4.1基因的表达(转录和翻译)
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异亮 氨酸 甲硫 氨酸
天冬 氨酸
U A C C U A A U G G A U A U C
1 2
两个氨基酸分子脱水缩合
肽键
天冬 氨酸 异亮 氨酸
甲硫 氨酸
U A C C U A A U G G A U A U C
1 2
核糖体沿着 mRNA移动，另一个 tRNA上 的反密码子与mRNA上的密码子互补配对
2、转运RNA（tRNA）
3、核糖体RNA（rRNA）
DNA分子（双链）
RNA
（单链）
DNA与RNA的比较
DNA
基本单位
五碳糖 含N碱基 一般是单 双链？ 主要存在 部位
RNA
脱氧核苷酸（4种） 核糖核苷酸（4种） 脱氧核糖 A、T、C、G 双链 细胞核 核糖 A、U、C、G 单链 细胞核
（一）转录
DNA
转 录
A —C—T — G — G — A — T — C — T
T —Ｇ —Ａ —Ｃ — Ｃ — T — Ａ — Ｇ — A模板
mRNA 翻 A — Ｃ—Ｕ— Ｇ —Ｇ— A — Ｕ— Ｃ — U 译 蛋白质
苏氨酸
甘氨酸
丝氨酸
DNA（基因）碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数==
6： 3： 1
• 遗传信息： 一般指DNA分子中的脱氧核苷酸序列（碱基序列） • 密码子：
肽链合成后，脱离核糖体与mRNA的复 合物，然后被加工成具有特定结构和功能的 蛋白质。（核糖体-内质网-高尔基体）
转录、翻译与DNA复制的比较
DNA复制 场所 模板 产物
细胞核
转录
细胞核
翻译
细胞质 mRNA
DNA的 两条链 2个子代DNA 脱氧核苷酸
ATP
DNA的 一条链
1个mRNA
多肽链 氨基酸
1 2
以mRNA为模板形成有一定氨基酸顺序的多肽链；
mRNA 和多肽链被释放到细胞质中
甲硫 氨酸
天冬 氨酸
异亮 氨酸
A U G G A U A U C
基因的表达过程
二、遗传信息的翻译
翻译是一个快速的过程：
一个mRNA可以结合多个 核糖体；同时合成多条肽 链 少量mRNA就可以迅速合 成大量蛋白质
细胞核
A A T C A A T A G U U A G A U A U C
mRNA
核孔 细胞质
（二）翻译 U U A G A U A U C
mRNA
碱基序列 翻 蛋 白 质 译
氨基酸 序列
碱基与氨基酸之间的关系是怎样的呢？ 推测
组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，RNA含有4种 碱基（AGCU），4种碱基如何决定20种氨基酸? 1、如果1个碱基决定一个氨基酸 2、如果2个碱基决定一个氨基酸 3、如果3个碱基决定一个氨基酸 4、如果4个碱基决定一个氨基酸 4 × 1=4种 4 × 4=16种 4 × 4 × 4 =64种 256种
。 。 。
ACG (3)信使RNA最后三个碱基序列是 AAG
(2)DNA②链前三个碱基序列是
5、基因、遗传信息和密码子分别是指 ( ) ①信使RNA上核苷酸的排列顺序 ②基因中脱氧核苷酸的排列顺序 ③DNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基 ④信使RNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ⑤转运RNA上一端的3个碱基 ⑥有遗传效应的DNA片段 A．⑤①③ C．⑤①② B．⑥②④ D．⑥③④
核糖
RNA中的核糖核苷酸顺序也可以储存遗传信息， 适宜作DNA的信使。
为什么RNA适合作DNA的信使？ 1、结构相似，都可以储存遗传信息；
转录
2、RNA一般为单链结构，比DNA短，可通过 核孔，从细胞核转移到细胞质中。 3、主要分布在细胞核中，少量分布在线粒 体、叶绿体中。 ◆ RNA的种类： 1、信使RNA（mRNA）
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G
3,5-磷酸二酯键
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G U
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G U U
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
连接(RNA聚合酶)
游离核糖核 苷酸与DNA一 条链进行碱 基互补配对
释放
转录
转录的过程：转录发生在细胞核中 （一段DNA双链解旋）
转录
A A T C A A T A G T T A G A T A T C
只有一条链（模板链）作为模板
转录
A A T C A A T A G
G
原料：一个个游离的核糖核苷酸
转录
A A T C A A T A G U U A G U U A U C
G
碱基互补配对原则：
A-U
T-A
C-G（G-C）
非模板链
DNA
A—A—G—A—A—A—G—T— T T—T—C—T—T—T—C—A—A
模板链 mRNA
A—A— G—A—A—A— G — U— U
信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。
为什么RNA适合作DNA的信使呢？
一分子 磷酸 。 脱氧核苷酸 。 基本单位 ： 一分子 脱氧核糖 。 （4 种） 一分子 含氮碱基 （ 4 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
P 脱氧
DNA
• 全称：脱氧核糖核酸
种）
腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T
｛
1. 密码子 mRNA上 3 个 相邻 的碱基。 （1）密码子的定义： （2）密码子的位置：mRNA （3）密码子的种类： （3种） UAA、UAG、UGA 终止密码子： 起始密码子：（2种） AUG、GUG 普通密码子：（59种） 编码氨基酸的密码子 61 种 所有生物的密码子是 相同 的。 （4）密码子的特点：一种密码子决定 1 种氨基酸， 但一种氨基酸可以由 多 个密码子编码。
ATP
原料
能量
核糖核苷酸 ATP
（先合成肽链，然后在内质网、高尔基体加工成蛋白质）
总结：
基因表达的过程包括： ①转录 ②翻译
基因
①转录 (细胞核)
信使 ②翻译 蛋白质 RNA (细胞质) (体现性状)
决定 决定 特定的 遗传信息 密码子 （DNA碱基序列） （mRNA的碱基序列） 氨基酸序列
DNA（基因）碱基数、mRNA碱基数以及氨基酸 计 数之间的关系： 算
甲硫 氨酸
天冬 氨酸
异亮 氨酸
U A C
C U A
反密码子
U A G
甲硫 氨酸
天冬 氨酸
异亮 氨酸
核糖体
细胞质
A U G G A U A U C
mRNA
翻译的过程
mRNA与核糖体结合
甲硫 氨酸 天冬 氨酸
核糖体
A U G G A U A U C
tRNA上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对
4、下表是DNA分子遗传信息的表达过程。已知氨基酸及其对应的遗传密 码子如下组氨酸(CAC)、苏氨酸(ACG)、赖氨酸(AAG)、半胱氨酸(UGC)、 缬氨酸(GUG)、苯丙氨酸(UUC) ：
DNA
①
C
②
T
T
C
信使RNA 转运RNA A C G 氨基酸 缬氨酸 从左至右： (1)第一个氨基酸的名称是 半胱氨酸
至少要3个碱基决定1个氨基酸
实验证据
1961年，英国的克里克和同事用实验证明： mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，
每三个这样的碱基称作一个密码子。
密码子 密码子
密码子
A U G G C C U A G
mRNA
1967年，科学家将20种氨基酸的密码氨酸 天冬 氨酸
异亮 氨酸
C U A U A G A U G G A U A U C
1 2
一个个氨基酸分子脱水缩合成多肽 链
甲硫 氨酸
天冬 氨酸
异亮 氨酸
C U A U A G A U G G A U A U C
1 2
tRNA离开，再去转运新的氨基酸
甲硫 氨酸 天冬 氨酸 异亮 氨酸
U A G A U G G A U A U C
1、生物的性状或生命的主要功能由什么物质承担？
蛋白质
2、基因与性状之间是什么关系？
基因
控制
蛋白质
体现
性状
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状， 这个过程就是基因的表达。(P61)
第四章 基因的表达
4.1 基因指导蛋白质的合成
转录 信使 翻译 基因 蛋白质
（主要在细胞核）
？ RNA
（细胞质中的 核糖体）
转录
A A T C A A T A G
RNA 聚合酶
G
RNA聚合酶将核糖核苷酸连接起来（碱基互补配对原则）
RNA 聚合酶
A A T C A A T A G U U
G
RNA聚合酶沿着DNA移动
转录
A A T C A A T A G U U
（单向）
G
RNA聚合酶沿着DNA移动
转录
A A T C A A T A G U U A （单向）
。 。 。 。
含氮碱基
核糖
DNA分子中遗传信息储存在脱氧核苷酸排列顺序中。
一分子 磷酸 。 核糖核苷酸 。 基本单位 ： 一分子 核糖 。 （4 种） 一分子 含氮碱基 （ 4 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
P 含氮碱基
RNA
• 全称：核糖核酸
种）
腺嘌呤 A 。 鸟嘌呤 G 。 胞嘧啶 C 。 尿嘧啶 U 。
“搬运工”——tRNA的结构
一端是携带氨基酸部分
tRNA的特点：
一种tRNA只能识别转运 一种氨基酸，但一种氨基 酸可以由多种tRNA来转 运。
C
U
反密码子
A
另一端有3个碱基
(与密码子互补配对)
甲硫 氨酸
天冬 氨酸 氨基酸 转运 RNA （tRNA）
异亮 氨酸
U A C
C U A
U A G
氨基酸与转运RNA结合，这个过程要消耗能量。
1、概念： 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成 RNA的过程。 2、场所：主要是细胞核 3、产物: mRNA （线粒体、叶绿体）
4、基本条件： 4种核糖核苷酸 （1）模板 DNA的一条链 （2）原料： （3）酶 解旋酶、RNA聚合酶等 5、转录的过程 （4）能量：ATP
解旋
碱基互补配对
一段DNA双 链解开，碱 基得以暴露
遗传信息的传递
转录
A A T C A A T A G U U A G U U A
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G U U A U
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G U U A U C
G
核糖核苷酸一个一个连接起来 DNA RNA
区分：遗传信息、密码子、反密码 子（定位）
mRNA分子上相邻的三个碱基决定1个氨基酸，
这样的三个碱基叫做1个密码子。 • 反密码子：
tRNA分子一端的三个碱基，可以和mRNA上的
密码子互补配对，这三个碱基叫做反密码子。
1、一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该 多肽链模板的mRNA和基因中分别有碱基 3000 个 和 6000 个 2 、一段 mRNA 有 60 个碱基，其中 A 有 15 个， G 有 25 个，那么转录mRNA的DNA片段共有T和C多少个？ 60 3、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有21 个肽键的多肽，则合成这段多肽需要的tRNA个数以 及此mRNA分子至少含有的碱基个数依次为（ C ） A．63 21 B．66 22 C．22 66 D．21 66
天冬 氨酸
U A C C U A A U G G A U A U C
1 2
两个氨基酸分子脱水缩合
肽键
天冬 氨酸 异亮 氨酸
甲硫 氨酸
U A C C U A A U G G A U A U C
1 2
核糖体沿着 mRNA移动，另一个 tRNA上 的反密码子与mRNA上的密码子互补配对
2、转运RNA（tRNA）
3、核糖体RNA（rRNA）
DNA分子（双链）
RNA
（单链）
DNA与RNA的比较
DNA
基本单位
五碳糖 含N碱基 一般是单 双链？ 主要存在 部位
RNA
脱氧核苷酸（4种） 核糖核苷酸（4种） 脱氧核糖 A、T、C、G 双链 细胞核 核糖 A、U、C、G 单链 细胞核
（一）转录
DNA
转 录
A —C—T — G — G — A — T — C — T
T —Ｇ —Ａ —Ｃ — Ｃ — T — Ａ — Ｇ — A模板
mRNA 翻 A — Ｃ—Ｕ— Ｇ —Ｇ— A — Ｕ— Ｃ — U 译 蛋白质
苏氨酸
甘氨酸
丝氨酸
DNA（基因）碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数==
6： 3： 1
• 遗传信息： 一般指DNA分子中的脱氧核苷酸序列（碱基序列） • 密码子：
肽链合成后，脱离核糖体与mRNA的复 合物，然后被加工成具有特定结构和功能的 蛋白质。（核糖体-内质网-高尔基体）
转录、翻译与DNA复制的比较
DNA复制 场所 模板 产物
细胞核
转录
细胞核
翻译
细胞质 mRNA
DNA的 两条链 2个子代DNA 脱氧核苷酸
ATP
DNA的 一条链
1个mRNA
多肽链 氨基酸
1 2
以mRNA为模板形成有一定氨基酸顺序的多肽链；
mRNA 和多肽链被释放到细胞质中
甲硫 氨酸
天冬 氨酸
异亮 氨酸
A U G G A U A U C
基因的表达过程
二、遗传信息的翻译
翻译是一个快速的过程：
一个mRNA可以结合多个 核糖体；同时合成多条肽 链 少量mRNA就可以迅速合 成大量蛋白质
细胞核
A A T C A A T A G U U A G A U A U C
mRNA
核孔 细胞质
（二）翻译 U U A G A U A U C
mRNA
碱基序列 翻 蛋 白 质 译
氨基酸 序列
碱基与氨基酸之间的关系是怎样的呢？ 推测
组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，RNA含有4种 碱基（AGCU），4种碱基如何决定20种氨基酸? 1、如果1个碱基决定一个氨基酸 2、如果2个碱基决定一个氨基酸 3、如果3个碱基决定一个氨基酸 4、如果4个碱基决定一个氨基酸 4 × 1=4种 4 × 4=16种 4 × 4 × 4 =64种 256种
。 。 。
ACG (3)信使RNA最后三个碱基序列是 AAG
(2)DNA②链前三个碱基序列是
5、基因、遗传信息和密码子分别是指 ( ) ①信使RNA上核苷酸的排列顺序 ②基因中脱氧核苷酸的排列顺序 ③DNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基 ④信使RNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ⑤转运RNA上一端的3个碱基 ⑥有遗传效应的DNA片段 A．⑤①③ C．⑤①② B．⑥②④ D．⑥③④
核糖
RNA中的核糖核苷酸顺序也可以储存遗传信息， 适宜作DNA的信使。
为什么RNA适合作DNA的信使？ 1、结构相似，都可以储存遗传信息；
转录
2、RNA一般为单链结构，比DNA短，可通过 核孔，从细胞核转移到细胞质中。 3、主要分布在细胞核中，少量分布在线粒 体、叶绿体中。 ◆ RNA的种类： 1、信使RNA（mRNA）
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G
3,5-磷酸二酯键
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G U
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G U U
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
连接(RNA聚合酶)
游离核糖核 苷酸与DNA一 条链进行碱 基互补配对
释放
转录
转录的过程：转录发生在细胞核中 （一段DNA双链解旋）
转录
A A T C A A T A G T T A G A T A T C
只有一条链（模板链）作为模板
转录
A A T C A A T A G
G
原料：一个个游离的核糖核苷酸
转录
A A T C A A T A G U U A G U U A U C
G
碱基互补配对原则：
A-U
T-A
C-G（G-C）
非模板链
DNA
A—A—G—A—A—A—G—T— T T—T—C—T—T—T—C—A—A
模板链 mRNA
A—A— G—A—A—A— G — U— U
信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。
为什么RNA适合作DNA的信使呢？
一分子 磷酸 。 脱氧核苷酸 。 基本单位 ： 一分子 脱氧核糖 。 （4 种） 一分子 含氮碱基 （ 4 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
P 脱氧
DNA
• 全称：脱氧核糖核酸
种）
腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T
｛
1. 密码子 mRNA上 3 个 相邻 的碱基。 （1）密码子的定义： （2）密码子的位置：mRNA （3）密码子的种类： （3种） UAA、UAG、UGA 终止密码子： 起始密码子：（2种） AUG、GUG 普通密码子：（59种） 编码氨基酸的密码子 61 种 所有生物的密码子是 相同 的。 （4）密码子的特点：一种密码子决定 1 种氨基酸， 但一种氨基酸可以由 多 个密码子编码。
ATP
原料
能量
核糖核苷酸 ATP
（先合成肽链，然后在内质网、高尔基体加工成蛋白质）
总结：
基因表达的过程包括： ①转录 ②翻译
基因
①转录 (细胞核)
信使 ②翻译 蛋白质 RNA (细胞质) (体现性状)
决定 决定 特定的 遗传信息 密码子 （DNA碱基序列） （mRNA的碱基序列） 氨基酸序列
DNA（基因）碱基数、mRNA碱基数以及氨基酸 计 数之间的关系： 算
甲硫 氨酸
天冬 氨酸
异亮 氨酸
U A C
C U A
反密码子
U A G
甲硫 氨酸
天冬 氨酸
异亮 氨酸
核糖体
细胞质
A U G G A U A U C
mRNA
翻译的过程
mRNA与核糖体结合
甲硫 氨酸 天冬 氨酸
核糖体
A U G G A U A U C
tRNA上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对
4、下表是DNA分子遗传信息的表达过程。已知氨基酸及其对应的遗传密 码子如下组氨酸(CAC)、苏氨酸(ACG)、赖氨酸(AAG)、半胱氨酸(UGC)、 缬氨酸(GUG)、苯丙氨酸(UUC) ：
DNA
①
C
②
T
T
C
信使RNA 转运RNA A C G 氨基酸 缬氨酸 从左至右： (1)第一个氨基酸的名称是 半胱氨酸
至少要3个碱基决定1个氨基酸
实验证据
1961年，英国的克里克和同事用实验证明： mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，
每三个这样的碱基称作一个密码子。
密码子 密码子
密码子
A U G G C C U A G
mRNA
1967年，科学家将20种氨基酸的密码氨酸 天冬 氨酸
异亮 氨酸
C U A U A G A U G G A U A U C
1 2
一个个氨基酸分子脱水缩合成多肽 链
甲硫 氨酸
天冬 氨酸
异亮 氨酸
C U A U A G A U G G A U A U C
1 2
tRNA离开，再去转运新的氨基酸
甲硫 氨酸 天冬 氨酸 异亮 氨酸
U A G A U G G A U A U C
1、生物的性状或生命的主要功能由什么物质承担？
蛋白质
2、基因与性状之间是什么关系？
基因
控制
蛋白质
体现
性状
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状， 这个过程就是基因的表达。(P61)
第四章 基因的表达
4.1 基因指导蛋白质的合成
转录 信使 翻译 基因 蛋白质
（主要在细胞核）
？ RNA
（细胞质中的 核糖体）
转录
A A T C A A T A G
RNA 聚合酶
G
RNA聚合酶将核糖核苷酸连接起来（碱基互补配对原则）
RNA 聚合酶
A A T C A A T A G U U
G
RNA聚合酶沿着DNA移动
转录
A A T C A A T A G U U
（单向）
G
RNA聚合酶沿着DNA移动
转录
A A T C A A T A G U U A （单向）
。 。 。 。
含氮碱基
核糖
DNA分子中遗传信息储存在脱氧核苷酸排列顺序中。
一分子 磷酸 。 核糖核苷酸 。 基本单位 ： 一分子 核糖 。 （4 种） 一分子 含氮碱基 （ 4 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
P 含氮碱基
RNA
• 全称：核糖核酸
种）
腺嘌呤 A 。 鸟嘌呤 G 。 胞嘧啶 C 。 尿嘧啶 U 。
“搬运工”——tRNA的结构
一端是携带氨基酸部分
tRNA的特点：
一种tRNA只能识别转运 一种氨基酸，但一种氨基 酸可以由多种tRNA来转 运。
C
U
反密码子
A
另一端有3个碱基
(与密码子互补配对)
甲硫 氨酸
天冬 氨酸 氨基酸 转运 RNA （tRNA）
异亮 氨酸
U A C
C U A
U A G
氨基酸与转运RNA结合，这个过程要消耗能量。
1、概念： 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成 RNA的过程。 2、场所：主要是细胞核 3、产物: mRNA （线粒体、叶绿体）
4、基本条件： 4种核糖核苷酸 （1）模板 DNA的一条链 （2）原料： （3）酶 解旋酶、RNA聚合酶等 5、转录的过程 （4）能量：ATP
解旋
碱基互补配对
一段DNA双 链解开，碱 基得以暴露
遗传信息的传递
转录
A A T C A A T A G U U A G U U A
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G U U A U
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G U U A U C
G
核糖核苷酸一个一个连接起来 DNA RNA
区分：遗传信息、密码子、反密码 子（定位）
mRNA分子上相邻的三个碱基决定1个氨基酸，
这样的三个碱基叫做1个密码子。 • 反密码子：
tRNA分子一端的三个碱基，可以和mRNA上的
密码子互补配对，这三个碱基叫做反密码子。
1、一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该 多肽链模板的mRNA和基因中分别有碱基 3000 个 和 6000 个 2 、一段 mRNA 有 60 个碱基，其中 A 有 15 个， G 有 25 个，那么转录mRNA的DNA片段共有T和C多少个？ 60 3、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有21 个肽键的多肽，则合成这段多肽需要的tRNA个数以 及此mRNA分子至少含有的碱基个数依次为（ C ） A．63 21 B．66 22 C．22 66 D．21 66