基因指导蛋白质的合成
分析图解，研究以下内容：① 染色体与DNA的关系 ； ③DNA与基因的关系； ②基因与染色体的关系。
图2
图3
图1
DNA的基本功能
1、通过复制，在后代的传种接代中传递遗传信息
2、在后代的个体发育过程中，使遗传信息得以表达
遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序
遗传信息表达的结果是什么？
使得生物体表现出不同的性状。
生物体的性状是通过什么体现出来的？
蛋白质是生物体性状的体现者．
基因是控制生物性状的基本单位
基因通过指导蛋白质合成来体现生物性状
回忆几个问题：
①蛋白质合成的场所是什么？
②基因主要存在于细胞的哪个部分？
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？
想象空间
科学研究：
1955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质合成就停止，而如果再加进了从酵母中提取出来的RNA，则又可重新合成一定数量的蛋白质。
该实验我们能得到什么样的结论？
结 论

RNA与蛋白质合成有关
为什么RNA适于作DNA的信使呢?
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
脱氧核糖
核糖
磷酸
磷酸
DNA与RNA分子的比较
RNA有几种?
在人体内，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有（　　）
A．２种　　　　　B．３种　　
C．４种　　　　　D．５种
反馈评价：
Ｄ
基因控制蛋白质合成的过程，可分为两个步骤:
第一步是基因的遗传信息传递给mRNA，此步可称为“转录”；
第二步mRNA进入细胞质通过指导蛋白质合成来表达信息，此步可称为“翻译”。
转录
翻译
RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成的,这一过程叫做转录。
基因控制蛋白质的合成
DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的?
DNA的平面结构图
细胞核中
DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA
细胞核中
DNA与RNA的碱基互补配对：A——U； T——A； C——G； G—C
细胞核中
组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来
细胞核中
细胞核中
细胞核中
细胞核中
细胞核中
细胞核中
细胞核中
细胞核中
DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
mRNA
DNA
细胞核中
细胞质
细胞核
核孔
DNA
mRNA在细胞核中合成
细胞质
细胞核
mRNA通过核孔进入细胞质
（１）转录的定义：　　　　　　　　

（２）转录的场所：　　　　　　　　　　
（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）转录的结果：
在细胞核中以DNA的一条链为模板,按碱基互补配对原则原则，合成mRNA的过程
细胞核
DNA的一条链
四种核糖核苷酸
需要酶（解旋酶、RNA聚合酶等）和ATP
碱基互补配对原则
（A=U，G=C）
mRNA
细胞核
只解有遗传效应的片段
只有DNA的一条链
四种核糖核苷酸
DNA解旋酶、 RNA聚合酶
ATP
A-U G-C T-A C-G
mRNA
细胞核
完全解旋
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
DNA解旋酶、DNA聚合酶
ATP
A-T C-G T-A G-C
子代DNA
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？
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。
二、遗传信息的翻译
遗传学上把游离在细胞质中的各种氨基酸以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译。
碱基与氨基酸之间的对应关系
思
考
与
讨
论
DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的？
翻译:
4种碱基只能决定4种氨基酸，41=4。
二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，42=16。
三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种，43=64，足够有余。
如果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？
如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
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
密码子
mRNA上决定一种氨基酸的三个相邻的碱基
a、一个密码子只和一种氨基酸相对应
b、一种氨基酸可以和多个密码子相对应（密码的简并）
c、两个起始密码子：AUG、GUG
d、三个终止密码：UAA、UAG、UGA
思考：
当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？
不一定。
因为发生改变的碱基可能有以下两种情况：
1、该碱基位于DNA无效片段上；
2、该碱基改变后形成的密码子与原 来的密码子决定同一种氨基酸
思
考
与
讨
论
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。
1.AUG GAA GCA UGU CCG AGC AAG CCG
解决课文P65
2.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实
说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一。
3.从密码的简并性我们能认识到；如果密码子中的一个
碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（GAU→GAC都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化 。
思
考
与
讨
论
mRNA进入细胞质后,就与蛋白质的“装配机器”—核糖体结合起来,形成合成蛋白质的“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。
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？
生产产品的原料是什么呢？
tRNA——“搬运工”
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----核糖体”上？
一共有多少种tRNA?
反密码子
与密码子相互配对,转运的氨基酸由配对的密码子决定
每种tRNA只能识别并转运
一种特定的氨基酸!
决定氨基酸的密码子有61种,
所以tRNA 有61种
运载工具：转运 RNA（tRNA)
反密码子
*一种tRNA只能携带一种氨基酸
tRNA的一端运载着氨基酸
核糖体
mRNA 与核糖体结合
两个氨基酸分子缩合
缩合
甲硫氨酸
一个个氨基酸分子缩合成链状结构
甲硫氨酸
天冬氨酸
tRNA离开，再去转运下一个氨基酸
甲硫氨酸
天冬氨酸
以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的多肽链
甲硫氨酸
天冬氨酸
异亮氨酸
翻译的具体过程：
1.翻译的场所：
2.翻译时的模板：
3.翻译的原料：
4.翻译的条件:
5.翻译的工具:
6.翻译的产物:
核糖体
mRNA
游离的氨基酸
tRNA
蛋白质
酶，ATP、模板、原料
从基因的表达过程可以看出：
DNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中 的排列顺序，进而决定 的排列顺序，最终决定了 的结构和功能特异性。
核糖核苷酸/密码子
氨基酸
蛋白质
2、按图4-6所示的正在合成的肽链的氨基酸序列是:
甲硫氨酸—组氨酸—色氨酸—精氨酸—半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸
在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。
在细胞质中以信使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
含A、U、C、G的4种核糖核苷酸
合成蛋白质的20种氨基酸
信使RNA
有一定氨基酸排列顺序的多肽，进一步加工为蛋白质
是遗传信息的转录
是遗传信息的表达
A
A
A
C
U
A
G
C
组氨酸
DNA
（基因）
信息传递过程
蛋白质
(性状)
多肽链
mRNA
转录
翻译
脱氧核苷酸（碱基）排列顺序
核糖核苷酸（碱基）排列顺序
遗传信息
遗传密码
氨基酸 排列顺序
表现形式
折叠
盘曲
N
3N
6N
形成N个氨基酸至少需要DNA上多少个碱基？
转录
翻译
（遗传信息从 到 ）
（信息从 到 ）
基因的表达
DNA
mRNA
mRNA
蛋白质
中心法则
翻译
DNA RNA 蛋 白 质
（性状）
转录
复制
逆转录
复制
中心法则的意义：
1、对遗传信息的传递过程的概括
2、对遗传物质基本功能的概括
3、对生物遗传物质和性状关系以及传递途径的概括

基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的，你能否从基因的角度来解释下面的现象呢?
豌豆有圆粒和皱粒
白化病患者
豌豆的圆粒与皱粒：
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶不能正常合成
蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升高
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）
人的白化病
结论1：
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
结论2
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
囊性纤维病的病因图解
镰刀型细胞贫血症
谷氨酸
缬氨酸
正常
异常
1．分析镰刀型细胞贫血症病因
转录
翻译
翻译
转录
基因对性状的控制
控制酶的合成来控制代谢过程而控制性状。
控制蛋白质分子的结构而直接影响性状。
基因对性状的控制
基因 性状
结构蛋白 细胞结构
酶或激素 细胞代谢
间接控制作用
直接控制作用
以上都是单个基因对生物性状的控制事实上还存在多个基因共同控制一种性状的可能，如人的身高。
DNA除了存在于细胞核里还存在于细胞质的线粒体和叶绿体，所以就有细胞质基因，这些基因上的遗传病只能通过母亲遗传给后代
DNA
脱氧核苷酸序列
蛋白质
氨基酸序列
密码子
mRNA
核糖核苷酸序列
基因的表达
遗传信息
（基因）
（性状）
转录
翻译
细胞核内进行
细胞质内进行
信息流
基因对性状的控制
基因 性状
结构蛋白 细胞结构
酶或激素 细胞代谢
练习：选择题：
1、对一个基因的正确描述是：（ ）
A、是有遗传效应的染色体片段
B、其化学成分是碱基、核糖和磷酸
C、每个基因含有一个DNA分子
D、是决定生物性状的基本单位
2、“遗传信息”是指：（ ）
A、 基因的脱氧核苷酸排列顺序
B、DNA的碱基对排列顺序
C、信使RNA的核苷酸排列顺序
D、蛋白质的氨基酸排列顺序
3、“密码子”是指：（ ）
A、核酸上特定排列顺序的碱基
B、 DNA特定排列顺序的碱基
C、信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
D、转运RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
D
A
C
4、信使RNA的来源是：（ ）
A、由DNA转录而来 B、 由DNA翻译而来
C、由DNA转变而来 D、 由DNA复制而来
5、一个运转RNA的一端碱基为CGA，此运转RNA运载的氨基酸
是：( )
A、精氨酸(CGA) B、 丝氨酸(AGU)
C、 谷氨酸(GAG) D、 丙 氨酸(GCU)
6、DNA的主要功能是遗传信息的：（ ）
A、储存与分配 B、 转录与翻译
C、储存与释放 D、传递与表达
7、基因控制性状表现的主要途径是：（ ）
A、RNA 蛋白质 （性状）
B、 DNA 蛋白质（性状）
C、RNA DNA 蛋白质（性状）
D、DNA RNA 蛋白质（性状）
A
D
D
D
课堂巩固练习
1、在转录过程中，碱基互补配对原则是：
A与T配对，G与C配对 （ ）
2、遗传信息是指蛋白质中氨基酸的排列顺序
（ ）
3、在真核生物中，DNA的复制和转录主要
发生在细胞核内，翻译发生在细胞质内
（ ）
×
×
√
5、思考题
染色体、DNA和基因都与遗传有关，
你能概括地说出这三者之间的关系吗？
根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：
C
C
G
A
T
A
G C
C G
U
填空题：
1、下图示“中心法则”，请根据图回答：
（1）指出图中数码表示的过程名称：
1、_________ 2、__________ 3、__________ 4、___________ 5、
（2）图中箭头表示____________________
（3）指出下列过程进行的场所：
1、__________ 2、__________ 5、___________
（4）图示过程中，能体现碱基互补配对原则的数码是__________ ，配对的规 律是 ________________________________
复制
转录
逆转录
翻译
RNA复制
遗传信息的传递方向
细胞核
细胞核
核糖体
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5
A—T、C—G、A—U
2、一条多肽链中有氨基酸500个，则合成该多肽链的信使RNA至少有---------个
碱基，其基因中至少有---------------个碱基。
1500
3000
A
TACCGAGTATTC
甲硫氨酸-丙氨酸-组氨酸-赖氨酸
B
TACCCGAGTATT
甲硫氨酸-甘氨酸-丝氨酸
DNA的一条单链片段
DNA的一条单链片段
……
……
某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最多含有肽健的个数是 ( )
A．198个 B．398个
C．400个 D．798个
解题指导：
根据中心法则：Gene中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中的氨基酸数=6：3：1；因此，合成的蛋白质中的氨基酸数为1200*2/6=400个；又此蛋白质有两条肽链，所以其中含有的肽键数为400-2=398个。
B
在A、B、C、D四支试管内都加入一定量的水和ATP，都加入若干种酶，另外：
A．加入DNA、脱氧核苷酸
B．加入RNA、脱氧核苷酸
C．加入DNA、核糖核苷酸
D．加入RNA、核糖核苷酸
请根据实验结果回答下列问题：
(1)据分析，A、B管内产物相同，但A管内是_______过程；B管内是 过程。
(2)据分析，C、D管内产物相同，但C管内是_______过程；D管内是 过程。
(3)加入C管内DNA有60对碱基，那么，C管内产物中最多含有 个碱基，有密码子 个。
(4)B与A相比，必须有 酶。
DNA复制
逆转录
转录
RNA复制
60
20
逆转录
DNA RNA
不要仅想得到鱼，
而应学会打鱼的方法！
单击画面继续
豌豆的圆粒与皱粒：
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶不能正常合成
蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升高
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）