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1、遗传信息的转录和翻译（遗传信息的转录和翻译（11) RNA也是由核苷酸连接而成，也能携也是由核苷酸连接而成，也能携带遗传信息。带遗传信息。 RNA与与DNA的关系中，也遵循碱基的关系中，也遵循碱基互补配对原则。互补配对原则。 RNA一般为单链，比一般为单链，比DNA短，能通短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。过核孔，从细胞核转移到细胞质中。RNARNA的种类的种类信使信使 RNA(mRNA)RNA(mRNA)核糖体核糖体 RNA(rRNA)RNA(rRNA)转运转运 RNA(tRNA)RNA(tRNA)三叶草形三叶草形有臂有臂一端可携带氨基酸一端可携带氨基酸有环有环另一端有三个碱基另一端有
2、三个碱基mRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA分布分布部部位位常与核糖常与核糖体结合体结合细胞质中细胞质中与蛋白质结合形成核与蛋白质结合形成核糖体糖体特点特点带有从带有从DNADNA转录转录下来的遗下来的遗传信息传信息一端能与氨基酸结合，一端能与氨基酸结合，另一端有反密码子，另一端有反密码子，这些反密码子与这些反密码子与mRNAmRNA上的遗传密码子互相上的遗传密码子互相配对配对由核仁组织区的由核仁组织区的DNADNA转录而来，是核糖体转录而来，是核糖体的组成物质的组成物质功能功能翻译时作翻译时作模板模板翻译时作搬运氨基酸翻译时作搬运氨基酸的工具的工具它与多种蛋白质结合它与多种蛋白质
3、结合成核糖体，作为蛋白成核糖体，作为蛋白质生物合成的质生物合成的“装配装配机机”结构结构单链单链单链，常有部分碱基单链，常有部分碱基对形成三叶草结构对形成三叶草结构单链单链共同共同点点 都是转录产生；都是转录产生；基本单位相同基本单位相同都与翻译过程有关都与翻译过程有关二、转录二、转录细胞核（主要细胞核（主要)核糖核苷酸核糖核苷酸DNA的一条链的一条链mRNAATP、酶、酶GC、CG、TA、DNAmRNA转录转录解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶碱基互补配对的原则碱基互补配对的原则边解旋边转录边解旋边转录复制复制转录转录时间时间场所场所过程过程模板模板原料原料酶酶能量能量碱基配对碱基配对产物产
4、物细胞核细胞核细胞核细胞核完全解旋完全解旋局部解旋局部解旋DNA的两条链的两条链只有只有DNA的一条链的一条链4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶ATPATP子代子代DNARNAA-T T-A G-C C-GA-U T-A G-C C-G生长发育全过程生长发育全过程有丝分裂间期和减有丝分裂间期和减间期间期2、遗传密码、遗传密码(密码子密码子)：）概念：）概念：mRNAmRNA上决定一个氨基酸上决定一个氨基酸的三个相邻碱基的三个相邻碱基）种类：）种类：）特点：）特点： 通用性（所有生物）通用性（所有生物）简并性简并性密密码
5、码子子种种类类 起始密码子：起始密码子：2 2种，即种，即AUGAUG、GUGGUG， 也编也编码氨基酸码氨基酸 普通密码子：普通密码子：5959种，只编码氨基酸种，只编码氨基酸 6161种编码种编码氨基酸氨基酸 终止密码子：终止密码子：3 3种，即种，即UAAUAA、UGAUGA、UAGUAG，不编码，不编码氨基酸，只是终止信号氨基酸，只是终止信号 思考与讨论思考与讨论1、地球上几乎所有的生物生物体都共用同一套遗传、地球上几乎所有的生物生物体都共用同一套遗传密码，根据这一事实，你能想到什么？密码，根据这一事实，你能想到什么？生物都具有相同的遗传语言，所有生物都可能有共同生物都具有相同的遗传语
6、言，所有生物都可能有共同的起源或生命在本质上是一致的的起源或生命在本质上是一致的2、从密码子表可以看到，一种氨基酸可能有几个密、从密码子表可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码的简并。你认为密码的简并码子，这一现象称作密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？对生物体的生存发展有什么意义？从增强密码容错性的角度解释：当密码之中有一个碱基从增强密码容错性的角度解释：当密码之中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸；从密码子使改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸；从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时
7、，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度3 3、反密码子、反密码子A A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸3 3、反密码子：、反密码子：tRNAtRNA上能够与上能够与mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对的的3 3个相邻的碱基。个相邻的碱基。 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基。个相邻的碱基。1 1、一种、一种tRNAtRNA只能携带一种氨基酸吗只能携带一种氨基酸吗? ?2 2、一种氨基酸只能由一种、一种氨基酸只能由一种tRNAtRNA携带吗携带
8、吗? ? 对，一种对，一种tRNAtRNA只能携带一种氨基酸只能携带一种氨基酸 错，一种氨基酸可以由多种错，一种氨基酸可以由多种tRNAtRNA携带携带3 3、细胞中存在多少种、细胞中存在多少种tRNAtRNA？6161种种遗传信息、密码子和反密码子的区别遗传信息、密码子和反密码子的区别遗传信息遗传信息是指是指DNADNA分子中基因上的脱氧核苷酸分子中基因上的脱氧核苷酸( (碱基碱基) )的的排列顺序。排列顺序。密码子密码子是指信使是指信使RNARNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基上决定一个氨基酸的三个相邻碱基的排列顺序。的排列顺序。反密码子反密码子是指转运是指转运RNARNA上的一端的三个碱
9、基的排列顺序。上的一端的三个碱基的排列顺序。(1)(1)位置不同。位置不同。 遗传信息位于遗传信息位于DNADNA分子的基因上，密码子位于分子的基因上，密码子位于mRNA mRNA 上，反密码子位于上，反密码子位于tRNAtRNA上。这里要注意的是，上。这里要注意的是，DNADNA分子分子上并不是所有片段都代表着遗传信息，非基因上的脱氧上并不是所有片段都代表着遗传信息，非基因上的脱氧核苷酸的排列不含遗传信息。核苷酸的排列不含遗传信息。(2)(2)作用不同。作用不同。 遗传信息决定着遗传信息决定着mRNAmRNA上密码子的排序，密码子决上密码子的排序，密码子决定着氨基酸的种类，定着氨基酸的种类，
10、tRNA tRNA 上的反密码子则保证了上的反密码子则保证了 tRNA tRNA 准确地运载相应的氨基酸。准确地运载相应的氨基酸。 (3)(3)不同的生物个体具有不同的基因遗传信息，从不同的生物个体具有不同的基因遗传信息，从而转录成不同的而转录成不同的 mRNA mRNA，但由于生物个体共用一套，但由于生物个体共用一套密码子与反密码子，因此不同生物的密码子、反密密码子与反密码子，因此不同生物的密码子、反密码子和码子和tRNA tRNA 的种类是相同的。的种类是相同的。 ACGUG A UUAU A C甲硫氨酸甲硫氨酸AC U天冬氨天冬氨酸酸核糖体核糖体ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫
11、氨酸酸AC U天冬氨天冬氨酸酸AUG异亮氨酸异亮氨酸ACGUG A UUAU AC甲硫氨酸甲硫氨酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键ACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸U A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键ACGUG A UUAUAAACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸UAAACGUG A UUAU A C甲硫氨甲硫氨酸酸AC U天冬天冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸UAA翻译过程：（以课本的图解为例）翻译过程：（以课
12、本的图解为例）第一步：第一步：mRNAmRNA进入细胞质，与进入细胞质，与_结合。携带甲硫氨酸的结合。携带甲硫氨酸的tRNAtRNA通过与碱基通过与碱基AUGAUG互补配对，进入位点互补配对，进入位点1 1。第二步：携带组氨酸的第二步：携带组氨酸的_以同样的方式进入位点以同样的方式进入位点2 2。第三步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成第三步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成 而转移到占据而转移到占据位点位点2 2的的tRNAtRNA上。上。第四步：核糖体沿着第四步：核糖体沿着mRNAmRNA移动，读取下一个移动，读取下一个_，原占，原占据位点据位点 1 1的的tRNAtRNA离开核糖体，占据位点离开核糖体，
13、占据位点2 2的的tRNAtRNA进入位点进入位点1 1，一个新，一个新的携带氨基酸的的携带氨基酸的tRNA tRNA 进入位点进入位点2 2，继续肽链的合成。，继续肽链的合成。重复步骤二、三、四，直至核糖体读取到重复步骤二、三、四，直至核糖体读取到mRNAmRNA的的_。终止密码终止密码核糖体核糖体 tRNAtRNA 肽键肽键 密码子密码子 翻译小结翻译小结 定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNAmRNA为模为模 板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。原料：原料：_多种氨基酸多种氨基酸场所：场所：_过程：过程
14、：_细胞质中的核糖体细胞质中的核糖体起始、延伸、中止起始、延伸、中止模板：模板：_产物：产物：_遗传信息传递方向：遗传信息传递方向：_mRNAmRNA多肽链多肽链mRNAmRNAProPro归纳整合一、复制、转录、翻译的比较一、复制、转录、翻译的比较 复制复制转录转录翻译翻译时期时期细胞分裂的细胞分裂的间期间期在生长发育的连续过在生长发育的连续过程中程中在生长发育的连续在生长发育的连续过程中过程中场所场所细胞核、线细胞核、线粒体、叶绿粒体、叶绿体体细胞核、线粒体、叶细胞核、线粒体、叶绿体绿体细胞质中核糖体上细胞质中核糖体上模板模板以以DNADNA解旋解旋的两条链为的两条链为模板模板以以DNAD
15、NA解旋的一条链解旋的一条链为模板为模板以以mRNAmRNA为模板为模板原料原料4 4种脱氧核种脱氧核苷酸苷酸4 4种核糖核酸种核糖核酸2020种氨基酸种氨基酸条件条件酶、能量酶、能量酶、能量酶、能量酶、能量、酶、能量、tRNAtRNA碱基碱基配对配对方式方式A-T T-AA-T T-AC-G G-CC-G G-CA-U T-AA-U T-AC-G G-CC-G G-CA-U U-AA-U U-AC-G G-CC-G G-C遗传遗传信信息息传递传递方向方向DNADNADNADNADNARNADNARNARNARNA蛋白质蛋白质特点特点边解旋边边解旋边复制半保复制半保留复制留复制边解旋边转录，转
16、边解旋边转录，转录后的录后的DNADNA仍然保留仍然保留原来的双链结构原来的双链结构mRNAmRNA分子可被多个分子可被多个核糖体结合进行多核糖体结合进行多肽链的合成肽链的合成产物产物两个双链两个双链DNADNA分子分子1 1条单链的条单链的mRNAmRNA多肽或蛋白质多肽或蛋白质一个一个mRNA分子上结合多个核分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链糖体，同时合成多条肽链多聚核糖体的理解多聚核糖体的理解1 1概念：概念：1 1条条mRNAmRNA分子中同时连接多个核糖体的现象。分子中同时连接多个核糖体的现象。2 2翻译方向的判断：翻译方向的判断：依多聚核糖体上翻译出来的肽链长依多聚核糖体上翻译
17、出来的肽链长度进行判断。度进行判断。3 3意义：意义：经多聚核糖体合成的多条肽链最终相同，因此，经多聚核糖体合成的多条肽链最终相同，因此，在单位时间内可以合成大量的多肽，提高了翻译的速率。在单位时间内可以合成大量的多肽，提高了翻译的速率。 . . 下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是图判断，下列描述中正确的是( () )图中表示图中表示4 4条多肽链正在合成条多肽链正在合成转录尚未结束，翻转录尚未结束，翻译即已开始译即已开始多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译一个基因在短时间内可表达出多条多肽链一
18、个基因在短时间内可表达出多条多肽链A A B B C C D D答案：答案：B B四、中心法则四、中心法则转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制复制逆转录逆转录复制复制提出者：提出者：克里克克里克含含 义：义：遗传信息传递的规律遗传信息传递的规律转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质RNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质RNARNA逆转录逆转录思考思考1 1：中心法则中几个生理过程准确进行的原因是什么？：中心法则中几个生理过程准确进行的原因是什么？ 前者为后者的产生提供了一个精确模板。前者为后者的产生提供了一个精确模
19、板。 严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依据形成的。的模板为依据形成的。 2.RNA 2.RNA的自我复制和逆转录只发生在的自我复制和逆转录只发生在RNARNA病毒在宿主细胞病毒在宿主细胞内的增殖过程中。内的增殖过程中。逆转录过程必须有逆转录酶的参与。该酶在基因工程中常逆转录过程必须有逆转录酶的参与。该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。用于催化合成目的基因。(3)(3)中心法则与基因表达的关系中心法则与基因表达的关系DNADNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生
20、殖过程中。增殖或产生子代的生殖过程中。DNADNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。发生在个体发育的过程中。控制酪氨酸酶的控制酪氨酸酶的基因异常基因异常酪氨酸酶不能酪氨酸酶不能正常合成正常合成酪氨酸不能正常酪氨酸不能正常转化为黑色素转化为黑色素缺乏黑色素表现缺乏黑色素表现为白化病为白化病 基因通过控制基因通过控制 来控制代谢过程，进而来控制代谢过程，进而 . .控制生物体的控制生物体的_酶的合成酶的合成性状性状间接间接 基因还能通过控制蛋白质的基因还能通过控制蛋白质的_而而_ 控制生物体的控制生物体的_编码血红蛋白的编码血红蛋白的 基因中一个碱基对变化基因中一个碱基对变化血红蛋白的结构发生变化血红蛋白的结构发生变化红细胞成镰刀型红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血性状性状结构结构直接直接镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症2、基因型相同表现型、基因型相同表现型一定相同吗？一定相同吗？表现型表现型 = = 基因型基因型 + + 外界环境外界环境人的身高、血压、智力、长相、人的身高、血压、智力、长相、记忆力、性格、自尊、对社会的记忆力、性格、自尊、对社会的态度等态度等不一定不一定不一定不一定