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S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h 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，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。讨论讨论从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使他们复活吗？问题探讨电影侏罗纪公园中的恐龙一种生物的整套一种生物的整套DNADNA中储存着该种生物中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的生长、发育等生命活动所需的全部全部遗传信息遗传信息。但是
2、。但是，从从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需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现才能实现。因此。因此，在可预见的将来，利用，在可预见的将来，利用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。S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h问题思考 基因通常是具有遗传效应的DNA片段，基因是如何控制生物性状的呢？基因主要通过指导蛋白质的合成来控制性状为什么转入的是基因，得到的却是蛋白质为什么转入的是基因，得到的却是蛋白质Bt Bt 抗虫蛋白抗虫蛋白基因基因普通棉花普通
3、棉花产生产生Bt Bt 抗虫抗虫蛋白蛋白成为抗虫棉成为抗虫棉苏云金杆菌苏云金杆菌基因的表达基因的表达S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h问题思考位于细胞核的基因如何控制细胞质核糖体进行蛋白质的合成？细胞核细胞核DNA能不能出细胞核？细胞质中细胞质中的的核糖体核糖体推测：有一种中间物质基因DNA核孔核孔信使信使核糖体能不能进入细胞核合成蛋白质？S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h问题思考1955年，科学家用RNA酶分解变形虫细胞中的RNA，蛋白质合成停止。1955年，科学家用放射性标记尿嘧啶核苷酸的培养液变形虫细胞，检测发现
4、该标记先出现在细胞核，随后出现在细胞质。资料资料1资料资料2DNA蛋白质的合成指导以 为信使RNAS z L w hS z L w hS z L w hS z L w hRNA相关知识RNA是什么物质？1.元素组成：C、H、O、N、P2.基本组成单位：核糖核苷酸 RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能通过核孔，从细胞核转移至细胞质中。S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h基本组成单位：核糖核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸HHHHT比较：比较：脱氧核苷酸脱氧核苷酸RNA与DNA的比较S z L w hS z L
5、w hS z L w hS z L w hRNA与DNA的比较比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结 构主要存在部位DNA与RNA的比较脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖A T C GA U C G通常呈双螺旋结构多为单链结构细胞核细胞质S z L w hS z L w hS z L w hS z L w hRNA作为信使的条件为什么RNA适于作DNA的信使呢？u 它也是由基本单位核苷酸连接而成，核苷酸也有4种碱基遵循“碱基互补配对原则”，因此具备准确传递遗传信息的可能u RNA一般是单链，且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核 转移到细胞质中。S z L w hS z L w hS z
6、 L w hS z L w hRNA的种类名称信使RNA转运RNA核糖体RNA功能结构示意图共同点遗传信息传递的媒介转运氨基酸的工具组成核糖体单链单链都是转录产物基本单位相同都与翻译过程有关RNA中不存在氢键？单链，部分碱基配对形成三叶草型结构RNA中不存在氢键？少数少数RNA还还具有催化作用，有的具有催化作用，有的作为作为RNA病毒的病毒的遗传物质遗传物质S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h定义定义在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。条件条件模板：原料：能量：酶：场所：真核：原核：遗传信息的转录（以合成mRNA）为例DNA的一
7、条链4种核糖核苷酸ATP（由细胞呼吸提供）RNA聚合酶等细胞核、线粒体、叶绿体细胞质中DNA在哪里，转录就在哪里发生S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h延伸：核糖核苷酸依次 连 接 到mRNA上。解旋：RNA聚合酶一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基得以暴露。配对：游离的核糖核苷酸与DNA互补配对，在RNA聚合酶作用下合成mRNA。释放：mRNA从DNA链上释放。DNA双螺旋恢复。遗传信息的转录（以合成mRNA）为例S z L w hS z L w h解旋：RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。CGTATACGGCCGT
8、ATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA35CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35ATPRNA聚合酶聚合酶2.过程：该过程不需要解旋酶，该过程不需要解旋酶，RNARNA聚合酶聚合酶有解旋作用；有解旋作用；S z L w hS z L w h配对：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基 互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35UAUGCAUGAUC
9、GAGCUU（单向）（单向）S z L w hS z L w hCCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU53ATP连接：在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。合成方向：子链的5端 3端（形成磷酸二酯键）S z L w hS z L w hCCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA35UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU释放：合成的mR
10、NA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。S z L w hS z L w h释放：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA35细胞质细胞核通过核孔进入细胞质中，穿过0层膜，需要消耗能量形成的形成的 mRNA mRNA 链，链，DNADNA上上的遗传信息就传递到的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上解旋RNA聚合酶氢键断裂配对碱基互补配对原则连接RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键释放RNA释放到细胞质，DNA恢复双螺旋二、遗传信息的转
11、录转录过程总结条件（4）能量：ATP（1）模板：DNA分子的一条链（2）原料：4种游离的核糖核苷酸（3）酶：RNA聚合酶（断裂氢键、形成磷酸二酯键）等特点：边解旋边转录方向：mRNA 5 3TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU U产物：RNA（三种RNA）遗传信息传递方向：DNAmRNA转录时的碱基配对 A T C GDNA RNA U A G CS z L w hS z L w hS z L w hS z L w hDNA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
12、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、TA、CG、GCA-U、CG、TA、GC 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端延伸复制与转录的比较（1）转录时DNA两条链不是完全打开，只解旋要表达的基因片段；（2）某个基因转录过程中DNA两条链中只有一条链是转
13、录的模板链，同一个DNA上不同的基因的转录过程中模板链不是固定不变的（3）转录是以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段，并非整个DNA；注意：A T C GAG CGA G T CT T C G T C AAT CGATGACAT C GG CDNAUC GCU A G CmRNAmRNA基因1基因2a链b链部分解旋注意：A T C GAG CGA G T CT T C G T C AAT CGATGACAT C GG CDNAUC GCU A G CmRNAmRNA基因1基因2a链b链部分解旋（4）一个DNA转录出的mRNA不完全相同；（5）同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表
14、达，mRNA的种类和数量一般是不相同的。1.概念：2.过程：3.场所：4.条件：（1）模板：（2）原料：（3）能量：（4）酶：5.产物：6.遗传信息流动：7.方向：8.特点:遗传信息的转录（小结）主要是在细胞核DNA的一条链4种游离的核糖核苷酸ATPRNARNA聚合酶等DNAmRNA通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程mRNA 53边解旋边转录解旋配对连接释放转 录 （1）写出对应的mRNA的碱基排列顺序（以链2为模板进行转录）。mRNA：_ （2）转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系？与DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？例1已知某一DNA片
15、段中碱基对的排列顺序如下:DNA链1：ATGATAGTGATC 链2：TACTATCACTAG AUGAUAGUGAUC 与模板链之间为互补关系；与DNA的另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，在RNA链上是U。S z L w hS z L w h2 2、如果、如果DNADNA的一条模板链的碱基排列顺序是的一条模板链的碱基排列顺序是ACGCTAGCAACGCTAGCA，那么与它互补的另一条链上的碱，那么与它互补的另一条链上的碱基排列顺序是基排列顺序是 ，转录，转录成的信使成的信使RNARNA上的碱基排列顺序是上的碱基排列顺序是_ 3 3、如下是转录过程：、如下是转录过程：DNA
16、DNA RNA RNA 该图中有该图中有 种核苷酸，有种核苷酸，有 核酸核酸 ，有，有 种碱基，该过程是在种碱基，该过程是在 中进行的。中进行的。TGCGATCGTTGCGATCGT625细胞核细胞核UGCGAUCGUUGCGAUCGUS z L w hS z L w hAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质UCAUG A UUAmRNA 经过转录，经过转录，DNADNA中的中的遗传信息传遗传信息传递递给了给了mRNAmRNAS z L w hS z L w hS z L w hS z L w h遗
17、传信息的翻译 转录得到的是RNA，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸排列顺序呢？mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合，开始它新的历程翻译。S z L w hS z L w h定义：游离在定义：游离在 中的中的 ，以以 为模板为模板合成具有一定氨基酸顺序合成具有一定氨基酸顺序的的 。1.遗传信息的遗传信息的翻译翻译细胞质细胞质各种氨基酸各种氨基酸mRNAmRNA蛋白质蛋白质翻译的实质：翻译的场所：将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。主要在细胞质中核糖体上，线粒体和叶绿体中也发生翻译。S z L w hS z L w hS z L w hS z L w
18、h遗传信息的翻译翻译mRNA：碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序种类种类（4 4种）种）蛋白质：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（2121种）种）决定决定决定 这4种碱基是怎么决定蛋白质的21种氨基酸的呢？mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h遗传信息的翻译4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸？1个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即 2个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即 3个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即 44116426443mRNA53A科学家通过推测与实验，得出结论：mRNA上3
19、个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。推测：3个碱基决定1个氨基酸。S z L w hS z L w h（1）定义：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。（2）方向：mRNA的53，相邻的密码子无间隔、不重叠。mRNA53GUGGAACCU密码子密码子密码子密码子密码子密码子决定决定缬氨酸缬氨酸决定决定组氨酸组氨酸决定决定精氨酸精氨酸第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家-克里克特点：密码子认读是从mRNAmRNA的的53,53,相邻的密码子无间隔、不重叠无间隔、不重叠2.密码子S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h
20、遗传信息的翻译科学家：尼伦伯格、马太尼伦伯格、马太实验过程：除去除去DNA和和mRNA的细胞提取液的细胞提取液人工合成的人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸多聚尿嘧啶核苷酸多聚苯丙氨酸多聚苯丙氨酸的肽链的肽链n 与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。n 在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64种密码子，并编制出密码子表。1961年蛋白质的体外合成实验S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h遗传信息的翻译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
21、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（原核、真核起始）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 (原核起始)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种氨基酸的密码子表u 真核生物真核生物的的起始密码起始密码子为子为AUGAUG，编码甲硫，编码甲硫氨酸。氨酸。u AUGAUG可作为可作为原核生物原核生
22、物的起始密码子，编码的起始密码子，编码甲硫氨酸。甲硫氨酸。u 原核生物也使用原核生物也使用GUGGUG作为起始密码子作为起始密码子，此，此时编码的是甲硫氨酸。时编码的是甲硫氨酸。S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h遗传信息的翻译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（
23、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 (原核起始)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种氨基酸的密码子表u UAAUAA、UAGUAG为终止为终止密码子密码子，提供翻，提供翻译终止的信号。译终止的信号。u UGAUGA正常情况下为正常情况下为终止密码子，特终止密码子，特殊情况下，可编殊情况下，可编码硒代半胱氨酸。码硒代半胱氨酸。S z L w hS z L w h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
24、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种氨基酸的密码子表（1）种类：）种类：64种种找找AGC对应的氨基酸对应的氨基酸找找色氨酸色氨酸对应的密码子对应的密码子终止密码子：终止密码子：U
25、AA UAG UGA包括起始密码包括起始密码:AUG GUG不编码氨基酸的：不编码氨基酸的：编码氨基酸的：编码氨基酸的：61或或62种种2或或3种种（2）分类）分类S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h遗传信息的翻译密码子的特点专一性专一性简并性简并性地球上地球上几乎所有生物都共用一套密码子几乎所有生物都共用一套密码子 一种密码子只决定一种密码子只决定一种一种氨基酸，氨基酸，一种氨基酸可由一种氨基酸可由一种或多种一种或多种密码子决定密码子决定通用性通用性S z L w hS z L w h1密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？增强密码子的容错性增强密码子
26、的容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的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（比如密码子简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸（比如密码子AUGAUG突变为突变为ACCACC，但都，但都对应苏氨酸）对应苏氨酸）从密码子的使用频率来看，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密从密码子的使用频率来看，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，码子都编码同一种氨基酸，这样可以保证翻译的速度这样可以保证翻译的速度。2根据密码子的通用性，你能想到什么？当今生物可能当今生物可能有共同的起源有共同的起源，生命在本质上是统一的。，生命在本质上是
27、统一的。思考讨论S z L w hS z L w h已知一段mRNA的碱基序列是UUAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？UUUUAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCGAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG 密码子编码氨密码子编码氨基酸时要从起始基酸时要从起始密码子开始到终密码子开始到终止密码子结束止密码子结束甲硫氨酸甲硫氨酸 谷氨酸谷氨酸 丙氨酸丙氨酸 半胱氨酸半胱氨酸 脯氨酸脯氨酸 丝氨酸丝氨酸 赖氨酸赖氨酸 脯氨酸脯氨酸S z L w hS z L w hS z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACU
28、GGUGGUCCUAA35色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？tRNAmRNAS z L w hS z L w h3.“搬运工”tRNA分子内分子内配对配对结合氨基结合氨基酸的部位酸的部位CAG反密码子反密码子AUGGUCUGGCGmRNA 53（1）形态：三叶草形（3）反密码子：定义：每个tRNA上能与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。种类：61或62种（2）结构：单链，但局部存在双链结构注意：读反密码子的方向：注意：读反密码子的方向：tRNA 53反密码子：反密码子：GACS z L w hS z L w h3.“搬运工”tRNA（4）功能：识别密码子 转运氨基酸
29、（5）功能特点：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S z L w hS z L w hS z L w h核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体 U AU C G T C U G G G A U A CGGCAAUACAGUCACCGGAUmRNA U A C C G T G G A C U G多肽链多肽链4.翻译过程S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35组UGGAUC甲硫第1步mRNA进入细胞质，与核糖体结合。核糖体与mRNA结合的部位会形成2个tRNA结合位点，称位点1（2）S z L w h
30、S z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35组UGGAUC甲硫位点1第1步携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对，进入位点1S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CC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2S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35组UGGAUC甲硫第3步位点1 位点2肽键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S z L w hS z L w
31、hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CAC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S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CAC色组UGGAC甲硫位点1 位点2形成肽键S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CAC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S z L w
32、hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CAC色组AC甲硫精GAC位点1 位点2形成肽键S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35CAC色组AC甲硫精GAC半胱ACA位点1 位点2核糖体移动读取下一个密码子S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA位点1 位点2核糖体移动读取下一个密码子S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫
33、精半胱GAC半胱ACA位点1 位点2形成肽键S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱GAC半胱ACA脯AGG位点1 位点2核糖体移动读取下一个密码子S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱GAC半胱脯AGG位点1 位点2形成肽键S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱GAC半胱脯AGG谷CUU位点1 位点2核糖体移动读取下一个密码子S z L w hS z L w
34、 hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱半胱脯AGG谷CUU位点1 位点2形成肽键S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱半胱脯AGG谷CUU丝GGA位点1 位点2核糖体移动读取下一个密码子S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱半胱脯谷CUU丝GGA位点1 位点2形成肽键S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱半胱脯
35、谷CUU丝GGA位点1 位点2核糖体遇到mRNA终止密码子，翻译结束终止密码子无tRNA与之配对S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱半胱脯谷丝GGA位点1 位点2S z L w hS z L w hUAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA35色组AC甲硫精半胱半胱脯谷丝肽链合成后，从核糖体与mRNA复合物上脱离S z L w hS z L w h 肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责
36、。从核糖体上脱离的蛋白质是不是具有功能的蛋白质？S z L w hS z L w h场所场所：模板模板：原料原料：能量能量：酶酶：工具工具：原则原则：核糖体核糖体mRNA21种氨基酸种氨基酸ATP多种酶多种酶tRNA碱基互补配对碱基互补配对（A-U G-C）5.条件条件mRNAtRNA多肽链 核糖体核糖体 位点位点1 位点位点2S z L w hS z L w h正在合成的肽链核糖体mRNA6.翻译是一个快速翻译是一个快速高效高效过程过程（1）原因：）原因：一个一个mRNA分子上可以相继结分子上可以相继结合多个核糖体合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成同时进行多条肽链的合成。思考：核糖体移动方
37、向？（2）核糖体移动方向：肽链由）核糖体移动方向：肽链由短到长（从左侧到右侧）短到长（从左侧到右侧）多聚核糖体高效翻译的机制S z L w hS z L w h（3）合成的多条肽链的氨基酸序列相同，因为模板为同一条mRNA。6.翻译是一个快速翻译是一个快速高效高效过程过程（4）意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。思考：图中多条肽链的氨基酸序列是否相同？S z L w hS z L w hS z L w hS z L w h7.特点：比较真原核细胞基因表达的差异性真核生物：先转录，后翻译边转录边翻译原核生物：原核生物原核生物没有没有核膜核膜，转录和翻译在，转录和翻译在同一空间同一
38、空间进行，可以进行，可以同时同时发生（边转录边翻译）；发生（边转录边翻译）；真核生物真核生物主要在主要在细胞核中进行转录细胞核中进行转录，然后在，然后在细胞质中进行翻译；细胞质中进行翻译；真核细胞质基因（线粒体、叶绿体中的基因）边转录边翻译。真核细胞质基因（线粒体、叶绿体中的基因）边转录边翻译。S z L w hS z L w h1.1.原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核 基因表达的速率要快很多，为什么？基因表达的速率要快很多，为什么？提示：原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进提示：原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物基因表
39、达时先完成转录，再完成翻译。行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译。2.2.控制某种蛋白质合成的基因刚转录的控制某种蛋白质合成的基因刚转录的mRNAmRNA含有含有900900个碱基，而翻译后从核糖体上脱离下来的多肽链只由个碱基，而翻译后从核糖体上脱离下来的多肽链只由7676个氨基酸组成，请提出假说，解释原因？个氨基酸组成，请提出假说，解释原因？提示：基因刚转录的提示：基因刚转录的mRNAmRNA经过了加工。经过了加工。思考思考：S z L w hS z L w h与与RNARNA聚合聚合酶结合位点酶结合位点外显子外显子内含子内含子1 12 23 34 45 5非编码区非编码区非编码区非
40、编码区编码区编码区转录转录前体前体mRNAmRNA加工加工成熟成熟mRNAmRNA翻译翻译肽链肽链 真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构染色体上的基因首先转录出前染色体上的基因首先转录出前体体RNARNA，前体前体RNARNA经过剪接，经过剪接，形成成熟的形成成熟的mRNAmRNA，成熟的成熟的mRNAmRNA经核孔到达细胞质，与核经核孔到达细胞质，与核糖体结合，在糖体结合，在tRNAtRNA和和rRNArRNA的帮的帮助下翻译出肽链。助下翻译出肽链。让作为模板的让作为模板的mRNAmRNA中的中的“遗传密遗传密码码”是连续的，这有利于提高翻是连续的，这有利于提高翻译的速度。译的速度。S z
41、L w hS z L w h1919、下图是蛋白质合成的示意图，请根据图回答下面的问题。下图是蛋白质合成的示意图，请根据图回答下面的问题。（1 1）转录是在）转录是在中进行的，它是以中进行的，它是以为模板合成为模板合成的过的过程，翻译是在程，翻译是在 中进行的，它是以中进行的，它是以 为场所，以为场所，以为模板，为模板，以以为运载工具，合成具有一定为运载工具，合成具有一定顺序的蛋白质的过程。顺序的蛋白质的过程。（2 2）密码子是指）密码子是指 。（3 3）信使）信使RNARNA上的一段碱基序列是上的一段碱基序列是AUGCACUGGCGUUGAUGCACUGGCGUUG，则与之对应的，则与之对应
42、的DNADNA模模板链上的碱基序列是：板链上的碱基序列是：。细胞核细胞核DNADNA的一条链的一条链mRNAmRNA细胞质细胞质核糖体核糖体mRNAmRNAtRNAtRNA氨基酸氨基酸mRNAmRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基TACGTGACCGCAACTACGTGACCGCAAC练习练习S z L w hS z L w h四基因表达有关数量关系S z L w hS z L w hDNADNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译核糖体核糖体DNADNA蛋白质蛋白质3个碱基1个氨基酸编码mRNAmRNA基因的表达=转录+翻译S z L w hS z L w hDNA
43、翻翻 译译蛋白质蛋白质苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸肽键肽键DNA中碱基数中碱基数mRNA中碱基数中碱基数蛋白质中氨基酸数蛋白质中氨基酸数1个个3个个 6个个 肽键肽键ACTGGATCTACTGGATCTTGACCTAGATGACCTAGAmRNAACUGGAUCUACUGGAUCU转转 录录模板链模板链1.DNA碱基数mRNA碱基数蛋白质氨基酸数=_ 631S z L w hS z L w h2.不考虑终止密码子：合成n个氨基酸至少需要mRNA中3n个碱基，DNA中6n个碱基。说明：因为说明：因为DNA中中非基因片段非基因片段，不转录出不转录出mRNA；转录出的转录出的mRNA中中有终
44、止密码子，终止密码子不对应氨基酸有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上，所以实际上DNA上所含有上所含有的碱基数要大于的碱基数要大于6n。n6n3n3n3nDNAmRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译S z L w hS z L w hACUGGAUAG苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸 mRNA转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质DNAACTGGATAGTGACCTATC肽键模板链3.考虑终止密码子：合成n个氨基酸至少需要mRNA中3n+3个碱基，DNA中6n+6个碱基。终止密码子终止密码子n6n+63n+33n+33n+3S z L w hS z L w h 1DNA复制、转录、翻译分别形成复制、转
45、录、翻译分别形成 ADNA、RNA、蛋白质、蛋白质 BRNA、DNA、多肽、多肽 CRNA、DNA、核糖体、核糖体 DRNA、DNA、蛋白质、蛋白质A练习练习S z L w hS z L w h1.一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链 模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要 有碱基多少个（）A.300；600 B.900；1800 C.900；900 D.600；900B2.某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是()A198个 B199个 C200个 D201个B活学活用：S z L w hS z L w h 8 8、下图表示、下
46、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，
47、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
48、RNARNA信使信使RNARNA核孔核孔5 RNA5 RNA聚合酶聚合酶练习练习S z L w hS z L w h五中心法则（遗传信息传递法则）（遗传信息传递法则）S z L w hS z L w h五、中心法则五、中心法则DNADNA聚聚合合酶酶解旋解旋酶酶DNADNA聚合聚合酶酶RNARNA聚聚合合酶酶RNARNA聚聚合合酶酶核糖体核糖体DNADNAmRNAmRNA多肽链多肽链复制复制转录转录翻译翻译S z L w hS z L w h转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质DNA复制复制RNA五、中心法则五、中心法则1957年，克里克提出：年，克里克提出：遗传信息遗传信息可以从可以从DNA流向流向
49、DNA，即，即DNA的复制的复制；也可以从也可以从DNA流向流向RNA，进而流向蛋白质，进而流向蛋白质，即遗传信息的，即遗传信息的转录和翻译转录和翻译。1.遗传物质为DNA的生物：细胞生物、DNA病毒克里克克里克S z L w hS z L w h1965年，科学家在某种年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种病毒里发现了一种RNA复制酶复制酶，像，像DNA复复制酶能对制酶能对DNA进行复制一样，进行复制一样，RNA复制酶能对复制酶能对RNA进行复制进行复制。五、中心法则五、中心法则复制复制翻译翻译蛋白质蛋白质RNA2.含RNA复制酶的RNA病毒：烟草花叶病毒RNA蛋白质蛋白质外壳外壳TMVS
50、z L w hS z L w h转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质DNA复制复制RNA逆转录逆转录RNA1970年，科学家在致癌的年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了病毒中发现了逆转录酶逆转录酶，它能以，它能以RNA为为模板合成模板合成DNA。五、中心法则五、中心法则3.含逆转录酶的RNA病毒：HIV注意：注意：该过程需要病毒自己携带该过程需要病毒自己携带逆转录酶逆转录酶进入宿主；进入宿主；逆转逆转录的录的产物产物是是DNADNA片段片段，原料是脱氧核苷酸原料是脱氧核苷酸；逆转录的场所是逆转录的场所是细胞质！细胞质！S z L w hS z L w h复制复制转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质DNA复制复
