1、第第1 1节节基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 美国科幻电影侏罗纪公园曾轰动一美国科幻电影侏罗纪公园曾轰动一时。影片围绕着虚构的时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园侏罗纪公园”，展，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐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，而这些复活的恐龙龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNADNA还原而来的。还原而来的。从原理上分析，利用已灭绝生物的从原理上分析，利用已灭绝生物的DNADNA，真的能够使它们复活吗？真的能够使它们复活吗？从从DNADNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因
2、表达及调控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过程才能实现。因此，利用因此，利用DNADNA来来使使灭绝的生物复活仍难以做到灭绝的生物复活仍难以做到。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录1 1.DNA和和RNA的区别的区别一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录2 2.RNA的各类的各类（1）转录概念：以）转录概念：以DNA的一条链为模板，的一条链为模板，通过通过RNA聚合酶合成聚合酶合成RNA的过程叫作转录。的过程叫作转录。（2）转录过程）转录过程1.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。一、遗传信息的转录2.条
3、件：（2）模板DNA的一条链（模板链）（3）原料游离核糖核苷酸（4）能量ATP（5）酶RNA聚合酶（6）原则碱基互补配对原则A-U、T-A、C-G、G-CDNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？（1）场所:主要在细胞核（真核）（2）转录过程）转录过程首先，首先，RNA聚合酶与基因的某部位结合，转录就开始。聚合酶与基因的某部位结合，转录就开始。第一步第一步 解旋解旋DNA双链双链解开解开（_的催化），的催化），碱基碱基暴露出来；暴露出来；RNA聚合酶聚合酶注意：注意：该过程该过程不需要解旋酶不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；聚合酶有解旋作用；第第2步步 mRNA开始合成开始合成在在RNA聚合
4、酶聚合酶的作用下，游离的的作用下，游离的核糖核苷酸核糖核苷酸与与DNA模板链模板链上的上的碱基互补碱基互补配对。配对。新结合的核糖核苷酸新结合的核糖核苷酸连接连接到正在合成的到正在合成的mRNA分子上（分子上（RNA聚合酶聚合酶的催化形成的催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键）第第3步步 mRNA的延伸的延伸（方向：方向：）从从5-端端到到3-端端第第4步步 mRNA的释的释放放合成的合成的mRNA从从DNA链上释放。而后，链上释放。而后，DNA双螺旋恢复双螺旋恢复AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU转录转录的过程的过程游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T
5、 AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UA小飞守角制作AG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C
6、AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA1、转录过程中只有基因(DNA)中的一条母链起作用。（模板链）例1：按照碱基配对原则，写出DNA的链对应的链的碱基序列以及以链为模板转录形成的mRNA碱基序列。：C G A A C C T C A C G C：G C T T G G A G T G C GmRNA：G C U U G G A G U G C G2、转录形成的mRNA的遗传信息和另一条链的相似。不同基因的模版链是否相同？模板链4 41 1=4=44 42 2=16=164 43 3=64=64，足够，足够有余有余一一个氨基酸的编码至少需要多少个碱个氨基酸的
7、编码至少需要多少个碱基，才基，才足以组合出构成足以组合出构成蛋白质的蛋白质的2121种种氨基酸？氨基酸？如果如果2 2个个碱基编码一个碱基编码一个氨基酸，最多氨基酸，最多能编码多少种能编码多少种氨基酸？氨基酸？如果如果1 1个个碱基碱基决定决定1 1个氨基酸，个氨基酸，4 4种种碱基能决定多少种氨基酸碱基能决定多少种氨基酸讨论：讨论：4 4种碱基如何决定种碱基如何决定2121种氨基酸种氨基酸 经过不断的推测与实验得知：经过不断的推测与实验得知：(二二).mRNA).mRNA上上3 3个相邻的碱基个相邻的碱基决定决定1 1个氨基酸个氨基酸1 1个密码子个密码子称为称为密码子密码子密码子密码子密码
8、子密码子U UC CA AU UG GA AU UU UA AmRNAmRNA二、二、遗传信息的翻译1.概念：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。（1）场所:细胞质的核糖体上（2）模板:mRNA（3）原料:21种氨基酸（4）能量:ATP（5）搬运工具:tRNA（6）产物:具有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质的决定？mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基2密码子mRNA密码子密码子密码子4种碱基能决定64（43）种氨基酸，足够满足1个碱基决定1个氨基酸4种碱基只能决定4种氨基酸，显然不够2个碱基决定1个氨基酸4种碱基能决定16（42）种氨基酸，还是不够
9、3个碱基决定1个氨基酸mRNA5 5 3 3 GUGGAACCU第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU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UCAGC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UCAGA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UCAGG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UCAG21种氨基酸
10、的密码子表注:在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。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。密码子密码子密码子密码子密码子密码子决定缬氨酸决定组氨酸决定精氨酸翻译从mRNA的53翻译具有方向性翻译通常是从mRNA上的起始密码子开始到终止密码子结束第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU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UCAGC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UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨
11、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UCAGG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UCAG21种氨基酸的密码子表注:在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。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。绝大多数氨基酸都有几个密码子1.密码子简并性地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子2.密码子通用性3.相邻的密码子无间隔、不重叠增加容错性：由于密码子的简并性，当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对
12、应的氨基酸;保证翻译的速度：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。说明当今生物可能有着共同的起源。或说明生命在本质上是统一的。担任“翻译”角色的中间物质是tRNA分子tRNAtRNA核糖体核糖体3tRNA的形态和功能特点(1)形态：RNA链经过折叠，形成三叶草形3 3 5 5(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。结合氨基酸的部位碱基配对碱基配对4反密码子mRNA5533ACU密码子密码子反密码子位于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。核糖体核糖体起始密码子起始密码子肽键肽键终止密码子5翻译过程mRNA与核糖体结
13、合形成2个tRNA结合位点AUG是起始密码子携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 甲硫氨酸与组氨基酸形成肽键，转移到位点2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直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成终止第1步 mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。第2步 携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。第3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。图中M
14、表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸5复习翻译过程第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，继续肽链的合成就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止图中M表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸三、复制、转录与翻译的比较三、复制、转录与翻译的比较项目项目复制复制转录转录翻译翻译场所场所条条件件模板模板原料原料能量能量酶酶产物产物原则原则细胞核（主要场所），细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体线粒体，叶
15、绿体细胞核（主要场所），细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体线粒体，叶绿体细胞核（主要场所），细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体线粒体，叶绿体DNA的两条链的两条链DNA的一条链的一条链mRNA4种游离的种游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸4种游离的种游离的核糖核苷酸核糖核苷酸20种游离的种游离的氨基酸氨基酸ATPATPATPDNA解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶与蛋白质合成有关的与蛋白质合成有关的酶酶DNARNA多肽多肽碱基互补配对碱基互补配对 A=T G=C碱基互补配对碱基互补配对 A=U T=A G=C碱基互补配对碱基互补配对 A=U G=C 核基因先转录后翻译核基因先转录后翻译边
16、转录边翻译边转录边翻译为什么会是这样呢？为什么会是这样呢？原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译。内，所以可以边转录边翻译。真核细胞和原核细胞真核细胞和原核细胞遗传信息表达遗传信息表达的区别的区别真核生物：真核生物：原核生物：原核生物：中心法则及其补充 资料一:1965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 RNA RNA RNA RNARNA复制酶复制酶 中心法则的发展中心法则的发展 资料二:1970年，科学家在致癌的RNA病毒中
17、发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。RNA DNA RNA DNA 逆转录酶逆转录酶补充内容补充内容少数生物（如一些少数生物（如一些RNARNA病毒）的遗传信息可以从病毒）的遗传信息可以从_流向流向_（即（即_）以及从）以及从_ _ _流向流向_ _ _（即（即_）；）；RNARNARNARNARNARNA的复制的复制RNARNADNADNA逆转录逆转录_ _ _ _ _ _ _ _ _DNADNA的复制的复制转录转录翻译翻译RNARNA的复制的复制逆转录逆转录*虚线表示少数生物的遗传信息的流向虚线表示少数生物的遗传信息的流向逆逆转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制
18、复制转录转录 3 3、完整的中心法则图示、完整的中心法则图示四、中心法则及补充四、中心法则及补充 中心法则：遗传信息可以从中心法则：遗传信息可以从DNADNA流向流向DNADNA，即，即DNADNA的复制；也的复制；也可以可以DNADNA流向流向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。1.下图表示发生在某细胞内一重要物质的合成过程,下列相关叙述正确的是()。A.该图所示过程以脱氧核苷酸为原料 B.该图所示过程只发生在细胞核内 C.图中a最可能代表核糖体 D.为DNA模板链D 2.基因、遗传信息和密码子分别是指()。mRNA上核苷酸的排列顺序基因中脱氧核苷酸的排列顺序DNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基tRNA上一端的3个碱基mRNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基通常是有遗传效应的DNA片段 A.B.C.D.B
