基因是怎样指导蛋白质合成的呢
基因指导蛋白质的合成耿文君
• 某蛋白质共含有20个氨基酸，控制合成该 蛋白质的基因，至少含有脱氧核苷酸 个
填表
比较 DNA中的 mRNA 碱基数、 中的 脱氧核 碱基 苷酸数 数
蛋白 质中 的氨 基酸 数
蛋白 质中 的肽 链数
蛋白 质中 的肽 键数
缩合 失去 的水 分子 数
数目 6n
3n
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基
tRNA一
端能携带 氨基酸，
？ 甲硫氨酸
另一端的
3个碱基
可以与 mRNA上
U AC
的密码子 互补配对，
反密码子
称为反密
码子。
AU G G A U A UC
mRNA
核糖体
密码子与反密码子 （1）密码子 特点：一 一种 种密 氨码 基子酸只可以决有定一1或种几氨种基密酸码子
比较项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮碱基 A T C G
AUCG
结构
多为双链结构 多为单链结构
主要存在部位 细胞核
细胞质
为什么RNA适合做DNA的信使呢？
RNA一般是_单___链，而且比 DNA 短，因此能够通过 __核__孔___，从_细__胞__核___转移到_细__胞__质___中。
问题探讨
电影《侏罗纪公园》中的恐龙
1）现在地球上还有恐龙这种动物吗？ 没有 2）利用已灭绝的生物的DNA分子，真的能够 使灭绝的生物复活吗？ 难以做到 因为从DNA到具有各种性状的生物体，需要 极其复杂的基因表达及调控过程。
1) DNA主要存在于哪里？细胞核 2) 合成蛋白质的场所又在哪里？细胞质中的核糖体
《基因指导蛋白质的合成》 讲义
《基因指导蛋白质的合成》讲义在生命的微观世界里，基因就像是一本神秘的“密码本”，而蛋白质则是根据这些密码合成出来的“执行者”。
那么，基因是如何指导蛋白质合成的呢？这就是我们今天要探讨的主题。
首先，我们来了解一下基因是什么。
基因是具有遗传效应的 DNA片段，它携带着决定生物体各种性状的遗传信息。
DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的双螺旋结构，就像一个长长的螺旋梯子。
基因要指导蛋白质的合成，需要经历两个重要的过程：转录和翻译。
转录，简单来说，就是以 DNA 的一条链为模板，合成 RNA 的过程。
为什么要先合成 RNA 呢？这是因为 DNA 一般存在于细胞核中，而蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体，DNA 无法直接到达细胞质。
所以，就需要一个“信使”来传递遗传信息，这个“信使”就是 RNA。
在转录过程中，RNA 聚合酶会与 DNA 上的特定区域结合，这个区域叫做启动子。
然后，RNA 聚合酶沿着 DNA 链移动，解开 DNA 双螺旋，并按照碱基互补配对原则，以 DNA 链为模板合成 RNA。
当遇到终止子时，转录结束，合成的 RNA 被释放出来。
这种 RNA 叫做信使RNA（mRNA），它携带了从 DNA 上“抄录”下来的遗传信息。
接下来是翻译过程。
翻译是指以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
这一过程是在核糖体上进行的。
那 mRNA 上的碱基序列是如何决定蛋白质中氨基酸的排列顺序的呢？这里就需要提到密码子。
密码子是 mRNA 上三个相邻的碱基，每一个密码子对应一种氨基酸。
但是要注意，除了决定氨基酸的密码子，还有终止密码子，它们不决定氨基酸，而是标志着翻译的结束。
在翻译过程中，tRNA 起着重要的作用。
tRNA 一端携带特定的氨基酸，另一端有三个碱基，叫做反密码子。
tRNA 上的反密码子可以与mRNA 上的密码子互补配对。
当 mRNA 与核糖体结合后，第一个携带氨基酸的 tRNA 与 mRNA的起始密码子结合，然后核糖体沿着 mRNA 移动，第二个 tRNA 带着相应的氨基酸与第二个密码子结合，前一个 tRNA 上的氨基酸与后一个 tRNA 上的氨基酸形成肽键，然后前一个 tRNA 离开核糖体，如此循环，直到核糖体遇到终止密码子，翻译结束。
笔记 基因指导蛋白质的合成
第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成一、遗传信息的转录1、定义：在细胞核中，以DNA双链中的一条为模板合成RNA的过程。
2、场所：主要在细胞核3、原料：核糖核苷酸4、模板：DNA分子的一条链5、产物：①信使RNA（mRNA），将基因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的；RNA ②转运RNA（tRNA），61种，三叶草结构，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；（单链）③核糖体RNA（rRNA），是核糖体中的RNA。
6、酶：RNA聚合酶7、过程（场所、模板、条件、原料、产物、去向等）二、遗传信息的翻译1、定义：在细胞质的核糖体上，氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2、场所：细胞质（核糖体）3、原料：氨基酸4、运输工具：转运RNA（tRNA）5、模板：信使RNA（mRNA）6、产物：多肽（或蛋白质）7、实质：将mRNA中的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。
8、密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。
（64种，其中决定氨基酸的有61种，终止密码有3 种）（1）简并性：一种氨基酸可以有多个密码子，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（2）通用性：几乎所有生物共用一套密码9、反密码子（61种）：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基四、1、一条mRNA可以相继结合多个核糖体，同时合成多条多肽，每一条多肽的氨基酸排序相同。
2、原核细胞的转录和翻译同时进行，场所相同；真核细胞先转录，后翻译，场所不同。
3、一种氨基酸有一种或多种密码子，由一种或多种tRNA转运。
4、遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的区分。
《基因指导蛋白质的合成》 讲义
《基因指导蛋白质的合成》讲义在我们的生命世界中，基因扮演着至关重要的角色。
它就像是生命的蓝图，指导着生物体的生长、发育和各种生命活动。
而基因指导蛋白质的合成，更是这一过程中的关键环节。
接下来，让我们一起深入了解基因是如何指导蛋白质合成的。
一、基因是什么基因是具有遗传效应的 DNA 片段。
DNA 是由脱氧核苷酸组成的大分子化合物，它像一个长长的链条，而基因就是这个链条上特定的一段。
基因携带着遗传信息，决定了生物体的各种特征和功能。
比如说，我们的眼睛颜色、身高、血型等，都与基因有着密切的关系。
二、蛋白质的重要性蛋白质是生命活动的主要承担者。
从细胞的结构到各种生理功能的实现，都离不开蛋白质。
蛋白质具有多种功能，比如催化化学反应（酶）、运输物质（血红蛋白运输氧气）、免疫防御（抗体）、构成肌肉和毛发等结构成分。
可以说，没有蛋白质，生命活动就无法正常进行。
三、基因如何指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成过程主要分为两个阶段：转录和翻译。
1、转录转录是指以 DNA 的一条链为模板，合成 RNA 的过程。
在细胞核中，DNA 双链解开，RNA 聚合酶结合到 DNA 上，按照碱基互补配对原则，将游离的核糖核苷酸连接起来，形成 RNA 链。
RNA 有三种类型：信使 RNA（mRNA）、转运 RNA（tRNA）和核糖体 RNA（rRNA）。
其中，mRNA 是携带遗传信息，从细胞核到细胞质中指导蛋白质合成的。
2、翻译翻译是指在细胞质中，以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
这一过程是在核糖体上进行的。
核糖体就像是一个“加工厂”，mRNA 则是“图纸”，tRNA 则是“搬运工”。
tRNA 一端携带特定的氨基酸，另一端具有三个碱基，称为反密码子。
反密码子与 mRNA 上的密码子互补配对，从而将氨基酸准确地运输到核糖体上，并按照 mRNA 上的密码子顺序，将氨基酸连接成多肽链。
多肽链经过进一步的折叠、修饰，最终形成具有特定空间结构和功能的蛋白质。
【高中生物】基因指导蛋白质的合成(第2课时) 高一生物同步备课课件(人教版2019必修2)
即时训练
6.每种密码子都有对应的反密码子。(× ) 7.细胞中能运输氨基酸的物质,其化学本质为蛋白质。(× ) 8. mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。(× ) 9.DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。(× ) 10.生命是物质、能量和信息的统一体。(√ )
➢即时训练
1.某生物的一个体细胞中有50个DNA分子，其中某个DNA分子含有3000
异亮氨编酸 码氨基酸的苏氨密酸 码子_天_冬_6酰_1_胺_种或__6_丝2_氨_酸种
U
异亮氨酸
A
异亮氨酸
苏氨酸
天冬酰胺
丝氨酸
C
苏氨酸
赖氨酸
精氨酸
A
甲硫氨酸（起始）
苏氨酸
赖氨酸
精氨酸
G
缬氨酸
丙氨酸
天冬氨酸
甘氨酸
U
缬氨酸
G
缬氨酸
丙氨酸
天冬氨酸
甘氨酸
C
丙氨酸
谷氨酸
甘氨酸
A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始）
丙氨酸
谷氨酸
甲
3 5’ E 位’ 点1 位点2
组 第3步：通过脱水缩合形成肽键，
3’ 5’
甲硫氨酸被转移到占据A位点的 tRNA上。
G UG
UAC AUGC AC UGGC GUUGC UGUC C UUAA
5’
起始
3’
密码子
二 遗传信息的翻译
7.遗传信息的翻译过程
第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，合成肽链。
(2)功能特点：
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
（3）反密码子
碱基配对 位于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。
基因指导蛋白质的合成
(3)转录和翻译过程中的碱基配对不是 A－T，而是 A－U。
(4)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定 氨基酸。
2.
3．下图为两种细胞中主要遗传信息的表达过程，据图分析下列叙述错误
的是
(5)若在体外研究miRNA的功能，需先提取拟南芥的DNA，图丙所示为 拟南芥的部分DNA，若对其进行体外扩增(PCR)共得到128个相同的 DNA片段，则至少要向试管中加入________个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
(6)在细胞分裂间期发生核DNA复制，该过程在分裂期很难进行，原因 是 ________________________________________________________ ________________。
(3)由miRNA的功能可推测，其调控基因表达的方式可能是使mRNA水 解，导致其______________；或者不影响靶RNA的稳定性，但可阻止 它们翻译成蛋白质，即发挥翻译抑制作用。
(4)图丙所示的DNA若部分碱基发生了变化，但其编码的氨________________________________ ________________。
________________________________________________________
________________
________________________________________________________ ________________。
5．microRNA(miRNA)是存在于动植物体内的大约由22个核苷酸组成的 短RNA，其虽然在细胞内不参与蛋白质的编码，但作为基因调控因子， 却影响了从发育到生理机能再到应激反应的大部分生物学过程。最近美 国加州大学的一个遗传研究小组以拟南芥为研究对象，发现了miRNA 对靶基因的抑制位置。如图为发生在拟南芥植株体内的相应变化，请回 答：
基因指导蛋白质的合成
4.1 基因指导蛋白质的合成（72张PPT）
DNA→RNA 转 录 图 解
DNA
方向
T
U
AT GC
TA
解旋 A U GC
C A
CG
复旋
TA
G
RNA
CG
聚合酶
DNA
mRNA
4.1 基因指导蛋白质的合成（72张PPT）
mRNA
转录：1.概念：以DNA一条链为模板，合成RNA的过程。 2.场所：主要在细胞核中 3.时间： 个体生长发育的整个过程 4.过程： 解旋 配对 连接 释放 模板：DNA的一条链
提示：①根据五碳糖不同；②根据含氮碱基不同； ③利用甲基绿吡罗红染液进行染色。④一般情况下， DNA双链嘌呤数和嘧啶数相等
4.1 基因指导蛋白质的合成（72张PPT）
4.1 基因指导蛋白质的合成（72张PPT）
即及时时突破练习
判断下列说法的正误 1. 若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为
DNA。 √ 2. 若核酸中存在A、T、C、G四种碱基，其中A≠T、 C≠G，则该核酸为单链DNA。√ 3. 若核酸中出现碱基C，则必为RNA。 ×
转录
时间 细胞分裂间期
生长发育过程
场所 主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体
解旋 完全解旋
只解有遗传效应片段
模板 DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
原料 四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
酶 解旋酶、 DNA聚合酶等 RNA聚合酶等
原则 A-T、 T—A、C—G 、 G—C
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
4.1 基因指导蛋白质的合成（72张PPT）
4.1 基因指导蛋白质的合成（72张PPT）
基因指导蛋白质的合成
基因指导蛋白质的合成引言DNA是所有生物体中负责遗传信息传递的分子。
它存储了细胞合成蛋白质所需的指导信息。
蛋白质是构成生物体的基本组成部分，其功能包括结构支持、催化化学反应以及信号传递等。
基因则是DNA 中的特定区域，编码着合成特定蛋白质所需的指令。
本文将阐述基因如何指导蛋白质的合成，以及这一过程中的关键步骤。
DNA的结构和功能DNA（脱氧核糖核酸）是由两条聚合物链组成的双螺旋结构。
每条链由磷酸、糖分子（脱氧核糖）、以及碱基组成。
碱基包括腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。
这四种碱基以互补配对形式存在：A与T配对，G与C配对。
这种互补配对使得DNA能够通过碱基对的组合方式存储和传递遗传信息。
DNA的遗传信息是通过基因来编码的。
基因是一段特定的DNA序列，其中包含了码段（coding sequence）和非码段（non-coding sequence）。
码段是编码蛋白质合成所需的指令，而非码段则包含一些调控元素，对蛋白质的合成和调节起重要作用。
基因的转录和剪接基因指导蛋白质的合成需要进行两个主要的过程：转录和翻译。
首先，转录将基因的信息从DNA复制到RNA上。
这一过程由酶类分子——RNA聚合酶负责完成。
RNA聚合酶通过与DNA互作用，识别起始信号并开始合成RNA链。
转录是在DNA的核苷酸序列上进行的，但过程中RNA链是单股的。
该链称为前体mRNA（pre-mRNA），它包含了来自基因DNA的编码区域（即码段）以及一些非编码区域（即非码段）。
这一前体mRNA需要经过剪接过程，以去除非编码区域并保留编码区域。
剪接是由一组特定的酶和剪接体系（spliceosome）协同完成的。
这样，成熟的mRNA分子就包含了蛋白质合成所需的指令。
翻译过程翻译是将mRNA上的信息转化为蛋白质的过程。
这一过程发生在细胞质中，由一组特殊的分子机器——核糖体负责。
核糖体是由RNA 和蛋白质组成的复合物，它能够解读mRNA上的密码子序列，将其翻译为特定的氨基酸序列。
4.1 基因指导蛋白质的合成课件-高一下学期生物人教版(2019)必修2
模拟活动
二、遗传信息的翻译
➢ 多聚核糖体
核糖体移动方向
在细胞质中，翻译是一个快速高效的过 程。通常，一个mRNA分子上可以相继结 合多个核糖体，同时进行多条肽链的合 成（如左图）。
因此，少量的mRNA分子就可以迅速合 成大量的蛋白质。
多聚核糖体上形成的多条肽链相同吗？
二、遗传信息的翻译
归纳小结
➢ 翻译的知识要点
边解旋边转录
一、遗传信息的转录
合作探究
探究一：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的 ？
学生活动一：利用贴图游戏模拟并讲解转录过程
要求:根据老师提供的双链DNA和产物mRNA，找 到相应的模板转录出相同mRNA。
一、遗传信息的转录
归纳小结
（三）转录的知识要点
1.定义：在 细胞核 中，以 DNA的一条链 模板合成 RNA 的过程。
课堂巩固练习
1、判断正误
(1)转录只发生在细胞核内
( ×)
(2)RNA是某些病毒的遗传物质 ( √ )
(3)遗传信息转录的产物只有mRNA ( × )
(4)转录是以DNA的完整的一条链为模板合成RNA的过程 (×) (5)tRNA由三个碱基构成 (× )
(6)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子 ( √ ) (7)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 ( ×)
小组讨论
探究一：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的 ？
（二）复制与转录的比较
场所 模板 原料
酶 产物 碱基配对方式 特点
复制 主要在细胞核 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸 解旋酶 DNA聚合酶 子代DNA
A—T C—G T—A G—C
半保留复制， 边解旋边复制
转录 主要在细胞核 DNA的一条链 四种核糖核苷酸 RNA聚合酶 mRNA、tRNA、rRNA A—U C—G T—A G—C
基因指导蛋白质的合成 高一生物(人教版2019必修2)
（2）多条肽链的氨基酸序列是否相同？ 正在合成的肽链
相同，因为其模板相同。
多聚核糖体现象
（3）翻译能够精确进行的原因是什么？ ①mRNA为翻译提供了精确的模板； ②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对， 保证了翻译能够准确地进行。
RNA聚合酶
4 释放
合成的mRNA从DNA链上释放。而 后，DNA双螺旋恢复。
遗传信通过RNA聚合酶以DNA的一条链为 模板合成的，这一过程叫作转录
2.时间： 个体生长发育的整个过程
3.场所： 细胞核（主要场所）
4.条件： 模板： 原料： 能量： 酶：
5.产物： RNA（三种RNA）
谷氨酰胺
精氨酸
A
亮氨酸
脯氨酸
谷氨酰胺
精氨酸
G
异亮氨酸
苏氨酸
天冬酰胺
丝氨酸
U
A
异终亮氨止酸密码子：苏氨酸、 天冬酰胺
丝氨酸__ 、____C
种类
甲硫氨异起酸亮（氨始起酸密始）码子：苏苏氨氨酸酸
（甲硫赖 赖氨 氨氨酸 酸 酸）、
精氨酸 精氨酸
A G
（ 种） 缬氨酸
丙_氨_酸_（缬天氨冬酸氨酸、甲硫氨甘氨酸酸 ）
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是_信__息__的__载__体_，蛋白质是 信息__的__表__达__产___物__，而A__T_P_为信息的流动提供能量，可见：
生命是_物__质___、_能__量___和__信__息___的统一体
中心法则 各种生物的遗传信息传递过程
生物种类
以DNA作为遗 传物质的生物
DNA(基因） 信使 蛋白质的合成
第1节基因指导蛋白质的合成
信使RNA
mRNA→蛋白质
含A、U、C、G的4种核 糖核苷酸
信使RNA
合成蛋白质的20种氨基 酸
有一定氨基酸排列顺序的多肽， 进一步加工为蛋白质
信 翻译 蛋白质 转录 DNA 息 mRNA (性状) 传 （基因） 递 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 过（碱基）排列 （碱基）排列 排列顺序 顺序 顺序 程
氨基酸序列
结论: 基因的碱基 信使RNA的碱基 氨基酸 = 6 3 1
练习
1. 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 ( B ) A．198个 B．199个 C．200个 D．201个
基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数 ＝ 6 ： 3 ： 1
tRNA——“搬运工”
天门冬 酰氨
每种tRNA只能识别并转运 一种特定的氨基酸!
C U A
反密码子
一共有多少种tRNA? 决定氨基酸的密码子有61种, 所以tRNA 有61种
转运RNA（tRNA）的结构和功能：
氨基酸
识别：碱基 互补配对
U A U
三个碱基
反密码子
U G C A U A C G C A U
C．5种 5种
B．4种 4种
D．8种 5种
2、细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的 结构层次是 （ D ） A．DNA→染色体→脱氧核苷酸→基因 B．染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因 C．DNA→染色体→基因→脱氧核苷酸 D．染色体→ DNA→基因→脱氧核苷酸
3、信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项决 定的 （ C ） 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．DNA分子中的脱氧核苷酸的排列顺序 D．核糖体RNA中核苷酸的排列顺序
基因指导蛋白质的合成
基因通过控制酶的合成来控 制代谢过程，进而控制生物 体的性状
（1）囊性纤维病的病因是什么？ （2）镰刀型细胞贫血症的病因是 什么？
思
考
囊性纤维病的病因图解 CFTR基因缺失 CFTR蛋白结构异常，导致功 能异常 患者支气管内黏液增多 黏液清除困难，细菌 繁殖，肺部感染
2、基因通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。
原料： 4 种核糖核苷酸
条件： RNA聚合酶、ATP
原则： 遵循碱基互补配对原则
A— U ; T— A ; G—C ; C— G
产物 DNA
mRNA
转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配
对原则合成RNA 的过程。
RNA是怎样把DNA的遗传信息翻译成蛋白质的？
电报密码
电报机
0130
0117
A A U
mRNA
C U A
UU A
GAU
一个转运RNA 只能携带一种特定的氨基酸！ 但 一种氨基酸可以由1种或几种tRNA携带
细胞中的转运RNA至少有
第22页
61
种！
5、过程
细胞质
U U A G A U A U C mRNA
第23页
-H2O
肽键
甲硫氨 酸
组氨酸
①
核糖体
②
G U G
U A C A U G C A C A U C C A C
例如：镰刀型细胞贫血症
基因通过控制蛋白质的结构 直接控制生物体的性状
知识小结
1. 通过控制酶的合成来控制代谢过程， 从而间接控制生物性状。
2. 通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。 DNA—蛋白质—性状的关系 DNA的多样性 决定 蛋白质的多样性 导致 生物界的多样性 表现形式 直接控制/间接控制 根本原因
4.1基因指导蛋白质的合成课件-2020-2021学年高一生物人教版（2019）必修2
(3)场所 主要在_细__胞__核_中
*实际上，DNA在哪里，转录就在哪里发生 (4)产物 RNA（三种RNA都是）
一、遗传信息的转录 3. 转录的基本过程
(5)过程 ①解旋
第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来； RNA聚合酶具有解旋效果
一、遗传信息的转录 3. 转录的基本过程
三、遗传信息的翻译 第1步 mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫
氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
3.
翻
第2步 携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
译
过
程
第3步 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。
三、遗传信息的翻译
3.
翻
译
第4步 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占
苯丙氨酸 U
U
U
UUU
注:①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。 ②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
密码子总数是 64 种 ，但通常决定氨基 酸的密码子是 61 种 ，__3__个是终止密 码子， 个起始密 码子。
原核生物中，起始密码子 有几个？ 特殊情况下能够决定氨基 酸的密码子最多有多少个？
DNA的一条链
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 T—A C—G G—C
A-U C—G T—A G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
基因指导蛋白质的合成
基因指导蛋白质的合成在生命的微观世界里，基因就像是一位神秘的导演，默默地指挥着一场极其复杂而又精彩的大戏——蛋白质的合成。
这一过程不仅关乎着生物体的生长、发育和各种生理功能的实现，更是生命延续和进化的关键所在。
要理解基因如何指导蛋白质的合成，我们首先得搞清楚基因和蛋白质分别是什么。
基因，简单来说，就是一段具有特定遗传信息的 DNA序列。
它就像是一本精心编写的“密码手册”，蕴含着生物体的各种遗传特征和指令。
而蛋白质呢，则是生命活动的直接执行者，从构成细胞结构到催化化学反应，从传递信号到抵御外敌入侵，几乎每一项生命活动都离不开蛋白质的参与。
那么，基因是怎样把它所携带的信息传递给蛋白质的呢？这就要提到一个重要的中间分子——RNA。
在细胞中，存在着三种主要的RNA，分别是信使 RNA（mRNA）、转运 RNA（tRNA）和核糖体 RNA （rRNA）。
基因指导蛋白质合成的第一步是转录。
在细胞核中，DNA 双链会解开，其中的一条链作为模板，在 RNA 聚合酶的作用下，按照碱基互补配对的原则，合成出一条与模板链互补的 RNA 链，这就是信使RNA（mRNA）。
这个过程就像是根据一份原始的蓝图复制出一份施工说明。
转录完成后，mRNA 会从细胞核中出来，进入细胞质。
接下来，就到了蛋白质合成的核心环节——翻译。
在细胞质中，存在着一种叫做核糖体的细胞器，它就像是一个蛋白质合成的“工厂”。
mRNA 会与核糖体结合，然后一个个的 tRNA 带着特定的氨基酸前来“报到”。
tRNA 分子的一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基，称为反密码子。
tRNA 上的反密码子会与 mRNA 上的密码子（三个相邻的碱基）进行互补配对。
比如，mRNA 上的密码子是 AUG，那么与之互补配对的 tRNA 上的反密码子就是 UAC，而这个 tRNA 携带的氨基酸通常是甲硫氨酸。
通过这种精确的配对，一个个氨基酸被按照 mRNA 上的密码子顺序连接起来，形成一条多肽链。
基因是怎样指导蛋白质合成的呢PPT教案
第第190页页/共/共3399页页
问题
DNA的遗传信息是怎样传 给mRNA的呢？
第110页/共39页
一 遗传信息的转录
在细胞核中，以DNA的一条链为模板， 按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程， 称为转录。通过转录合成的RNA称为信使 RNA(mRNA)。
第112页/共39页
DNA的转录过程
层次是[ D ]
A．DNA→染色体→脱氧核苷酸→基因 B．染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因 C．DNA→染色体→基因→脱氧核苷酸 D．染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
第2390页/共39页
小飞守角制作
3．下列哪一组物质是RNA的组成成分[ C ]
A．脱氧核糖核酸和磷酸 B．脱氧核糖、碱基和磷酸 C．核糖、碱基和磷酸 D．核糖、嘧啶和核酸
第278页/共39页
思考和讨论
1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息 的准确转录有什么意义？
转录和DNA复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对原 则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地 传递下去，从而保证了遗传地稳定性。
2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的 碱基序列有那些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列 有那些异同？
一种转运rna只能识别和转运一种氨基酸核糖体rnarrna核糖体的组成部分dnarnarnarnamrnarna聚合酶rna聚合mrnarna聚合细胞核主要dna上基因的一条链四种核糖核苷酸agcu需要酶和atp单链的mrna边解旋边转录碱基互补配对原则复制转录场所模板原料能量碱基配对产物细胞核细胞核完全解旋只解有遗传效应的片段dna的两条链只有dna的一条链4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸dna解旋酶dna聚rna聚合酶atpatp子代dnamrnacgaauucgta转录和dna复制都是以dna为模板并按碱基互补配对原则进行的碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去从而保证了遗传地稳定性
基因指导蛋白质合成的过程
密码子
密码子
密码子
G U G C A U C G A mRNA
P 65
A U G G A AG C A U G U C C G A G C A A G C C G 甲硫 谷 丙
半胱
脯
丝
赖
脯
遗传密码的特性：
1、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。 2、通用性：地球上 几乎所有的生物共 用一套密码子表。
mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系？ 4种
?
20种
a) 如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能 决定多少种氨基酸？ 4种 b)如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编 码多少种氨基酸？16种 c)一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基， 才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？
3个
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。
3、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。
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
tRNA
“搬运工”
1、细胞中的tRNA有多少种？ 61种 2、tRNA和氨基酸转运有何对应 关系？
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。 （用于和决定氨基酸的 密码子互补配对）
A G T C T C GA G DNA C A C G T A GCT
转 录 mRNA GU GCAU CGA
6n
翻 译
蛋白质
缬氨酸 组氨酸 精氨酸
n
蛋白质的氨基酸 排列顺序
小飞守角制作
G C T T G G A G T G C G C G A A C C T C A C G C
为什么基因能够指导蛋白质的合成
为什么基因能够指导蛋白质的合成为什么基因能够指导蛋白质的合成基因通过转录形成mRNA，mRNA上每三个相邻的碱基决定一个氨基酸，被称为密码子。
一共有64种搭配，其中三种为终止密码，使得mRNA的翻译停止。
mRNA 与核糖体结合后，核糖体在mRNA上移动，mRNA通过与tRNA(含有反密码子，也是三个碱基)的碱基互补配对，将游离的氨基酸(在tRNA上的羟基上)合成多肽链，经过内质网与高尔基体的加工，形成成熟的蛋白质。
基因如何指导蛋白质的合成基因的脱氧核苷酸，碱基排列顺序，蕴藏遗传信息。
通过转录合成蛋白质，由于是根据碱基互补配对原则，所以基因单链的脱氧核苷酸排列顺序就据定了脱氧核糖核苷酸的排列顺序，进而决定了密码子的组成，遗传密码。
于是以蛋白质为模版在翻译过程中决定了氨基酸的种类、数量、排列顺序，即基因通过转录、翻译决定了生物的遗传性状。
蛋白质与DNA的关系蛋白质与DNA的关系主要有：1、DNA指导蛋白质的合成，DNA可以通过转录和翻译过程来控制蛋白质的合成。
2、在真核生物细胞核中，DNA和蛋白质共同构成了染色体(或染色质);3、DNA的复制、表达等过程需要蛋白质的参与。
如何理解基因具有遗传效应可以理解为有段DNA能够控制生物性状，则这段DNA就是基因。
所谓遗传效应就是对蛋白质合成有直接或间接影响的能力，有遗传效应的DNA片段就是能够直接指导或间接调控蛋白质合成的碱基序列。
基因(遗传因子)是产生一条多肽链或功能RNA所需的全部核苷酸序列。
基因支持着生命的基本构造和性能，储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡等过程的全部信息。
环境和遗传的互相依赖，演绎着生命的繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。
基因决定什么基因(遗传因子)是具有遗传效应的DNA片段(部分病毒如烟草花叶病毒、HIV 的遗传物质是RNA)。
基因支持着生命的基本构造和性能。
储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡等过程的全部信息。
基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。
基因指导蛋白质合成的过程
正确折叠的蛋白质功能正常，错误折叠的蛋白质可能会引发疾病。
3 伴辅分子
一些蛋白质在折叠过程中需要伴辅分子的辅助。
基因指导蛋白质合成的过 程
基因指导蛋白质合成是一个复杂而精确的过程，涉及DNA的转录和RNA的翻译。 这个过程包括初始RNA的合成、mRNA的修饰、tRNA和rRNA的合成以及蛋白质 的合成。
转录：从DNA到RNA
1
启动子
在DNA上，RNA聚合酶与启动子结合，开始转录过程。
2
剪切和连接
在转录过程中，转录本会经历剪切和连接，形成成熟的mRNA。
3
甲基化修饰
在转录过程结束时，mRNA会经历甲基化修饰，增强稳定性和可识别性。
翻译：从RNA到蛋白质
准备阶段
tRNA与特定的氨基酸结合，形成tRNA-氨酸复合 物。
蛋白质合成
核糖体沿着mRNAHale Waihona Puke 动，逐个附加氨酸，最终合 成蛋白质。
起始子
mRNA与核糖体结合，tRNA-氨酸复合物与mRNA 匹配的起始子位点结合。
终止子
当核糖体读取到终止子时，蛋白质合成停止， 成品蛋白质释放。
初始RNA的合成和修饰
转录流程
在转录中，RNA聚合酶沿DNA模 板合成初始RNA。
加工和修饰
初始RNA会经历剪切、剪接、甲 基化等修饰过程，形成成熟的 mRNA。
修饰和编辑
成熟的mRNA可能会经历修饰和 编辑过程，改变其结构和功能。
tRNA和rRNA的合成
1
tRNA的合成
tRNA是通过转录tRNA基因并经历剪切、加工和修饰过程合成的。
2
rRNA的合成
rRNA是在核糖体内合成的，它扮演着核糖体的结构和功能重要角色。
【公开课】基因指导蛋白质的合成课件2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2
4.遗传信息的翻译
场所： 细胞质的核糖体上
“搬运工”： tRNA (转运RNA )
过程： （P66）
条件：
模板： mRNA 原料： 20种氨基酸
能量： ATP 酶
翻译的过程
细胞质 A U G C A C UGG
mRNA
第1步：
mRNA与核糖体结合。
核糖体
mRNA A U G C A C U G G
第2步：配对 游离的核糖核苷酸与DNA一条模板链上的碱 基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成
DNA
A A T C AA T AG
RNA 聚合酶
G
A——U；G——C；C——G； T——A
第3步：连接 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
RNA 聚合酶
A A T C AA T AG UU
2.场所： 细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
3.过程： 解旋、配对、连接、释放
DNA指导蛋白质合成的第一个过程
转录产物包括信使RNA，核糖体RNA，转运RNA
第1步：解旋：在RNA聚合酶（氢键）的作用
下，使DNA双链解开，碱基暴露
A A T C AA T AG T T A G T T AT C
需要解旋，但不需要解旋酶参与。因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。
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
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
G
半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸
精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸
丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸
甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸
第三个 碱基
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基因控制生物体的性状
指导
直接体现者
合成
蛋白质
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
基因是怎样指导蛋白质合成的呢？
1.DNA主要存在哪里？ 2.蛋白质在哪里合成？
DNA 指导 蛋白质的合成
主要在 细胞核
在细胞质(核 糖体)进行
问题：
通过RNA
1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中 进行的，两者如何联系起来的呢？zxxk
4．DNA分子的解旋发生在 过程中[ D ]
A．复制 B．转录 C．翻译 D．复制和转录
5．果蝇的遗传物质由 种核苷酸组成[ B ]
A．2
B．4
C．5
D．8
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6．一个DNA分子可以转录出多少种多少个
mRNA [ C ]
A．一种一个
B．一种多个
C．多种多个
D．无数种无数个
7．烟草、烟草花叶病毒、T2噬菌体中含有
G
A A T C AA T AG
RNA 聚合酶
G
A A T C AA T AG UU
G
A A T C AA T AG UU
G
A A T C AA T AG U UA
G
A A T C AA T AG U UA G
G
A A T C AA T AG U UA G U
G
A A T C AA T AG U UA G UU
转录的RNA碱基序列碱基序列和模板DNA单链的建基序 列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（但DNA单 链上的T换成U）。
1．构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位—
—核苷酸有多少种？碱基有多少种D？[ ]
A．2种 4种
B．4种 4种
C．5种 5种
D．8种 5种
2．细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构
脱氧核糖核酸
组成
C、H、O、N、P 核糖、磷酸、含氮碱基： （A、G、C、U）
C、H、O、N、P 脱氧核糖、磷酸、含氮碱 基（A、G、C、T）
基本单位 核糖核苷酸
脱氧（核糖）核苷酸
结构
一般为单链
一般为双链
存在部位 主要存在于细胞质中 主要存在于细胞核中
功能
传递遗传信息
携带遗传信息
RNA的种类和功能
G
A A T C AA T AG U UA G UU A
G
A A T C AA T AG U UA G UU AU
G
A A T C A A T AR聚N合GA U U A G U U A U酶 C
G
A A THale Waihona Puke C AA T AGRNA 聚合
U UA G UU AUC 酶
mRNA
G
转录
1 场所: 细胞核（主要） 2 模板: DNA上基因的一条链 3 原料: 四种核糖核苷酸(A、G、C、U） 4 条件: 需要酶和ATP 5 产物: 单链的mRNA 6 特点: 边解旋边转录 7 原则: 碱基互补配对原则
在细胞核中，以DNA的一条链为模板， 按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程， 称为转录。通过转录合成的RNA称为信使 RNA(mRNA)。
DNA的转录过程
DNA的平面结构图
A A T C AA T AG T T A G AT AT C
DNA模板链 A A T C AA T AG
游离的核糖核苷酸
层次是[ D ]
A．DNA→染色体→脱氧核苷酸→基因 B．染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因 C．DNA→染色体→基因→脱氧核苷酸 D．染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
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3．下列哪一组物质是RNA的组成成分[ C ]
A．脱氧核糖核酸和磷酸 B．脱氧核糖、碱基和磷酸 C．核糖、碱基和磷酸 D．核糖、嘧啶和核酸
2、为什么RNA适于做DNA的信使呢？
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为什么RNA适于作DNA的信 使？
⑴ RNA是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。 ⑵ 遵循碱基互补配对原则。 ⑶ RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从 细胞核转移到细胞质中。
核糖与脱氧核糖
RNA和DNA的区别
项目
RNA
DNA
名称
核糖核酸
信使RNA
作为DNA的信使，将DNA的遗传 信息转录下来，传递至细胞质中的核糖
（mRNA） 体上，控制蛋白质的合成。
转运RNA
氨基酸的运载工具。（一种转运
（tRNA） RNA只能识别和转运一种氨基酸）
核糖体RNA （rRNA）
核糖体的组成部分
问题
DNA的遗传信息是怎样传 给mRNA的呢？
一 遗传信息的转录
mRNA
思考和讨论
1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息 的准确转录有什么意义？
转录和DNA复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对原 则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地 传递下去，从而保证了遗传地稳定性。
2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的 碱基序列有那些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列 有那些异同？
基因 遗传物质的结构单位和功能单位
有遗传效应的DNA片段 控制生物性状
基因
肤色 眼皮单双 血型
在染色体上呈线性排列
基因b
基因d
基因a
基因c 间隔片段：不携带任何遗传信息
基因：带有特定的遗传信息
第 四 章 的 章 图
阅读章图中的文字和图解，你看懂了什么，产 生了哪些疑问？
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第四章 基因的表达
的物质，下列叙述正确的是[ D ]
A．核酸的种类依次是2、1、2
B．核苷酸的种类依次是8、5、4
C．五碳糖的种类依次是2、2、1
D．含N碱基的种类依次是5、4、4
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8．mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧 啶，则转录该mRNA的DNA分子上腺嘌
呤占碱基总数的[ C ]
A．50 % B．25 % C．30 % D．35 %
（A=U,T=A; G=C,C=G）
复制与转录的比较
场所 解旋 模板 原料
酶 能量 碱基配对 产物
复制
细胞核 完全解旋 DNA的两条链 4种脱氧核苷酸 DNA解旋酶、DNA聚 合酶
ATP
C－G、T－A
子代DNA
转录
细胞核 只解有遗传效应的片段
只有DNA的一条链
4种核糖核苷酸 RNA聚合酶 ATP
C－G、A－U
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