1、第四节 遗传信息的表达RNA和 蛋白质的合成DNADNAmRNAmRNA细胞质细胞质mRNAmRNA蛋白质蛋白质细胞核细胞核核糖体核糖体媒介？媒介？基因基因: :在在DNADNA上，含有遗上，含有遗传信息传信息蛋白质蛋白质: :体体现具体生现具体生命现象命现象核孔核孔1 1列举列举DNADNA的功能。的功能。2 2比较比较DNADNA与与RNARNA的异同。的异同。3 3概述遗传信息的转录和翻译的过程。概述遗传信息的转录和翻译的过程。4 4理解遗传密码和中心法则。理解遗传密码和中心法则。转录：转录：遗传信息由遗传信息由DNADNA传递到传递到RNARNA上的过程，转录上的过程，转录的结果是形成
2、的结果是形成RNARNA。DNADNARNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基单双链单双链分子大小分子大小脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A A、T T、G G、C C双链双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A A、U U、G G、C C单链单链很大很大比较小比较小DNADNA和和RNARNA的比较的比较一、转录一、转录（1 1）信使）信使RNA(mRNARNA(mRNA) )（2 2）核糖体）核糖体RNA(rRNA)RNA(rRNA)（3 3）转运）转运RNA(tRNARNA(tRNA) )传达传达DNADNA上的遗传信息，是合上的遗传信息，是合成蛋白质的直接模板成蛋白质的直
3、接模板组成核糖体的重要成分，是组成核糖体的重要成分，是核糖体行使其功能所必需的核糖体行使其功能所必需的把氨基酸运送到核糖体上，使把氨基酸运送到核糖体上，使之按照之按照mRNAmRNA的信息指令连接起的信息指令连接起来形成蛋白质来形成蛋白质1.RNA1.RNA的分类的分类tRNAtRNAmRNAmRNArRNArRNADNADNA的平面结构图的平面结构图A AG G T T A AC C A AA A A A T T T TC CA AT TG GT TT TT T A A模板链模板链编码链编码链2.2.转录的过程转录的过程以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNADNAD
4、NA游离的核苷酸游离的核苷酸A AG G T T A AC C A AA A A A T T U UU UG GG GA AC CU UG GC CU UG GA AU UA AG G T T A AC C A AA A A A T T A AG GC CU UG GA AC CG GG GU UU UU U DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AUAU；TATA；CGCG；GCGCRNA RNA 聚合酶聚合酶U UA AG GC CG GA AC CG GG GU UU U 组成组成RNARNA的核苷酸一个个连接起来的核苷酸一个个连接起来A AG G T T A AC
5、 C A AA A A A T T U UU UU UA AG G T T A AC C A AA A A A T T G GG GC CG GG GU UU UA AU UU UA AU UC C形成形成mRNAmRNA链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上RNARNADNADNAA AG G T T A AC C A AA A A A T T U UC CA AU UG GU UU UU UA AmRNAmRNA细胞溶胶细胞溶胶 细胞核细胞核 核孔核孔DNADNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成 转录得到的转录得到的mRNAmRNA仍是
6、碱基序列，而不是蛋白仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，质。那么，mRNAmRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质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？中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNAmRNA如何如何将遗传信息翻译成蛋白质呢？将遗传信息翻译成蛋白质呢？二、翻译二、翻译翻译翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸以游离在细胞质中的各种氨基酸以mRNAmRNA为模板为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。转运转运RNARNA是氨基酸的载体是氨基酸的载体核糖体是翻译的场所核糖体是翻译的场所U UC CA AU UG GA AU UU UA
7、AA AA AU U亮氨酸亮氨酸A AC CU U天冬氨天冬氨酸酸 核糖体核糖体mRNAmRNA与核糖体结合与核糖体结合翻译的过程翻译的过程U UC CA AU UG GA AU UU UA AA AA AU U亮氨酸亮氨酸A AC CU U天冬氨酸天冬氨酸A AU UG G异亮氨酸异亮氨酸tRNAtRNA与与mRNAmRNA互补配对，并通过互补配对，并通过tRNAtRNA将氨基酸转运将氨基酸转运到到mRNAmRNA上的相应位置上的相应位置U UC CA AU UG GA AU UU UA AA AA AU U 亮氨酸亮氨酸A AC CU U天冬氨酸天冬氨酸A AU UG G 异亮氨酸异亮氨酸
8、缩合缩合两个氨基酸分子缩合，形成肽键两个氨基酸分子缩合，形成肽键U UC CA AU UG GA AU UU UA AA AA AU U 亮氨酸亮氨酸A AC CU U天冬氨酸天冬氨酸A AU UG G 异亮氨酸异亮氨酸核糖体随着核糖体随着mRNAmRNA滑动，另一个滑动，另一个tRNAtRNA上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的碱基配对，前一个上的碱基配对，前一个tRNAtRNA离开，再去转运离开，再去转运新的氨基酸新的氨基酸肽键肽键U UC CA AU UG GA AU UU UA A 亮氨酸亮氨酸天冬氨酸天冬氨酸 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白
9、质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质（图示中为三肽）（图示中为三肽）图示为图示为一个一个mRNAmRNA分子分子可以相继结合可以相继结合多个核多个核糖体糖体，同时进行多条，同时进行多条肽链的合成，因此少肽链的合成，因此少量的量的mRNAmRNA分子就可迅分子就可迅速合成大量的蛋白质，速合成大量的蛋白质，翻译的效率非常高。翻译的效率非常高。多肽的合成方式多肽的合成方式【警示钟警示钟】转录、翻译过程中的两点认识误区转录、翻译过程中的两点认识误区(1)(1)不能认为原核生物的转录、翻译和真核生物的一不能认为原核生物的转录、翻译和真核生物的一样：真核生物的转录在细胞核内进行，翻译在细胞样：真核生物的
10、转录在细胞核内进行，翻译在细胞质中的核糖体上进行，两个过程不能同时进行；原质中的核糖体上进行，两个过程不能同时进行；原核生物的转录和翻译是同时进行的。核生物的转录和翻译是同时进行的。(2)(2)不能认为真核生物转录的场所仅是细胞核，在细不能认为真核生物转录的场所仅是细胞核，在细胞器中也存在转录的过程，如线粒体和叶绿体中。胞器中也存在转录的过程，如线粒体和叶绿体中。【例例】(2012(2012安徽高考安徽高考) )图示细胞内某些重要物图示细胞内某些重要物质的合成过程，该过程发生在质的合成过程，该过程发生在( )( )A.A.真核细胞内，一个真核细胞内，一个mRNAmRNA分子上结合多个核糖体同时
11、合分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链成多条肽链B.B.原核细胞内，转录促使原核细胞内，转录促使mRNAmRNA在核糖体上移动以便合成在核糖体上移动以便合成肽链肽链C.C.原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译D.D.真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译信息的翻译【思路点拨思路点拨】解答本题的关键点：解答本题的关键点：(1)(1)看清图中细胞内同时发生转录和翻译过程。看清图中细胞内同时发生转录和翻译过程。(2)(2)明确真核、原核细胞转录和翻译的具体场所。明确真核、原核细胞转录和
12、翻译的具体场所。【解析解析】选选C C。从图示可看出，细胞内正在发生基因。从图示可看出，细胞内正在发生基因的转录、翻译过程，二者同时发生，应是原核细胞的转录、翻译过程，二者同时发生，应是原核细胞内基因的表达。真核细胞内基因的转录和翻译是两内基因的表达。真核细胞内基因的转录和翻译是两个独立的过程，在细胞核内完成转录，个独立的过程，在细胞核内完成转录，mRNAmRNA经核孔经核孔到达细胞质后在核糖体上进行翻译，转录和翻译二到达细胞质后在核糖体上进行翻译，转录和翻译二者的时间、空间均不相同。无论是真核细胞还是原者的时间、空间均不相同。无论是真核细胞还是原核细胞中转录产生的核细胞中转录产生的mRNAm
13、RNA均能结合多个核糖体，同均能结合多个核糖体，同时合成多条多肽链。时合成多条多肽链。mRNAmRNA：碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序种类种类蛋白质：蛋白质： 氨基酸的数量氨基酸的数量氨基酸排列氨基酸排列顺序顺序氨基酸氨基酸种类种类决定决定决定决定决定决定4 4种种2020种种U UU UA AG GA AU UA AU UC CmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，4 43 3=64=64密码子：密码子：mRNAmRNA上决定上决定一种氨基酸一种氨基酸的三个相邻的三个相邻的碱基。的碱基。三、遗传密码三、遗传密码mRNAmRN
14、A上上的的遗遗传传密密码码遗传密码的特性：遗传密码的特性：1.1.有有3 3个终止密码，没有对应的氨基酸，所以在个终止密码，没有对应的氨基酸，所以在6464个遗个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有6161个。个。2.2.通用性：地球上几乎所有的生物都共用一套密码子。通用性：地球上几乎所有的生物都共用一套密码子。3.3.简并性：一种氨基酸有对应两种以上的密码子的情简并性：一种氨基酸有对应两种以上的密码子的情况况。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗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。传信息的改变。四、中心法则四、中心法则自然界
15、生物遗传物质是自然界生物遗传物质是DNADNA或或RNARNA。DNADNA转录转录RNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质包括细胞生物和以包括细胞生物和以DNADNA为遗传物质的病毒。为遗传物质的病毒。复制复制1.1.以以DNADNA为遗传物质的生物遗传信息传递为遗传物质的生物遗传信息传递DNADNA逆转录逆转录RNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质（2 2）如：鸟类劳氏肉瘤病毒、艾滋病病毒如：鸟类劳氏肉瘤病毒、艾滋病病毒转录转录RNARNA复制复制2.2.以以RNARNA为遗传物质的生物遗传信息传递为遗传物质的生物遗传信息传递RNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质（1 1）如：流感病毒、小儿麻痹症病毒、如：流
16、感病毒、小儿麻痹症病毒、SARSSARS病毒病毒复制复制转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录中心法则实质蕴涵着中心法则实质蕴涵着_和和_这两类生物大这两类生物大分子之间的相互分子之间的相互_和相互作用。和相互作用。核酸核酸蛋白质蛋白质联系联系 DNA DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则；物所遵循的法则； RNARNA复制和逆转录是某些病毒才会出现的，并且复制和逆转录是某些病毒才会出现的，并且只有寄生到寄主细胞中才能进行。只有寄生到寄主细胞中才能进行。复复制制复复制制五、基因的完整概念五、基因的完整概念1.
17、1.基因是遗传的一个基本功能单位，它在适当的环基因是遗传的一个基本功能单位，它在适当的环境条件下控制生物的性状。境条件下控制生物的性状。2.2.基因以一定的次序排列在染色体上。基因以一定的次序排列在染色体上。3.3.本质上，基因就是一段包含一个完整的遗传信息本质上，基因就是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片断，在大多数生物中是单位的有功能的核酸分子片断，在大多数生物中是一段一段DNADNA，而在，而在RNARNA病毒中则是一段病毒中则是一段RNARNA。主要在细胞核主要在细胞核模板：模板：DNADNA的一条链的一条链原料：原料：4 4种游离核糖核苷酸种游离核糖核苷酸能量：能量：
18、ATPATP酶：酶：RNARNA聚合酶等聚合酶等场所场所条件条件产物产物mRNAmRNA细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）模板：模板：mRNAmRNA原料：原料：2020种氨基酸种氨基酸能量：能量：ATPATP酶和酶和tRNAtRNA场所场所条件条件产物产物蛋白质（多肽）蛋白质（多肽）转录转录翻译翻译1.DNA1.DNA分子复制、转录以及翻译所需的原料依次分子复制、转录以及翻译所需的原料依次是是 ( ( ) )A A. .脱氧核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸脱氧核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸 B B. .脱氧核苷酸、脱氧核苷酸、核糖核糖核苷酸、蛋白质核苷酸、蛋白质C C. .核糖核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨
19、基酸核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸 D D. .脱氧核苷酸、脱氧核苷酸、核糖核糖核苷酸、氨基酸核苷酸、氨基酸D D2.2.有关蛋白质合成的叙述，不正确的是（有关蛋白质合成的叙述，不正确的是（ ）A.A.终止密码子不编码氨基酸终止密码子不编码氨基酸B.B.每种每种tRNAtRNA只转运一种氨基酸只转运一种氨基酸C.tRNAC.tRNA的密码子携带了氨基酸序列的遗传信息的密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D.D.核糖体可在核糖体可在mRNAmRNA上移动上移动【解析解析】选选C C。tRNAtRNA 上无密码子，不携带氨基酸序上无密码子，不携带氨基酸序列的遗传信息。列的遗传信息。3.3.叶绿体的叶绿体的
20、DNADNA能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成。下列叙述中错误的是的合成。下列叙述中错误的是( )( )A.A.叶绿体的叶绿体的DNADNA能够转录能够转录B.B.叶绿体的叶绿体的DNADNA是遗传物质是遗传物质C.C.叶绿体内存在核糖体叶绿体内存在核糖体D.D.叶绿体功能不受细胞核调控叶绿体功能不受细胞核调控【解析解析】选选D D。叶绿体的。叶绿体的DNADNA能指导自身小部分蛋白质能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内合成，因此叶绿体的在叶绿体内合成，因此叶绿体的DNADNA能够转录和翻译，能够转录和翻译，也是细胞质内的遗传物质。叶绿体功能受细胞核调控。也是细
21、胞质内的遗传物质。叶绿体功能受细胞核调控。4.4.已知已知AUGAUG、GUGGUG为起始密码，为起始密码，UAAUAA、UGAUGA、UAGUAG为终为终止密码。某原核生物的一条信使止密码。某原核生物的一条信使RNARNA碱基排列顺序碱基排列顺序如下：如下：A-U-U-C-G-A-U-G-A-C (46A-U-U-C-G-A-U-G-A-C (46个碱基个碱基) ) C-U-C-U-A-G-A-U-C-UC-U-C-U-A-G-A-U-C-U，此信使此信使RNARNA控制合成控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为的蛋白质含氨基酸的个数为（ ）A A. .2020个个 B B. .1818个个 C
22、C. .1616个个 D D. .1515个个B B5.(20145.(2014江苏高考江苏高考) )研究发现研究发现, ,人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒(HIV)(HIV)携带的携带的RNARNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则板。依据中心法则( (下图下图),),下列相关叙述错误的是下列相关叙述错误的是( ( ) )A.A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过环节环节B.B.侵染细胞时侵染细胞时, ,病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞C.C.通过形成的通过
23、形成的DNADNA可以整合到宿主细胞的染色体可以整合到宿主细胞的染色体DNADNA上上D.D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病艾滋病 B B6.6.观察下列模式图，回答问题：观察下列模式图，回答问题：（1 1）图甲所示过程是）图甲所示过程是_，主要场所是，主要场所是_，原料，原料是是_。链。链a a与链与链b b的关系是的关系是_。经甲过程遗传信息。经甲过程遗传信息由由_传递到了传递到了_。（2 2）图乙所示过程是）图乙所示过程是_，发生在，发生在_（细胞器）（细胞器）中，三个碱基称为一个中，三个碱基称为一个_，三个碱基，三个碱基称
24、为一个称为一个_。该过程需要酶、。该过程需要酶、_、_、_、核糖体、能量等条件。核糖体、能量等条件。（3 3）图中碱基、分别表示）图中碱基、分别表示_；若、；若、分别表示核苷酸，依次表示、分别表示核苷酸，依次表示_。答案：答案：（1 1）转录）转录 细胞核细胞核 四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸 互补互补 DNA RNADNA RNA（2 2）翻译）翻译 核糖体核糖体 密码子密码子 反密码子反密码子 模板（或模板（或mRNAmRNA） 原料（或原料（或2020种氨基酸）种氨基酸） 转运工具（或转运工具（或tRNAtRNA) )（3 3）尿嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤）尿嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤 尿嘧啶核尿嘧啶核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸苷酸不知道明天该做什么的人是不幸的。
