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電影《侏羅紀公園》中恐龍復活的場景
討論
電影中的科學家是如何使已滅絕的恐龍復活的？
第一節 基因指導蛋白質的合成
1.基因如何指導蛋白質的合成？
2.中心法則是如何描述遺傳信息的傳遞規律的？
3.幾乎所有生物共用同一套密碼子的基本事實，給我們什么啟示？
核糖體
DNA
蛋白質
核孔
實現核質之間頻繁的物質交換和信息交流
DNA(基因）
主要存在于細胞核中
蛋白質的合成
在細胞質中的核糖體上進行
信使
信使
1.DNA主要存在在哪里？
2.蛋白質在哪里合成的？
核糖體
DNA
蛋白質
信使
資料1： 1955年，戈德斯坦和普勞特觀察到放射性物質標記的RNA從細胞核轉移到細胞質。
資料2：1955年，布拉切特以洋蔥根尖和變形蟲為材料，用RNA酶分解細胞中的RNA，蛋白質的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白質又開始合成。
RNA充當了DNA的信使
一、RNA
1.RNA的全稱：
2.RNA的基本單位：
腺嘌呤核糖核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
尿嘧啶核糖核苷酸
鳥嘌呤核糖核苷酸
3.RNA與DNA的區別：
①組成部分 ②空間結構 ③分布位置
1、大腸桿菌的DNA與基因
一、RNA
(1)它也是由基本單位——核苷酸連接而成，由核糖、磷酸、堿基( C、G、A、U )共同組成核苷酸，它也能儲存遺傳信息。
(2)RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細胞核轉移到細胞質中。
(3)RNA與DNA的關系中，也遵循“堿基互補配對原則”；因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細胞質中。
4.RNA適于作DNA的信使的原因
5.RNA的種類及功能
①作為某些病毒的遺傳物質
②某些RNA具有催化作用（酶）
1、大腸桿菌的DNA與基因
練習
1.下列關于DNA和RNA的敘述，錯誤的是(　　)
A．原核細胞中既含有DNA也含有RNA
B．兩者的物質組成和空間結構有所不同
C．mRNA和tRNA都為單鏈且不含氫鍵
D．DNA分子的結構穩定性大于RNA分子
C
2.如圖所示過程中涉及的堿基種類和核苷酸種類分別是(　　)
A．6、2　　　B．5、6　　　C．5、8　　　D．8、2
B
二、遺傳信息的轉錄
5.過程：
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
RNA聚合酶
1 解旋
游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對，在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成。
新結合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。
4 釋放
3 連接
2 配對
二、遺傳信息的轉錄
★寫出以b鏈為模板轉錄形成的mRNA堿基序列
★寫出b鏈對應的a鏈的堿基序列
DNA雙鏈片段 a鏈
b鏈 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
(1)轉錄成的RNA的堿基序列，與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？
(2)轉錄時，DNA鏈完全解開么？ DNA的兩條鏈都可作為模板鏈么？
6.特點：
二、遺傳信息的轉錄
(3)轉錄是轉錄整個DNA么？
(4)一個DNA分子中某個基因轉錄時，其他基因是否一定也在進行轉錄？
7.原則：
8.結果：
二、遺傳信息的轉錄
DNA復制 轉錄
時間
場所 解旋
模板
原料
酶
配對方式
特點
方向
產物
意義
細胞分裂間期
生長發育過程
完全解旋
只解有遺傳效應片段（基因）
DNA的兩條鏈均為模板
DNA的一條鏈為模板
四種脫氧核苷酸
四種核糖核苷酸
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
半保留復制，邊解旋邊復制
邊解旋邊轉錄
2個子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續性
遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準備
主要在細胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體、質粒
新鏈從5’端-3’端延伸
新鏈從5’端-3’端延伸
DNA復制和轉錄的比較
練習
1.下圖表示細胞核中所完成的mRNA的形成過程示意圖，有關敘述正確的是(　　)
A．圖中RNA聚合酶的移動方向是從左向右
B．圖中RNA與a鏈堿基互補
C．圖示RNA—DNA雜交區域中DNA上的A與RNA上的T配對
D．DNA雙螺旋解開需要解旋酶的參與，同時消耗能量
A
練習
2.對于圖示，說法不正確的有(　　)
①表示DNA復制過程　 ②表示DNA轉錄過程?、蹐D中共有5種堿基?、軋D中共有8種核苷酸?、輬D中共有5種核苷酸?、迗D中的A均代表同一種核苷酸
A．①②③　　　 B．②③⑤
C．②③④ D．①⑤⑥
D
二、遺傳信息的轉錄
1.已知一段信使RNA上有12個A和G，該信使RNA上共有30個堿基，那么轉錄成信使RNA的這一段DNA分子中應有C和T（ ）
A、12 B、18 C、24 D、30
D
2.某DNA片段所轉錄的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，則個DNA片段中T%和G%分別占（ ）
A.46%,54% B.23%,27%
C.27%,23% D.46%,27%
B
蛋白質
mRNA
轉錄
（堿基）
（氨基酸）
DNA
翻譯
問題 1 ： mRNA 的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？
問題 2 ：游離在細胞質中的氨基酸是怎樣運送到核糖體的？
問題 3 ：遺傳信息的傳遞有什么規律？
三、遺傳信息的翻譯
1、mRNA 的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？
1954年，美籍理論物理學家伽莫夫（G·Gamow）數學推理
(1)如果一個堿基決定一種氨基酸：
41 = 4
(2)如果兩個堿基決定一種氨基酸：
A
AA
AU
AC
AG
U
UA
UU
UC
UG
C
CA
CU
CC
CG
G
GA
GU
GC
GG
4×4=16
三、遺傳信息的翻譯
三、遺傳信息的翻譯
(3)如果三個堿基決定一種氨基酸：
AA
AU
AC
AG
AUA
AUU
AUC
AUG
1、mRNA 的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？
4×4×4=64
三、遺傳信息的翻譯
1、mRNA 的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？
三、遺傳信息的翻譯
1、mRNA 的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？
三、遺傳信息的翻譯
密碼子
密碼子
密碼子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密碼子：mRNA上三個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基叫作1個密碼子
1、mRNA 的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？
三、遺傳信息的翻譯
表 4—1“21 種氨基酸的密碼子表”
終止密碼子： 、 、_____
種類 起始密碼子： （甲硫氨酸）、
（ 種） ______（纈氨酸、甲硫氨酸）
編碼氨基酸的密碼子_____種或_____種
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
61
UAG
62
特殊密碼子說明：
①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。
②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。
三、遺傳信息的翻譯
絕大多數氨基酸都有幾個密碼子。
2.密碼子的簡并性
3.密碼子的通用性
一種密碼子決定一種氨基酸。
1.密碼子的專一性
三、遺傳信息的翻譯
U A C
甲硫
tRNA
（轉運RNA）
氨基酸
反密碼子
密碼子
G
G
C
5’
3’
tRNA的形態和功能
單鏈RNA，三葉草形局部形成堿基對
結合氨基酸的部位
反密碼子
你能據此說出該tRNA轉運的氨基酸
丙氨酸
每種tRNA只能識別并轉運1種氨基酸，但1種氨基酸可由一或多種tRNA攜帶
2.游離在細胞質中的氨基酸是怎樣運送到核糖體的？
G
G
U
組氨酸
mRNA 與核糖體結合
位點1
位點2
C
A
U
甲硫氨酸
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
tRNA上的反密碼子與 mRNA上的密碼子互補配對
位點1
位點2
C
A
U
甲硫氨酸
G
G
U
組氨酸
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
C
A
U
甲硫氨酸
G
G
U
組氨酸
A
G
U
異亮氨酸
兩個氨基酸分子脫水縮合
肽鍵
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
C
A
U
C
A
U
甲硫氨酸
天門冬酰氨
A
G
U
異亮氨酸
C
C
C
A
C
G
U
G
A
U
U
A
tRNA離開后，可轉運新的氨基酸
C
A
U
甲硫氨酸
組氨酸
A
G
U
異亮氨酸
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
G
G
G
脯氨酸
G
G
U
A
U
G
G
G
U
A
U
G
A
G
U
U
C
C
C
三、遺傳信息的翻譯
同種生物的不同細胞中，由于基因的選擇性表達，mRNA的種類和數量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的種類一般沒有差異。
（7）同種生物的不同細胞中，mRNA、tRNA和rRNA的種類相同嗎？
細胞核中轉錄形成的RNA通過______進入細胞質中，穿過___層膜，_______消耗能量
核孔
0
需要
三、遺傳信息的翻譯
一個mRNA分子同時結合多個核糖體
生物學意義：
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質。
多聚核糖體：
注意：多個核糖體翻譯的是同一條mRNA，得到的是同一種多肽鏈。
如何加快翻譯的速度？
→多個核糖體同時進行翻譯
翻譯的方向
三、遺傳信息的翻譯
三、遺傳信息的翻譯
真核細胞、原核細胞基因表達差異
你從圖中看出了二者的區別嗎？
核基因先轉錄后翻譯
邊轉錄邊翻譯
為什么會是這樣呢？
原核生物沒有核膜，轉錄和翻譯可以發生在同一空間內，所以可以邊轉錄邊翻譯
三、遺傳信息的翻譯
轉錄和翻譯的比較
比較項目 轉錄 翻譯
場 所
模 板
酶
能 量 原 料
產 物
堿基配對
主要在細胞核
細胞質
DNA的一條鏈
mRNA
RNA聚合酶
多種酶
ATP
mRNA
多肽鏈
A-U T-A
G-C C-G
A-U U-A
G-C C-G
4種核糖核苷酸
氨基酸
三、遺傳信息的翻譯
A—C—U—G—G—A—U—C —U
蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸
mRNA
轉錄
翻譯
肽鏈
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽鍵 肽鍵
基因中的堿基數（雙鏈）︰mRNA中的堿基數︰合成蛋白質的氨基酸個數=_______
6︰3︰1
探究：基因中堿基數目、mRNA與蛋白質中氨基酸數目的關系
模板鏈
四、中心法則
轉錄
翻譯
蛋白質
DNA
復制
RNA
克里克
表示遺傳信息傳遞的法則
以DNA為遺傳物質的生物
⑴高度分化的細胞
⑵哺乳動物成熟的紅細胞
以RNA為遺傳物質的生物
復制
翻譯
蛋白質
RNA
轉錄
翻譯
蛋白質
DNA
復制
RNA
逆轉錄
復制
轉錄
翻譯
蛋白質
DNA
復制
RNA
逆轉錄
生命是______、______和_______的統一體
物質
能量
信息
轉錄
翻譯
蛋白質
DNA
復制
RNA
復制
翻譯
蛋白質
RNA
轉錄
翻譯
蛋白質
DNA
復制
RNA
逆轉錄
四、中心法則
四、中心法則
“三步法”判斷中心法則各過程
“一看”模板 “二看”原料 “三看”產物 生理過程
DNA 脫氧核苷酸 DNA DNA復制
核糖核苷酸 RNA 轉錄
RNA 脫氧核苷酸 DNA 逆轉錄
核糖核苷酸 RNA RNA復制
氨基酸 多肽鏈 翻譯
練習
（1）DNA轉錄形成的mRNA，與母鏈堿基的組成、排列順序都是相同的。（ ）
（2）一個密碼子只能對應一種氨基酸，一種氨基酸必然有多個密碼子。 （ ）
×
×
（3）密碼子決定了蛋白質的氨基酸種類以及翻譯的起始和終止。密碼子是指 （ ）
A. 基因上3個相鄰的堿基
B. DNA上3個相鄰的堿基
C. tRNA上3個相鄰的堿基
D. mRNA上3個相鄰的堿基
D
練習
C
練習
2.中心法則揭示了生物遺傳信息的流動過程(如圖)，請回答以下問題：
(1)細胞分裂間期發生的過程有________，分裂期發生的過程一般只有____。
(2)需要tRNA和核糖體同時參與的過程是____，能進行A—U，G—C配對的過程有________。
(3)a和b兩個過程發生的主要場所分別_______________，e、d過程發生在________細胞內。
(4)健康的人體內不會發生________過程，胰島細胞內可發生的過程為________
abc
c
c
bcde
宿主
細胞核、細胞核
de
bc

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