1、第四章第四章基因的表达基因的表达第第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时。影片围绕美国科幻电影侏罗纪公园曾轰动一时。影片围绕着虚构的着虚构的“侏罗纪公园侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想：，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，而这些复活的恐龙各种各样的恐龙飞奔跳跃、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。讨论：从原理上分析，利用已灭绝生物的讨论：从原理上分析，利用已灭绝生物的DNADNA，真的能，真的能够使它们复活吗够使它们复活吗?思考思考DNAD
2、NA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套一种生物的整套DNADNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗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传信息，也可以说是构建生物体的蓝图蓝图。但是，从。但是，从DNADNA到具有各种性状的生物体，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。因此，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利在可预见的将来，利用用DNADNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。问题
3、探讨问题探讨 1955 1955年，有人分别用年，有人分别用洋葱根尖洋葱根尖和和变形虫变形虫进行实验。如果往洋进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中葱根尖细胞和变形虫中加入加入RNARNA酶分解酶分解细胞质中的细胞质中的RNARNA,细胞中的细胞中的蛋蛋白质合成白质合成就会就会停止停止。而。而再加入再加入从酵母菌中提取的从酵母菌中提取的RNARNA，则，则又能合成又能合成一定数量的一定数量的蛋白质蛋白质。同年，拉斯特（。同年，拉斯特（Laster GoldLaster Gold）等人将变形虫）等人将变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷酸培养液来培养，发现标记的用同位素标记的尿嘧啶核苷酸培养液来培养，
4、发现标记的RNARNA分子分子首先在细胞核中合成。首先在细胞核中合成。实验结果表明：实验结果表明：蛋白质的合成显然跟蛋白质的合成显然跟RNARNA有关有关RNARNA扮演了什么角色扮演了什么角色材料分析材料分析？一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录DNADNA和和RNARNA的区别的区别DNADNA中文名称：脱氧核糖核酸中文名称：脱氧核糖核酸RNARNA中文名称：核糖核酸中文名称：核糖核酸DNADNA水解产物：脱氧核糖核苷酸水解产物：脱氧核糖核苷酸RNARNA水解产物：核糖核苷酸水解产物：核糖核苷酸DNADNA完全水解产物：完全水解产物：脱氧核糖脱氧核糖、磷酸、磷酸、A A、T T、C C、G
5、 G（4 4种碱基）种碱基）RNARNA完全水解产物：完全水解产物：核糖核糖、磷酸、磷酸、A A、U U、C C、G G（4 4种碱基）种碱基）核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖核糖和脱氧核糖的结构模式图核糖和脱氧核糖的结构模式图一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录思考：为什么思考：为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？（1 1）RNARNA也是由基本单位也是由基本单位核苷酸连接而成的，核苷酸也含有核苷酸连接而成的，核苷酸也含有4 4种碱种碱基基，这使得，这使得RNARNA具备准确传递遗传信息的可能具备准确传递遗传信息的可能；（3 3）RNA RNA一般一般是是单链单链，而且比，而且
6、比DNADNA短短，因此能够，因此能够通过核孔通过核孔，从细胞核，从细胞核转移到细胞质中；转移到细胞质中；（2 2）DNADNA链和链和RNARNA链能遵循链能遵循“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”进行互补配对：进行互补配对：A-UA-U、T-AT-A、G-CG-C、C-GC-G 。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录RNARNA不稳定，易降解，使得完成使命的不稳定，易降解，使得完成使命的RNARNA能迅速能迅速分解分解，保证，保证生命活动的有序进行。生命活动的有序进行。RNARNA的种类的种类（1 1）mRNA:mRNA:携带着从携带着从DNADNA转录来的遗传信息，转录来的遗传信息，是合
7、成蛋白质的模板。是合成蛋白质的模板。mRNAmRNA上上三个相邻三个相邻的碱基决定着蛋的碱基决定着蛋白质的一个特定的白质的一个特定的氨基酸氨基酸，遗传学上，遗传学上将这三个碱基称为将这三个碱基称为密码子密码子。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录细胞核、细胞质细胞核、细胞质（2 2）tRNA:tRNA:它的一端是氨基酸结合的部位，另它的一端是氨基酸结合的部位，另一端有一端有3 3个碱基决定着携带氨基酸的种个碱基决定着携带氨基酸的种类，并能与类，并能与mRNAmRNA上特定的密码子配对，上特定的密码子配对，称为反称为反密码子密码子。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录细胞质细胞质三叶草形，三叶草
8、形，局部呈双链局部呈双链RNARNA的种类的种类（3 3）rRNA:rRNA:它是核糖体的组成成分，同它是核糖体的组成成分，同时时催化肽键催化肽键的形成的形成。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录核糖体核糖体共同点：共同点：都是转录产生的，基本单位都是核糖核苷酸，都是转录产生的，基本单位都是核糖核苷酸，都参与翻译过程都参与翻译过程RNARNA的种类的种类科学家通过研究发现：科学家通过研究发现：RNA RNA是是在在细胞核细胞核中，通过中，通过RNARNA聚合酶聚合酶以以DNADNA的一条链的一条链为模板合成的为模板合成的。这个过程称为这个过程称为转录转录。转录的条件：转录的条件：模板：模板：D
9、NADNA的一条链的一条链 原料：原料：4 4种游离的核糖核苷酸（种游离的核糖核苷酸（A/U/C/GA/U/C/G）酶：酶：RNARNA聚合酶聚合酶 能量能量时间：时间：一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录（叶绿体、线粒体、拟核）（叶绿体、线粒体、拟核）DNADNA在哪里，转录就在哪里发生在哪里，转录就在哪里发生个体生长发育的整个过程（个体生长发育的整个过程（几乎所有活细胞中几乎所有活细胞中）总结：总结：RNARNA的种类和功能的种类和功能示意图示意图英文名称英文名称中文名称中文名称结构结构功能功能共同点共同点mRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA信使信使RNARNA转运转运RNAR
10、NA核糖体核糖体RNARNA单链单链单链（局部双链）单链（局部双链），经过，经过折叠呈折叠呈三叶草三叶草的叶形（的叶形（内内有部分碱基对有部分碱基对），一端是），一端是携带氨基酸的部位，另一携带氨基酸的部位，另一端有端有3 3个相邻的碱基个相邻的碱基单链单链传递传递遗传信息，作遗传信息，作为为蛋白质合成的模蛋白质合成的模板板；（课本原话：；（课本原话：作作DNADNA的信使）的信使）识别密码子并转运识别密码子并转运氨基酸氨基酸核糖体的组核糖体的组成成分成成分都是都是转录产生转录产生的；的；基本单位都是基本单位都是四种核糖核四种核糖核苷酸苷酸；都参与翻译的过程都参与翻译的过程少数少数RNARNA
11、还还具有催化作用，有的具有催化作用，有的作为作为RNARNA病毒的病毒的遗传物质遗传物质 解旋解旋第第1 1步：步：DNADNA双链解开（双链解开（_的催化），的催化），_暴露出来；暴露出来；RNARNA聚合酶聚合酶碱基碱基注意：注意：转录需要转录需要解旋解旋，但不需要，但不需要解旋酶解旋酶（RNARNA聚合酶本身具有解旋功能）聚合酶本身具有解旋功能）u 转录转录-过程过程一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录配对配对连接连接第第2 2步：游离的步：游离的_ _与与_上的碱基互补配对，上的碱基互补配对，在在_的作用下开始的作用下开始mRNAmRNA的合成；的合成；核糖核苷酸核糖核苷酸DNADNA
12、模板链模板链第第3 3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNAmRNA分子上。分子上。（_的催化形成的催化形成_）RNARNA聚合酶聚合酶磷酸二酯键磷酸二酯键RNARNA聚合酶聚合酶该过程中，游离该过程中，游离的核糖核苷酸的核糖核苷酸随机地随机地与与DNADNA链上的碱基碰撞、互补配对；链上的碱基碰撞、互补配对；一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录（4 4）释放）释放第第4 4步：合成的步：合成的_从从_上释放，而后上释放，而后DNA_DNA_mRNAmRNADNADNA链链双螺旋恢复双螺旋恢复一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录一
13、、遗传信息的转录遵循的规律遵循的规律碱基互补配对原则碱基互补配对原则转录的特点转录的特点边解旋边转录边解旋边转录转录的方向转录的方向RNARNA新链的延伸从新链的延伸从5-5-端端到到3-3-端端。遗传信息的传递方向遗传信息的传递方向:DNADNAmRNAmRNA【扩展】【扩展】Q1:Q1:转录时，转录时，DNADNA链完全解开吗？链完全解开吗？不是，只解旋有遗传效应的片段，即不是，只解旋有遗传效应的片段，即基因片段基因片段Q2:Q2:一个一个DNADNA分子中分子中某个基因转录某个基因转录时，时，其他基因其他基因是否一定是否一定也在进行转录也在进行转录？一个一个DNADNA分子中的两个基因，
14、分子中的两个基因，不一定同时不一定同时进行转录。进行转录。1.1.转录不是转录整个转录不是转录整个DNADNA，是转录其中，是转录其中要表达要表达的的基因基因Q3:Q3:一个基因的两条链都能转录吗？一个基因的两条链都能转录吗？一个基因只一个基因只以以一条一条链为模板链为模板 Q4:Q4:不同基因的模版链是否相同？不同基因的模版链是否相同？不同基因模板链不同不同基因模板链不同2.2.转录以基因为单位，转录以基因为单位，一个基因只以一条链为模板一个基因只以一条链为模板，不同基因模板链不同。，不同基因模板链不同。Q5:Q5:分裂间期和分裂期可以进行转录吗？分裂间期和分裂期可以进行转录吗？分裂期分裂期
15、的染色体高度螺旋，的染色体高度螺旋，DNADNA很难解旋，转录很难发生。很难解旋，转录很难发生。Q6:Q6:高度分化的细胞高度分化的细胞可以转录吗？可以转录吗？可以可以 3.3.不是所有的细胞都能进行不是所有的细胞都能进行DNADNA的复制，的复制，但是几乎所有的细胞可以进行但是几乎所有的细胞可以进行转录转录。例如高度分化的细胞，会进行转录和翻译，但是不会进例如高度分化的细胞，会进行转录和翻译，但是不会进行行DNADNA的复制的复制。若细胞处于若细胞处于分裂期分裂期，转录难以进行转录难以进行。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录4.4.同种生物的不同细胞中，由于同种生物的不同细胞中，由于基因的
16、选择性表达基因的选择性表达，mRNAmRNA的的种类和种类和数量数量一般是一般是不相同不相同的，但的，但tRNAtRNA和和rRNArRNA的的种类种类一般一般没有差异没有差异。Q7Q7：同种生物的不同细胞中，：同种生物的不同细胞中，mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA的种类相同吗？的种类相同吗？5.5.细胞核中转录形成的细胞核中转录形成的RNARNA通过通过_进入细胞质中，穿过进入细胞质中，穿过_层膜，层膜，_消耗能量消耗能量核孔核孔0 0需要需要一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录6.6.质基因质基因（线粒体和叶绿体中的基因线粒体和叶绿体中的基因）控制蛋白质合成过程中也进
17、控制蛋白质合成过程中也进行转录行转录P66P66思考思考.讨论讨论1.1.转录转录与与DNADNA复制复制有那么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有那么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？有什么意义？转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。碱基互补配对原则能够保证碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性遗传信息传递的准确性。2.2.与与DNADNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？DNADNA复制过程需要解旋酶和复制过程需要解旋酶和DNADNA聚合酶，以聚合酶，以4 4种
18、游离的脱氧核种游离的脱氧核苷酸为原料；苷酸为原料；转录则需要转录则需要RNARNA聚合酶聚合酶，以，以4 4种游离的核糖核苷酸为原料。种游离的核糖核苷酸为原料。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录写出以写出以b b链为模板转录形成的链为模板转录形成的mRNAmRNA碱基序列碱基序列写出写出b b链对应的链对应的a a链的碱基序列链的碱基序列比较比较mRNAmRNA和和b b链，以及链，以及mRNAmRNA和和a a链的碱基序列的差异链的碱基序列的差异DNADNA双链双链片段片段a a链链b b链链C CG GA AA AC CC CT TC CA AC CG GC C信使信使RNARNA3 3
19、、转录成的、转录成的RNARNA的碱基序列，与的碱基序列，与DNADNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？两条单链的碱基序列各有哪些异同？G GC CT TT TG GG GA AG GT TG GC CG GG GC CU UU UG GG GA AG GU UG GC CG G转录成的转录成的RNARNA的碱基序列与的碱基序列与b b链（链（DNADNA模板链）模板链）的碱基序列是的碱基序列是互补配对互补配对的；的；转录成的转录成的RNARNA的碱基序列与的碱基序列与a a链（链（非模板链）非模板链）的碱基序列的碱基序列基本相同，基本相同，区区别是别是RNARNA链上的碱基链上的碱基U U，
20、对应在非模板链上的碱基是，对应在非模板链上的碱基是T T。u 思考思考*讨论讨论一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录总结：总结：RNARNA的种类和功能的种类和功能示意图示意图英文名称英文名称中文名称中文名称结构结构功能功能共同点共同点mRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA信使信使RNARNA转运转运RNARNA核糖体核糖体RNARNA单链单链单链（局部双链）单链（局部双链），经过，经过折叠呈折叠呈三叶草三叶草的叶形（的叶形（内内有部分碱基对有部分碱基对），一端是），一端是携带氨基酸的部位，另一携带氨基酸的部位，另一端有端有3 3个相邻的碱基个相邻的碱基单链单链传递传递遗传信息，作遗
21、传信息，作为为蛋白质合成的模蛋白质合成的模板板；（课本原话：；（课本原话：作作DNADNA的信使）的信使）识别密码子并转运识别密码子并转运氨基酸氨基酸核糖体的组核糖体的组成成分成成分都是都是转录产生转录产生的；的；基本单位都是基本单位都是四种核糖核四种核糖核苷酸苷酸；都参与翻译的过程都参与翻译的过程少数少数RNARNA还还具有催化作用，有的具有催化作用，有的作为作为RNARNA病毒的病毒的遗传物质遗传物质转录的相关计算转录的相关计算G GA AT TC CC CT TA AG GA AG GU UC CDNADNAmRNAmRNA以以2 2链为链为模板转录模板转录2 23 3 1 1链链碱基数
22、碱基数=2 2链链碱基数碱基数=3 3链链碱基数碱基数=1/21/2DNADNA碱基总数碱基总数 A A1 1+T+T1 1=T=T2 2+A+A2 2=A=A3 3+U+U3 3；G G1 1+C+C1 1=C=C2 2+G+G2 2=G=G3 3+C+C3 3 （A A1 1+T+T1 1）%（占（占1 1链的碱基比例）链的碱基比例）=（A A2 2+T+T2 2）%（占（占2 2链的碱基比例）链的碱基比例）=（A A3 3+U+U3 3）%（占（占3 3链的碱基比例）链的碱基比例）=（A+TA+T）%（占整个（占整个DNADNA分子中的碱基总数比例）分子中的碱基总数比例）1 1一、遗传信
23、息的转录一、遗传信息的转录1 1、一个双链、一个双链DNADNA分子中碱基分子中碱基A A占占30%30%，其转录成的信使，其转录成的信使RNARNA上的上的U U为为35%35%，则信使，则信使RNARNA上的碱基上的碱基A A为为 A.30%B.35%C.40%D.25%A.30%B.35%C.40%D.25%D D2 2、已知一段信使、已知一段信使RNARNA上上A A和和G G共共有有1212个，该信使个，该信使RNARNA上共有上共有3030个碱基，那么转录成信使个碱基，那么转录成信使RNARNA的这一段的这一段DNADNA分子中应有分子中应有C C和和T T A.12 B.18 C
24、.24 D.30 A.12 B.18 C.24 D.30D D练习练习3 3、若、若DNADNA分子中，含有脱氧核糖核苷酸分子中，含有脱氧核糖核苷酸200200个，胞嘧啶为个，胞嘧啶为6060个，则该片段转录而成的个，则该片段转录而成的mRNAmRNA中含有尿嘧啶的数目最多为中含有尿嘧啶的数目最多为 A A2020个个 B B4040个个 C C6060个个 D D200200个个B B4 4、某、某DNADNA片段所转录的片段所转录的mRNAmRNA中中U%U%28%28%，A%A%18%18%，则，则整整个个DNADNA片段中片段中T%T%和和G%G%分别占分别占 A.46%A.46%，5
25、4%B.23%54%B.23%，27%27%C.27%C.27%，23%D.46%23%D.46%，27%27%B B练习练习 DNADNA复制和转录的比较复制和转录的比较DNADNA复制复制转录转录时间时间场所场所解旋解旋模板模板原料原料酶酶配对方式配对方式特点特点方向方向产物产物意义意义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完全解旋完全解旋只解有遗传效应片段（基因）只解有遗传效应片段（基因）DNADNA的的两条链两条链均为模板均为模板DNADNA的的一条链一条链为模板为模板四种四种脱氧脱氧核苷酸核苷酸四种四种核糖核糖核苷酸核苷酸解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶
26、等等RNARNA聚合酶聚合酶等等A-TA-T、TATA、CG CG、GCGCA-UA-U、CG CG、TATA、GC GC 边解旋边复制边解旋边复制，半保留复制，半保留复制边解旋边转录边解旋边转录,DNADNA仍保留仍保留2 2个子代个子代DNADNA分子分子mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA使遗传信息从亲代传递给子代，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从而保持了遗传信息的连续性遗传信息从遗传信息从DNADNA传递到传递到RNARNA（mRNAmRNA）上，为翻译做准备）上，为翻译做准备主要在主要在细胞核细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒或拟核，少
27、部分在线粒体、叶绿体、质粒新链从新链从55端端-3-3端延伸端延伸新链从新链从55端端-3-3端延伸端延伸一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录转转录录（RNARNA释放，释放，DNADNA双链恢复双链恢复）DNADNA分子分子 碱基互补配对碱基互补配对主要在主要在细胞核细胞核四种四种核糖核苷酸、核糖核苷酸、DNADNA的的一条链一条链（供转录的那一条）（供转录的那一条）RNARNA聚合酶聚合酶G GC C、C CG G、A AU U、T TA ADNADNARNARNA活细胞活细胞新陈代谢新陈代谢过程中过程中RNARNA转录转录RNARNA是在细胞核中，通过是在细胞核中，通过RNARNA聚合酶
28、以聚合酶以DNADNA的一条链的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录为模板合成的，这一过程叫作转录。场所：场所：原则：原则：模板：模板：条件：条件：遗传信息流动：遗传信息流动：时间：时间：概念：概念：原料：原料：酶：酶：能量：能量：ATPATP5 5、对于图示，说法不正确的有、对于图示，说法不正确的有 表示表示DNADNA复制过程复制过程 表示表示DNADNA转录过程转录过程 图中共有图中共有5 5种碱基种碱基 图中共有图中共有8 8种核苷酸种核苷酸 图中共有图中共有5 5种核苷酸种核苷酸 图中的图中的A A均代表同一种核苷酸均代表同一种核苷酸 A AB B C C D DD D练习练习6 6
29、、如图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判如图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判断下列说法正确的是断下列说法正确的是 A A图示过程为转录图示过程为转录 B B图中是以图中是以4 4种脱氧核苷酸为原料合成的种脱氧核苷酸为原料合成的 C C如果图中表示酶分子，则它的名称是如果图中表示酶分子，则它的名称是DNADNA聚合酶聚合酶 D D图中的只能是图中的只能是mRNAmRNAA A练习练习7 7、下图表示细胞核中所完成的、下图表示细胞核中所完成的mRNAmRNA的形成过程示意图，有的形成过程示意图，有关叙述正确的是关叙述正确的是 A A图中图中RNARNA聚合酶的移动方向是从左向
30、右聚合酶的移动方向是从左向右 B B图中图中RNARNA与与a a链碱基互补链碱基互补 C C图示图示RNARNADNADNA杂交区域中杂交区域中DNADNA上的上的A A与与RNARNA上的上的T T配对配对 D DDNADNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量A A练习练习 8 8、下图表示、下图表示DNADNA为模板转录为模板转录RNARNA的过程图解。图中的过程图解。图中4 4、5 5表示两种功能表示两种功能不同的酶。据图分析回答问题。不同的酶。据图分析回答问题。1 1）在玉米的叶肉细胞，则能够）在玉米的叶肉细胞，则能够进行该生理过程的细胞
31、结构有进行该生理过程的细胞结构有 。2 2）转录过程中）转录过程中DNADNA首先在首先在 的催化作用下，由的催化作用下，由 提供能提供能量，将量，将DNADNA分子中碱基对内的分子中碱基对内的 断开，该过程称为断开，该过程称为 。3 3）然后在）然后在的催化作用下，以其中的的催化作用下，以其中的 链作为信息模链作为信息模板，以板，以 为原料，由为原料，由提供能量，按照提供能量，按照 原则，合成出原则，合成出 。4 4）通过转录，）通过转录，DNADNA分子中的遗传信息被准确地转移到分子中的遗传信息被准确地转移到 中。中。5 5）在真核细胞的细胞核中，转录的产物通过）在真核细胞的细胞核中，转录
32、的产物通过 进入细胞质中，进入细胞质中，与与 结合在一起直接指导蛋白质的生物合成过程。结合在一起直接指导蛋白质的生物合成过程。核糖体核糖体细胞核、线粒体、叶绿体细胞核、线粒体、叶绿体ATPATP氢键氢键解旋解旋4 RNA4 RNA聚合酶聚合酶甲甲3 3 四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸ATPATP碱基互补配对碱基互补配对2 2 信使信使RNARNA信使信使RNARNA核孔核孔5 RNA5 RNA聚合酶聚合酶练习练习转转录录（RNARNA释放，释放，DNADNA双链恢复双链恢复）DNADNA分子分子 碱基互补配对碱基互补配对主要在主要在细胞核细胞核四种四种核糖核苷酸、核糖核苷酸、DNAD
33、NA的的一条链一条链（供转录的那一条）（供转录的那一条）RNARNA聚合酶聚合酶G GC C、C CG G、A AU U、T TA ADNADNARNARNA活细胞活细胞新陈代谢新陈代谢过程中过程中RNARNA转录转录RNARNA是在细胞核中，通过是在细胞核中，通过RNARNA聚合酶以聚合酶以DNADNA的一条链的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录为模板合成的，这一过程叫作转录。场所：场所：原则：原则：模板：模板：条件：条件：遗传信息流动：遗传信息流动：时间：时间：概念：概念：原料：原料：酶：酶：能量：能量：ATPATP 经过转录，经过转录，DNADNA中的遗传信息传递给了中的遗传信息传递给
34、了mRNAmRNA，mRNA mRNA 再经过必要的加工后从核孔进入细胞质。再经过必要的加工后从核孔进入细胞质。转录后进入细胞质的转录后进入细胞质的mRNAmRNA仍是碱基序列，而不是仍是碱基序列，而不是蛋白质。蛋白质。那么，那么，mRNAmRNA上的遗传信息是如何进一步指导上的遗传信息是如何进一步指导蛋白质的合成的呢？蛋白质的合成的呢？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译遗传信息的翻译：遗传信息的翻译：翻译的实质：翻译的实质：翻译的场所：翻译的场所：蛋白质蛋白质rRNArRNA核糖体核糖体二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译mRNAmRNA：碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序种类种类蛋白质
35、：蛋白质：氨基酸的数量氨基酸的数量排列顺序排列顺序种类种类决定决定决定决定决定决定?种种4 4种种2121种种讨论：讨论：至少需要多少个碱基至少需要多少个碱基才能够决定才能够决定2121种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？游离在游离在细胞质细胞质中的各种氨基酸，以中的各种氨基酸，以m mRNARNA为模板为模板合成合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这个过程叫作具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这个过程叫作翻译翻译。将将mRNAmRNA的碱基序列的碱基序列翻译为翻译为蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列。主要在主要在细胞质细胞质中中核糖体核糖体上，线粒体和叶绿体中也发生翻译上，线粒体和叶绿体中也发生翻译。碱
36、基与氨基酸的对应关系碱基与氨基酸的对应关系 早先猜测：早先猜测：1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸（个氨基酸（4 4种碱基只能决定种碱基只能决定4 4种氨基酸种氨基酸2121种氨基酸）种氨基酸）2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸（4 4种碱基只能决定种碱基只能决定4 42 2=16=16种氨基酸种氨基酸212121种氨基酸）种氨基酸）推测：推测：3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸。个氨基酸。科学家通过推测与实验，得出结论：科学家通过推测与实验，得出结论：mRNAmRNA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。每每3 3个这样的碱基叫作个这样
37、的碱基叫作1 1个个密码子密码子。G G U U G GC CA A U UC C G GA AmRNAmRNA5 5 3 3 密码子密码子缬氨酸缬氨酸密码子密码子组氨酸组氨酸密码子密码子精氨酸精氨酸二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译从从mRNAmRNA上上55开始阅读开始阅读遗传密码子的破译遗传密码子的破译19611961年克里克实验年克里克实验实验材料：实验材料：T4T4噬菌体噬菌体实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响。实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响。实验过程：增加或删除实验过程：增加或删除1 1个个/2/2个个/3/3个碱基，观
38、察是否能正常产生蛋白质。个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。实验结果：实验结果：增加或删除增加或删除1 1个个/2/2个碱基，无法正常产生蛋白质；个碱基，无法正常产生蛋白质；增加或删除增加或删除3 3个碱基，可以正常产生蛋白质。个碱基，可以正常产生蛋白质。实验结论：实验结论：遗传密码中遗传密码中3 3个碱基编码个碱基编码1 1个氨基酸。个氨基酸。遗传密码从一个固定的遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译遗传密码子的破译遗传密码子的破译19611961年蛋白质的体外合成实验年蛋
39、白质的体外合成实验科学家：尼伦伯格、马太科学家：尼伦伯格、马太实验技术：蛋白质的体外合成技术实验技术：蛋白质的体外合成技术实验过程：实验过程：在每个试管中分别加入在每个试管中分别加入1 1种氨基酸；种氨基酸；在每个试管中加入除去了在每个试管中加入除去了DNADNA和和mRNAmRNA的细胞提取液；的细胞提取液；在每个试管中加入人工合成的在每个试管中加入人工合成的RNARNA多聚尿嘧啶核苷酸。多聚尿嘧啶核苷酸。实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。的肽链。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译遗传密码子的破译遗传密码子的破译除去
40、除去DNADNA和和mRNAmRNA的细胞提取液的细胞提取液人工合成的人工合成的RNARNA多聚尿嘧啶核苷酸多聚尿嘧啶核苷酸肽链肽链实验结论：实验结论：与与苯丙氨酸苯丙氨酸对应的密码子是对应的密码子是UUUUUU（第一个被破译的密码子）（第一个被破译的密码子）。在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部6464密码子，并编制出密码子，并编制出密码子表。密码子表。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译2121种氨基酸的密码子表种氨基酸的密码子表第一个第一个碱基碱基第二个碱基第二个碱基第三个第三个碱基碱基U UC CA AG GU U苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙
41、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U UC CA AG GC C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U UC CA AG GA A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
42、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U UC CA AG GG G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U UC CA AG G二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译密码子的特点密码子的特点密码子种类：密码子种类：6464种种氨基酸种类：氨基酸种类：2121种种特殊密码子说明：特殊密码子说明：起始密码子起始密码子：AUGAUG（甲硫氨酸）、（甲硫氨酸）、GUG
43、GUG（甲硫氨酸）（甲硫氨酸）在在原核生物原核生物中，中，GUGGUG也可以作也可以作起始密码子起始密码子，此时它编码，此时它编码甲硫氨酸甲硫氨酸。终止密码子终止密码子：UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA（前两种不编码任何氨基酸）（前两种不编码任何氨基酸）在正常情况下，在正常情况下，UGAUGA是是终止密码子终止密码子，但在特殊情况下可编码，但在特殊情况下可编码硒代半硒代半胱氨酸胱氨酸。密码子与氨基酸关系：密码子与氨基酸关系：1 1种氨基酸可能由种氨基酸可能由1 1种或几种密码子决定。种或几种密码子决定。1 1种密码子只能决定种密码子只能决定1 1种氨基酸种氨基酸（正常情况下）。（正常情
44、况下）。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 1 1、从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？的生存发展有什么意义？A AC C G GA AU UU U G GA AU UC C G GA AC C G GA A正常正常mRNAmRNAG GC C G GA AU UU U G GA AC CC C G GA AC C G GA A错误错误mRNAmRNA天冬氨
45、酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸（1 1）增强密码子的容错性。）增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；（2 2）密码子的使用频率。）密码子的使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密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。码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。讨论：讨论：二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译2.2.几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事几乎所有的生物体都共用上述密码子。根
46、据这一事实，你能想到什么？实，你能想到什么？开放性问题，答案不唯一，旨在培养学生的发散开放性问题，答案不唯一，旨在培养学生的发散性思维。性思维。根据这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共根据这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，说明当今生物可能有着共同的起源，用一套遗传密码，说明当今生物可能有着共同的起源，或生命在本质上是统一的，等等。或生命在本质上是统一的，等等。讨论：讨论：二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译密码子的特点密码子的特点能决定氨基酸的遗传密码子：能决定氨基酸的遗传密码子：6161种种(62(62种）种）密码子的专一性：密码子的专一性：密码子的简并性：密码子的简并
47、性：密码子的通用性：密码子的通用性：二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子的现象。（简并性的密码子的现象。（简并性的意义意义：维持物种的稳定性）：维持物种的稳定性）几乎所有的生物体都共用一套密码子。（说明生物几乎所有的生物体都共用一套密码子。（说明生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的）可能有共同的起源或生命在本质上是统一的）当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。氨基酸，从而减少变异发生的频率。一种氨基
48、酸可能对应多个密码子，当某种氨基酸使用频率一种氨基酸可能对应多个密码子，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子共同编码一种氨基酸可保证翻译的速率。高时，几种不同的密码子共同编码一种氨基酸可保证翻译的速率。一个密码子只对应一种氨基酸一个密码子只对应一种氨基酸氨基酸的搬运工氨基酸的搬运工tRNAtRNAmRNAmRNA进入细胞质后，就与蛋白质的进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器装配机器”核糖体结合起来，形成合成蛋白质的核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线生产线”。将氨基酸运送到将氨基酸运送到“生产线生产线”上去的是上去的是“搬运工搬运工”tRNAtRNA（转运（转运RNARNA）tRNA
49、tRNA的特点：的特点：种类很多，种类很多，6161种（特殊种（特殊6262种）种）每种每种tRNAtRNA只能识别并转运只能识别并转运1 1种氨基酸种氨基酸 分子结构特别：分子结构特别：RNARNA链折叠形成三叶草的叶形，链折叠形成三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端有一端是携带氨基酸的部位，另一端有3 3个相邻的碱基，这个相邻的碱基，这3 3个碱基可以个碱基可以与与mRNAmRNA上的密码子配对，叫作上的密码子配对，叫作反密码子反密码子。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译识别并转运氨基酸识别并转运氨基酸tRNAtRNA的功能：的功能：9 9、(2020(2020新课标新课标）细胞
50、内细胞内有些有些tRNAtRNA分子的反密码子中含有分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤稀有碱基次黄嘌呤I I)，含有，含有I I的的反密码子在与反密码子在与mRNAmRNA中的密码子互中的密码子互补配对时，存在如图所示的配补配对时，存在如图所示的配对方式对方式(G(GIyIy,表示甘氨酸表示甘氨酸)。下。下列说法错误的是列说法错误的是 A.A.一种反密码子可以识别不同的密码子一种反密码子可以识别不同的密码子 B B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合 C C.tRNA.tRNA分子由两条链组成，分子由两条链组成，mRNAmRNA分子由单链组成分子由单
