人教版必修2 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成

电影《侏罗纪公园》中恐龙复活的场景                                                                    

问题探讨： 1.你知道导演如何让恐龙复活的吗？ 2.利用已灭绝的恐龙DNA真的能让恐龙复活吗？

材料分析 科学家实验：1955年，有人分别用洋葱根尖和变形虫进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入RNA酶分解细胞质中的RNA,细胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵母菌中提取的RNA，则又能够合成一定数量的蛋白质。 实验结果表明： 蛋白质合成显然跟RNA有关

问题回顾： ①基因主要存在于细胞的哪个部分？ ②蛋白质合成的场所是什么？ 遗传信息是如何从细胞核传到核糖体，从而控制蛋白质合成的？

基因指导蛋白质的合成 主要在细胞核 通过RNA 在细胞质进行 RNA充当了两者之间信使。 问题：为什么RNA适于作DNA的信使？

1 2 3 4 5 O T 1 2 3 4 5 O U | H | OH 1 2 3 4 5 O G 1 2 3 4 5 O A | OH | H 1 2 3 4 5 O C 1 2 3 4 5 O G | OH | H 1 2 3 4 5 O C 1 2 3 4 5 O A | H | OH

三种RNA示意图 信使RNA： 遗传信息传递的媒介 转运RNA： 转运氨基酸的工具 核糖体RNA： 与蛋白质构成核糖体

DNA和RNA的比较 基本单位 五碳糖 含N碱基 空间结构 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 A、T、G、C A、U、G、C 双链 单链 1 2 原因： 1、它的基本结构与DNA很相似，也是由基本单位核苷酸组成。 2、 RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔进入细胞质

一、遗传信息的转录 DNA mRNA DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？

转录的过程 DNA（基因）的平面结构图 A G T C T C A G 解旋

转录的模板与原料 A G T C U U U C G A U A G G G C

转录的条件 A G T C RNA 聚合酶 U A U U G C G A G U C G

转录遵循的原则 A G T C U U U C G 配对 A U A G G G C

A G T C U U U C G A U A G G G C

A G T C A U U 依次连接 U C G U A G G G C

A G T C A U U G U C U A G G G C

A G T C A U U G U C U A G G G C

A G T C A U U G U U C A G G G C

A G T C A G U U A U U C A G G G C

A G T C A U U G U U A U C G G G C

A G T C A U U G U U A U C G G G C

A G T C A U U G U U A U C 释放 mRNA G G G C

mRNA在细胞核中合成 A G T C DNA A U U G U U A U C 细胞核 mRNA 核 孔 细胞质

mRNA通过核孔进入细胞质 A G T C 细胞核 U C A G mRNA U C A G mRNA 细胞质

模板链 T C A G 非模板链 模板链 A G T C U mRNA DNA　　mRNA

遗传信息流动： DNA mRNA （1）转录的定义：？ （2）转录的场所：？ 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。 （3）转录的模板：？ （4）转录的原料：？ （5）转录的条件：？ （6）转录时的碱基配对：？ （7）转录的产物：？ 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。 细胞核。 DNA分子的一条链。 四种核糖核苷酸。 模板、原料、ATP（能量）、酶。 A T C G DNA ─┴─┴─┴─┴─ ─┴─┴─┴─┴─ RNA U A G C 遗传信息流动： mRNA。 DNA　　mRNA

C G A T G C T A 按照碱基配对原则， 1、写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列， 2、写出b链对应的a链的碱基序列。 DNA双链片段 a链 b链 C G A T 信使RNA G C T A G C U A 比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。

思考与讨论 1、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？

细胞核 细胞核 两条母链 一条母链 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 碱基互补配对 碱基互补配对 ——DNA复制和转录的对比—— 对比项目 复制 转录 场所 模板 原料 产物 遵循原则 细胞核 细胞核 两条母链 一条母链 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 DNA分子(2个，相同) mRNA(1个) 碱基互补配对 碱基互补配对

mRNA通过核孔进入细胞质中，开始 了它的新的里程------ 翻译

二、遗传信息的翻译 问题情境 U C A G mRNA 转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸酸的种类数目和排列顺序呢？ mRNA如何将遗传信息翻译成蛋白质。 U C A G mRNA

RNA →蛋白质 RNA 四种碱基 蛋白质 20种氨基酸 A U C G 思考： mRNA的四种碱基如何决定20种氨基酸? 碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的?

1个碱基决定一个氨基酸， 只能决定4种 2个碱基决定一个氨基酸， 只能决定42＝16种 3个碱基决定一个氨基酸， 只能决定43＝64种 A C U G 氨基酸 A U C G 2个碱基决定一个氨基酸， 只能决定42＝16种 A C U G 氨基酸 A U C G U A C G 3个碱基决定一个氨基酸， 只能决定43＝64种 A C U G 氨基酸 4 (A.U.C.G)

第一个 字母 第二个字母 第三个 U C A G 苯 丙 氨 酸 丝 氨 酸 酪 氨 酸 半 胱 氨 酸 亮 氨 酸 终 止 色 氨 酸 丝 氨 酸 酪 氨 酸 半 胱 氨 酸 亮 氨 酸 终 止 色 氨 酸 脯 氨 酸 组 氨 酸 精 氨 酸 谷 氨 酰 胺 异 亮 氨 酸 苏 氨 酸 天 冬 酰 胺 丝 氨 酸 异 亮 氨酸 赖 氨 酸 甲 硫 氨 酸 （起 始） 缬 氨 酸 丙 氨 酸 天 冬 氨 酸 甘 氨 酸 谷 氨 酸 缬 氨 酸

氨基酸 A C G U mRNA 密码子 密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基

在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。 遗传密码的特性： 2、共64个遗传密码，其中有3个终止密码，没有对应的氨基酸。能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。 3、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。 1、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。 在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。

编码氨基酸的密码子有61种 AUG GUG UAA UAG UGA 起始密码子 终止密码子 缬氨酸 mRNA C A G U 甲硫氨酸 … … 氨基酸 氨基酸 氨基酸 … … 氨基酸

问题： mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ 亮氨酸 甲硫氨酸 异亮氨酸 A C G U 谷氨酸

tRNA 专一性： “搬运工” 每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 1、细胞中的tRNA有多少种？ 61种 反密码子 与mRNA上的密码子碱基互补配对

A C U 天门冬酰氨 U A C 甲硫氨酸 核糖体 A C G U U mRNA 与核糖体结合.

A C U 天门冬酰氨 U A C 甲硫氨酸 A C G U U tRNA 上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对 .

A U G 异亮氨酸 U A C 甲硫氨酸 A C U 天门冬酰氨 A C G U U tRNA 将氨基酸转运到 mRNA上的 相应位置 .

缩合 A U G 异亮氨酸 U A C 甲硫氨酸 A C U 天门冬酰氨 A C G U A C G U U 两个氨基酸分子脱水缩合

A C U A U G U A C A C G U A C G U U 甲硫氨酸 天门冬酰氨 异亮氨酸 核糖体随着 mRNA滑动. 另一个 tRNA 上的碱基与mRNA上的 密码子配对.

甲硫氨酸 A C U 天门冬酰氨 A U G 异亮氨酸 A C G U A C G U U 一个个氨基酸分子缩合成链状结构

甲硫氨酸 天门冬酰氨 A U G 异亮氨酸 C U A A C G U U tRNA离开，再去转运新的氨基酸

甲硫氨酸 天门冬酰氨 异亮氨酸 A C G U U 以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 .

一个mRNA分子同时结合多个核糖体 意义： 少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质

遗传信息流动： mRNA 蛋白质 1.翻译的概念： 课本P64 2.翻译的场所： 3.翻译时的模板： 4.翻译的原料： 5.肽链由各相邻的氨基酸通过 连接形成。 6.翻译的条件: 7.翻译时的碱基配对： 8.产物: 细胞质的核糖体 mRNA 游离的氨基酸 肽键 模板、原料、能量、酶、工具 A U C G mRNA ─┴─┴─┴─┴─ t RNA ─┴─┴─┴─ U A G 蛋白质(肽链) 遗传信息流动： mRNA 蛋白质

转录（有解旋） 翻译（无解旋） 阶段 项目 定义 场所 模板 遗传信息传递的方向 原料 产物 实质 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。 以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 细胞核 细胞质的核糖体 DNA的一条链 信使RNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 4种核糖核苷酸 氨基酸 信使RNA 一定氨基酸排列顺序的多肽 是遗传信息的转录 是遗传信息的表达

总结：基因指导蛋白质的合成 A G T C DNA G A U C mRNA 转 录 翻 译 蛋白质 缬氨酸 组氨酸 精氨酸

DNA→ DNA DNA→ RNA RNA→蛋白质 DNA RNA 蛋白质 翻译 转录 复制 复制 转录 翻译 时间 分裂间期 生长发育的整个过程 场所 细胞核 核糖体 模板 DNA两条母链 DNA的一条链 mRNA 原料 游离脱氧核苷酸4种 游离核糖核苷酸4种 氨基酸约20种 条件 模板、原料、能量、酶 配对 A-T、T-A A-U、T-A A-U、U-A 产物 两个相同的DNA 一个mRNA 多肽→蛋白质 信息传递 DNA→ DNA DNA→ RNA RNA→蛋白质 翻译 转录 复制 DNA RNA 蛋白质

课堂练习 1、遗传密码的组成是（ ） B A、由A、T、G、C四种碱基中任何三个做排列组合。 1、遗传密码的组成是（ ） B A、由A、T、G、C四种碱基中任何三个做排列组合。 B、由A、U、G、C四种碱基中任何三个做排列组合。 C、由A、T、G、C、U五种碱基中任何三个做排列组合。 D、由A、U、G、T四种碱基中任何三个做排列组合。

2、DNA决定RNA的性质是通过（ ） C A、信使RNA的密码 B、DNA特有的自我复制 C、碱基互补配对原则 D、转运RNA的媒介

3、已知某转运RNA的一端的三个碱基顺序是GAU，它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码是由 下列哪个转录来的（ ） A、GAT B、GAA C、GUA D、CTA

4、信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的（ ） D A、转运RNA中核苷酸的排列顺序 B、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 C、核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序 D、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序

5、在遗传信息的转录和翻译过程中，起翻译者作用的是（ ） 核糖体RNA 转运RNA 信使RNA 氨基酸 B

D 6、已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是（ ） A.12 B. 24 C. 18 D. 30 D