第1节
基因指导蛋白质的合成
第四章 基因的表达
现代遗传学认为：
生物的性状是由 控制的
性状是由 体现的
基因
蛋白质
DNA（基因）
蛋白质（性状）
？
主要在
细胞核
细胞质核糖体上
基因通过指导蛋白质合成来控制性状的过程，称为基因的表达。
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。而再加入从酵母菌中提取的RNA，则又能合成一定数量的蛋白质。
实验结果表明：
蛋白质的合成显然跟RNA有关
RNA扮演了什么角色
材料分析：
？
1.为什么RNA适于作为DNA的信使？
① RNA也是由基本单位——核苷酸组成，由核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能储存遗传信息。
② 在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”A-U，G-C。
③ 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。
2.RNA和DNA的区别
核糖核酸
脱氧核糖核酸
核糖核苷酸
脱氧（核糖）核苷酸
一般为单链
一般为双链
主要存在于细胞质中
主要存在于细胞核中
核糖、磷酸、
含氮碱基：
A、G、C、U
脱氧核糖、磷酸、
含氮碱基：
A、G、C、T
①信使RNA（简称mRNA)
功能：将DNA的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。
②转运RNA（简称tRNA)
种类：多种
功能：专一性（每种tRNA识别一种
氨基酸的密码子、转运一种氨基酸）
③核糖体RNA（简称rRNA）
组成核糖体的主要成分。
3、RNA的种类
一、遗传信息的转录
DNA的遗传信息是
　　　怎么传给ｍRNA的？
（1）定义：
一、遗传信息的转录
以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成mRNA的过程。
（3）条件：
模板：
DNA的一条链为模板
4种核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶
（4）产物：
单链的mRNA
（5）原则：
原料：
能量：
酶：
转录时基因中作模板的那条链
转录时基因中不作模板的那条链
模板链:
编码链:
（2）主要场所：
细胞核
（6）过程：DNA解开螺旋,以一条链为模板,按照A-U、T-A、C-G、G-C配对，在RNA聚合酶作用下合成mRNA，转录结束后， RNA聚合酶和mRNA脱落下来，DNA两条链重新恢复双螺旋。
细胞质
细胞核
mRNA通过核孔进入细胞质
DNA
1.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，从而保证了遗传的稳定性。
2.转录的RNA碱基序列和模板DNA单链的碱基序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（但DNA单链上的T换成U）。
思考和讨论
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。
3、比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
互补配对
基本相同（但DNA上的T换成RNA上的U）
练一练
DNA中的碱基和mRNA之间的碱基关系
DNA
mRNA
以2链为
模板转录
1
2
3
① 1链碱基数=2链碱基数=3链碱基数=1/2DNA碱基总数
② A1+T1 = T2+A2 = A3+U3 ；
G1+C1 = C2+G2 = G3+C3
③ （A1+T1）%（占1链的碱基比例）
=（A2+T2）%（占2链的碱基比例）
=（A3+U3）%（占3链的碱基比例）
=（A+T）% （占整个DNA分子中的碱基总数比例）
练习巩固
1、经分析某生物的一个核酸分子的碱基比率为A:G:T:C= 26:25:36:16，这种核酸是（ ）
A. 单链DNA B. 单链RNA
C. 双链DNA D. 双链RNA
A
2、在人体中，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共（ ）种 　
A．2　 　B．4　 　C．5　 D．6
C
3、已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（ ）
A、12 B、18 C、24 D、30
D
4、某DNA片段所转录的mRNA中U＝28%，A＝18%，则这个DNA片段中T和G分别占（ ）
46%,54% B.23%,27%
C.27%,23% D.46%,27%
B
转录得到的RNA仍是碱基序列，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的种类、数量和排列顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？
遗传信息、遗传密码、密码子、反密码子
二、遗传信息的翻译
1、 定义：在细胞质的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
一个碱基决定一个氨基酸只能决定
41＝4，不行
二个碱基决定一个氨基酸只能决定
42＝16，不行
三个碱基决定一个氨基酸能决定
43＝64，
足足有余
4种：
16种：
64种：
2、遗传密码：
遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。
把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基称为密码子。
3.共64种密码子，其中有3种终止密码子没有对应的氨基酸。
1.简并性：一种氨基
酸可能有两种以上
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生物性状的改变。
2.通用性:地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
密码子的特性：
能决定氨基酸的密码子只有61种。
b.一个密码子只和一种氨基酸相对应
a.一种氨基酸可能和多个密码子相对应
c.氨基酸的种类：
密码子:
决定氨基酸的密码子的种类：
20种
61种
注意：
64种
1.对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯氨酸－丝氨酸－赖氨酸－脯氨酸
2.通过这一事实可以想到：生物都具有相同的遗
传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在
本质上是统一的，等等。
P65 思考和讨论：
3. 从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，保证了生物遗传的相对稳定性；
从密码子的使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，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。
思考：游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
转运 RNA（tRNA)
a.每种tRNA只能识别
并转运一种氨基酸
b.每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
3.转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端
能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊
的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”互
补配对。
反密码子的种类：61种。
G
U
A
与mRNA上的密码子互补配对
反密码子
4.翻译的场所：
细胞质的核糖体
mRNA
游离的氨基酸
tRNA
遗传信息流动：
蛋白质
6.翻译时的碱基配对：
7.翻译的产物
5.翻译时的条件：
模板：
原料：
能量：
酶
ATP供能
直接产物:
多肽链
最终产物:
工具：
8.翻译过程
DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数
＝6n:3n:n=6:3:1
DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？
说明：因为DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
n
6n
3n
3n
3n
转录
翻译
DNA
mRNA
蛋白质
转录
翻译
转录、翻译与DNA复制的比较
基因表达的过程:
转录
翻译
1、遗传密码的组成是（ ）
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。
B
巩固练习
2、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
A
3、在遗传信息的转录和翻译过程中，起翻译者作用的是（ ）
A.核糖体RNA B.转运RNA
C.信使RNA D.氨基酸
B
4．一个DNA分子含有碱基60个，那么“翻译”后的一条多肽链中最多含有肽键 ( )
Ａ．10个　　 Ｂ．9个
Ｃ．30个　　 Ｄ．29个
5．一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链的模板信使RNA和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基多少个( )
Ａ．3000个和6000个 Ｂ．1000个和2000个
Ｃ．3000个和3000个 Ｄ．2000个和4000个
B
A