將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因（Bt抗蟲蛋白基因）轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出的棉花植株會產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白。轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)！為什么會這樣？
基因可以控制蛋白質(zhì)的合成，這個過程就是基因的表達；
那么，基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的呢？
基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成？
RNA是什么物質(zhì)？為什么RNA適于作DNA的信使呢？
與DNA相似的另一種核酸
RNA適于做DNA的信使的條件：①RNA也是由基本單位——核苷酸連接而成的，核苷酸也含有4種堿基，這使得RNA具備準確傳遞遺傳信息的可能；②RNA一般是單鏈比DNA短，能夠通過核孔轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。
①都是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 ②基本單位相同 ③都與翻譯過程有關(guān)
RNA聚合酶與編碼蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合，使DNA雙鏈解開，堿基暴露出來。
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(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。
合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)。
1. DNA雙鏈解開，堿基暴露
2. 游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對
3. 在RNA聚合酶的作用下，依次連接
4. mRNA釋放，DNA雙鏈恢復(fù)
形成 mRNA ，DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上
細胞核(主要)、葉綠體、線粒體
DNA的一條鏈（模板鏈）
A－U、T－AG－C、C－G
提醒：每次轉(zhuǎn)錄的只是DNA分子特定的片段（基因），該片段攜帶的遺傳信息能準確地傳遞給mRNA分子。
在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程叫作轉(zhuǎn)錄。
2.與DNA復(fù)制相比，轉(zhuǎn)錄所需要的原料和酶各有什么不同？
1.轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有那么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉(zhuǎn)錄有什么意義？
3、轉(zhuǎn)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？
A—T C—G T—A G—C
A—U G—C T—A C—G
mRNA、tRNA、rRNA
1.寫出以b鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的mRNA堿基序列2.寫出b鏈對應(yīng)的a鏈的堿基序列3.比較mRNA和b鏈，以及mRNA和a鏈的堿基序列的差異
按照堿基配對原則完成下列問題
游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。
1.如果1個堿基決定1個氨基酸，4種堿基能決定多少種氨基酸？2.如果2個堿基編碼一個氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？3.如果3個堿基編碼一個氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？
mRNA的堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系？
后來科學(xué)家又通過一步步的推測和實驗，證明了確實是mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，最終破解了64個遺傳密碼子。
mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基。
不決定氨基酸，不是密碼子
科學(xué)家沿著蛋白質(zhì)合成的思路，不斷改進實驗方法，終于破譯全部64個密碼子，并將64個密碼子編制成了表格。稱為密碼子表。
Translatin f genetic infrmatin
3種，UAA、UGA、UAG,不編碼氨基酸
2種，AUG、GUG，也編碼氨基酸
1、從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡并。你認為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？2、幾乎所有的生物體都共用上述密碼子。根據(jù)這一事實，你能想到什么？
（1）當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應(yīng)的氨基酸，在一定程度上保證了遺傳性狀的穩(wěn)定性；（2）當某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。
說明當今生物可能有著共同的起源，或生物在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。
密碼子的特點：專一性:一種密碼子只決定一種氨基酸；簡并性：絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性。通用性：幾乎所有的生物體都共用上述密碼子。
mRNA進入細胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機器”________結(jié)合起來，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”；
有了“生產(chǎn)線”，還要“工人”才能生產(chǎn)產(chǎn)品；
什么樣的專業(yè)“工人”才能勝任這項工作呢？
按照密碼子表將mRNA上的堿基序列翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列
難題二：氨基酸如何識別密碼子并被轉(zhuǎn)運到相應(yīng)位置？
轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)
“工人”必須要能解決這一難題
3．tRNA的形態(tài)和功能特點
RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形
每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸。
4．反密碼子（61種）
位于tRNA上，其實質(zhì)是與密碼子發(fā)生堿基互補配對的3個相鄰的堿基。
一種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸（專一性）；
一種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運
形成2個tRNA結(jié)合位點
攜帶甲硫氨酸的tRNA ，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1
攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方式進入位點2
甲硫氨酸與組氨基酸形成肽鍵，轉(zhuǎn)移到位點2
核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子
原占位點1的tRNA離開核糖體
原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2
直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成終止
Transcriptin f genetic infrmatin
第1步 mRNA進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA ，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1。
第2步 攜帶某個氨酸的tRNA以同樣的方式進入位點2 。
第3步 甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上。
圖中M表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸
第4步 核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，原占位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成
就這樣，隨著核糖體的移動，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止
組成細胞中蛋白質(zhì)的21種氨基酸
氨基酸脫水縮合所需要的酶
有一定氨基酸順序的肽鏈
A U C GmRNA ─┴─┴─┴─┴─ t RNA ─┴─┴─┴─┴─ U A G C
（4）由此圖判斷翻譯的方向（即核糖體移動的方向）
一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合___個核糖體，同時進行____條肽鏈的合成
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)
由于模板是同一段mRNA，所以圖示多個核糖體合成的肽鏈是相同的
由肽鏈_____→肽鏈_____的方向進行
真核生物DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較
解旋酶、DNA聚合酶等
A-T T-AG-C C-G
A-U T-A G-C C-G
A-U U-A G-C C-G
半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制
一個mRNA上結(jié)合多個核糖體提高翻譯效率
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(xù)性
表達遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀
A—C—U—G—G—A—U—C—U
蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸
A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A
肽鍵 肽鍵
（假設(shè)以B鏈為模板進行轉(zhuǎn)錄）
基因的表達過程中堿基與氨基酸的數(shù)量關(guān)系
基因中的堿基數(shù)：mRNA中的堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù) ＝
1957年，克里克率先提出遺傳信息傳遞的一般規(guī)律——中心法則。
遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA ，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。
隨著研究的深入，科學(xué)家對中心法則做出了補充。
在遺傳信息的流動過程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物，而ATP為信息的流動提供能量，可見，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。
不同生物的不同遺傳信息傳遞圖解
（1）以DNA為遺傳物質(zhì)的生物（原核生物、真核生物、DNA病毒）
（2）非逆轉(zhuǎn)錄RNA病毒，如煙草花葉病毒等
（3）逆轉(zhuǎn)錄RNA病毒（HIV病毒等）

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第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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