种氨基酸tRNAATP具有特定氨基酸顺序的多肽链RNA蛋白质、CG、GCmRNA-tRNA多种酶3.3.翻译过程课堂小结：翻译过程课堂小结：1 1、如何快速高效地进行翻译呢？、如何快速高效地进行翻译呢？多聚核糖体现象多聚核糖体现象一个一个mRNAmRNA分子上可以相继结合多个核糖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。体，同时进行多条肽链的合成。2 2、多条肽链的氨基酸序列是否相同？、多条肽链的氨基酸序列是否相同？相同，因为其模板相同。相同，因为其模板相同。3 3、
13、翻译能够精确进行的原因是什么？、翻译能够精确进行的原因是什么？mRNAmRNA为翻译提供了精确的模板；为翻译提供了精确的模板；通过通过mRNAmRNA上的密码子和上的密码子和tRNAtRNA上的上的反密码子的碱基互补配对，保证了反密码子的碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。翻译能够准确地进行。4 4、翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？、翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？不具有，还需要加工。不具有，还需要加工。翻译的方向？翻译的方向？由肽链由肽链_肽链肽链_的方向进行的方向进行短短长长（从右到左）DNADNA复制复制转录转录翻译翻译时间时间场所场所模板模板原料原料酶酶能量能量原则
14、原则特点特点产物产物方向方向信息传递信息传递细胞分裂前的间期细胞分裂前的间期生长发育全过程生长发育全过程主要是细胞核、线粒体、叶绿体主要是细胞核、线粒体、叶绿体细胞质细胞质DNADNA的两条链的两条链基因基因特定的一条链特定的一条链mRNAmRNA四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸2121种氨基酸种氨基酸解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶聚合酶多种酶多种酶ATPATPATPATPATPATP子代子代DNADNA分子分子mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA肽链（蛋白质）肽链（蛋白质）A-T,T-A,C-G,G-CA-T,T-A,C-G
15、,G-CA-U,A-U,T-A,C-G,G-CT-A,C-G,G-CA-U,U-A,A-U,U-A,C-G,G-CC-G,G-C半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制边解旋边转录边解旋边转录一个一个mRNAmRNA可结合多个核糖可结合多个核糖体同时合成多条肽链体同时合成多条肽链DNADNADNADNADNARNADNARNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质从短从短肽链肽链到长到长肽链肽链55端端-3-3端延伸端延伸55端端-3-3端延伸端延伸如mRNA上有n个碱基，转录时产生它的基因片段中至少有_个碱基，该mRNA指导合成蛋白质中至多有_个氨基酸。DNA碱基总数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸
16、数=6：3：12nn/34.基因表达过程中的数量关系复制转录翻译蛋白质DNAl 随着研究的深入，科学家对中心法则做出了补充。随着研究的深入，科学家对中心法则做出了补充。19651965年，科学家在年，科学家在RNARNA病毒里发现了一种病毒里发现了一种RNARNA复制酶复制酶，它能对，它能对RNARNA进行复制。进行复制。19701970年，在致癌的年，在致癌的RNARNA病毒中发现病毒中发现逆转录酶逆转录酶，它能以，它能以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA。遗传信息可以从遗传信息可以从DNADNA流向流向DNADNA，即，即DNADNA的复制；也可以从的复制；也可以从DNADNA流
17、向流向RNARNA ，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。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DNARNA逆转录RNA的复制问题4：遗传信息的传递有什么规律？练习巩固1010如图表示真核生物核如图表示真核生物核DNADNA遗传信息传递的部分过程。据图回答问题：遗传信息传递的部分过程。据图回答问题：(1)(1)、表示的遗传信息传递过程依次是表示的遗传信息传递过程依次是_、_。(2)(2)过程发生的场所是过程发生的场所是_ ，过程中可能存在的碱基过程中可能存在的碱基互补配对方式是互补配对方式是_(3)DNA(3)DNA与与RNARNA分子在组成上，除碱基不同外，另一个主要区别是分子在组成上，除碱基不同外，另一个主要区别是_ _。(4)(4)若若过程形成的过程形成的mRNAmRNA含有含有10001000个碱基，其中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部个碱基，其中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基总数的碱基总数的60%60%，则该，则该DNADNA片段至少含有腺嘌呤和胸腺嘧啶的碱基对片段至少含有腺嘌呤和胸腺嘧啶的碱基对_ _ _ _个。个。复制复制翻译翻译细胞核、叶绿体、线粒体细胞核、叶绿体、线粒体、C CG G、G GC C400400五碳糖不同五碳糖不同
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