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。
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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
小飞守角制作
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
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
2、为什么RNA适于做DNA的信使呢？
小飞守角制作
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？
小飞守角制作
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
小飞守角制作
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
小飞守角制作