DNA复制、转录、翻译动画

细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质的合成
基因
指导 以_____ RN 为媒介 A
蛋白质的合成
DNA,RNA 的主要区别
脱氧核苷酸 脱氧核糖
核糖核苷酸 核糖
ATCG
多为双链结构 细胞核
AUCG
多为单链结构 细胞质
信使 RNA(mRNA) RNA 的种类 核糖体 RNA(rRNA) 转运 RNA(tRNA)
转录翻译动 画
§ 4.1 基因指导蛋白质的合成
电 影 恐龙 ︽ 复侏 活罗 的纪 场公 景 园︾ 中
从恐龙化石中提取出恐龙 DNA ， 真的可以使恐龙复活吗？
基因指导蛋白质的合成 遗传效应 的_____ DN 片段； DNA 主要存 基因是有_________ A 细胞核 中，而蛋白质的合成是在 在于________ _______ 细胞质 中进行的。
8、某信使RNA中有碱基40个，其中C+U为15个，那么转 录 此RNA的DNA中G+A为 A．15 B．25 C．30 D．40
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
密码子与反密码子
亮氨酸
天冬氨酸
A A U
C U A
异亮氨酸
U A G
一种tRNA只能携带一种氨基酸? 一种氨基酸只能由一种tRNA携带?
甲硫氨酸
？
U A C
反密码子
A U G G A U A U C
mRNA
核糖体
反密码子 概念： 与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基 种类：
二、遗传信息的翻译
1.概念
游离在细胞质中的各种（约 20 种）氨基 酸就以mRNA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。

4、解链、解旋酶类
DNA解链酶
解开DNA双链 每个bp消耗2个ATP
与单链DNA结合,维持单
单DNA结合蛋 白(SSB）
链状态 (“镇纸”)
使其不受核酸酶水解，保 持完整性。
4、DNA拓扑异构酶
改变DNA分子构象，理顺DNA链，使复制能顺利进行。
拓扑异构酶Ⅰ 转轴酶
切断DNA双螺旋中的一 股，张力下降后封闭。
拓扑异构酶Ⅱ 旋转酶
切断DNA双链，使另一 双链经过此缺口，再封闭。
5、引发体
RNA引物的合成和复制的起始必需。
蛋白质 DnaA蛋白
结合到DNA双链复制起始部位
DnaB蛋白 引物酶
解链酶的作用 合成RNA引物
6、DNA连接酶
催化二段DNA链之间3’,5’ 磷酸二酯键的形
DNA互补链取代杂交链中的RNA，恢复双 螺旋结构。
5’
RNA链的延长
合成方向
3’
DNA
5 3
RNA
RNA聚合酶 核糖体
原核生物转录过程中的羽毛状现象
3、终止
RNA聚合酶到达终止位点，聚合反应停止。
分类： 依赖ρ因子（终止子）的转录终止 非依赖ρ因子的转录终止
释放RNA分子
RNA聚合 酶
遗传信息的传递
—DNA、RNA、蛋白质的生物合成
中心法则
复制
转录
翻译
复制 DNA
RNA
蛋白质
逆转录
第一节 DNA的生物合成 — DNA的复制
-概念： 以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的 过程。
-时期： 有丝分裂间期、减数第一次分裂间期
-场所： 细胞核(主要)、叶绿体、线粒体 -碱基互补配对原则： A＝T G≡C

核酸外切酶活性
?
5’ A G C T T C A G G A T A
3’
||||||| ||| |
3’ T C G A A G T C C T A G C G A C 5’
3 5 外切酶活性
辨认错配的碱基对，将其水解－校对
5 3 外切酶活性
切除引物或突变的DNA片段
真核生物的DNA聚合酶
DNA - pol 后随链合成 DNA - pol DNA修复
35 ’’
dCTP
DNA-pol DNA-poDl NA-pDolNA-pol
5
’
dGTP
dTTP
dATP
dATP dGTP
dCTP dTTP
（二）复制的 半不连续性
5
3
解链方向 ’
3
3
5 ’
5
领头链 ( leading strand )
顺着解链方向生成的子链，其复制是连续 进行的，所得到一条连续片段的子链。
引发体（primosome）
引物酶与其他和复制有关的蛋白质形成的复合 物。
DNA连接酶 ( DNA ligase )
连接DNA链 3- OH末端和相邻DNA链5- P 末端，使二者生成磷酸酯键 ，从而把两段相 邻的DNA链连接成完整的链。
ATP
OH P
DNA连接酶在DNA修复、重组、剪接中也起 连接缺口的作用。
功能：
复制终止时，染色体线性DNA末端确有 可能缩短，但通过端粒酶的作用，可以补 偿这种由除去引物引起的末端缩短。
telomerase
端粒酶与药物
hTR和hTERT 核酶 逆转录酶抑制剂 3-叠氮胸苷（AZT）
四、其他复制方式

10
mRNA上的碱基与氨基酸之 间的对应关系
组成蛋白质的氨基酸： 约20种 信使RNA的碱基种类：4种
4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定__4_种， 如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定_1_6_种，即
如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定_6_4_种即
11
实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一
则右图所示的tRNA所携带的氨基酸是 A．赖氨酸 B．丙氨酸 C．半胱氨酸 D．苏氨酸
18、下列对转运RNA的描述，正确的是 A.每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸 B.每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它 C.转运RNA能识别信使RNA上的密码子 D.转运RNA转运氨基酸到细胞核内
30
19、人体中具有生长激素基因和血红蛋白基因，两者 A. 分别存在于不同组织的细胞中 B．均在细胞分裂前期按照碱基互补配对原则复制 C. 均在细胞核内转录和翻译 D．转录的信使RNA上相同的密码子翻译成相同的氨基 酸
的
遗
传 密 码
一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可 由 多种 不同的密码子决定。
字
典
14
• 遗传密码的特性： • 1、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，
所以在64个遗传密码中，能决定氨基酸的 遗传密码子只有61个。 • 2、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码 子的情况 。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。
哪
一项作为实验材料
A.成熟的红细胞 B.成熟的白细胞
C.卵细胞
D.受精卵
27、翻译的过程不可能发生在 A.神经细胞 B.肝细胞 C.成熟的红细胞 D.脂肪细胞
28、1976年，美国H.Boyer教授首次将人的生长抑制素 释

G
RNA核苷酸一个一个连接起来。
16
A A T C AA T AG U UA G UU
G
RNA核苷酸一个一个连接起来。
17
A A T C AA T AG U UA G UU A
G
RNA核苷酸一个一个连接起来。
18
A A T C AA T AG U UA G UU AU
G
RNA核苷酸一个一个连接起来。
密码子
密码子
密码子
U U A GAU AUC mRNA
28
a、一种氨基酸可以 和多个密码子相对应 b、一个密码子只和 一种氨基酸相对应 c、三个终止密码： UAA、UAG、UGA
d、氨基酸的种类； 20种 密码子的种类：64种
29
思考和讨论：
1、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAU GCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？反推可以吗?
天冬 氨酸
异亮 氨酸
CU A UAG
反密码子
反密码子 31
细胞质
核糖体
U U A G AU AUC
32
5、mRNA 与核糖体结合。
亮氨酸
A AU U U A G AU AUC
转运RNA上的反密码子与信使RNA上的密码子相结合。
33
亮氨酸
天冬氨 酸
A AU CU A U U A G AU AUC
3
RNA的结构
1、RNA的化学结构——核糖核酸
①基本单位－核糖核苷酸
磷酸
核糖
｛ CGAU（(碱尿胞腺鸟嘧嘌基基啶呤)）
腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C
尿嘧啶U
核糖核苷酸
4
2、核苷酸的种类
A

外切酶切除） c、起始时以RNA作为引物 d、DNA的损伤修复系统
基因表达包括转录和翻译 两个过程，转录的起始是基
因表达的第一步，也是基因 表达调节的主要控制点

转录的概念
转录的概念和DNA的模板链和编码链
转录是在DNA的指导下的RNA聚合酶的催化下，按 照碱基配对的原则，以四种NTP为原料合成一条与模 板DNA互补的RNA的过程。RNA的转录从DNA模板的特 定位点开始，并在一定的位点终止。此转录区域为 一个转录单位。
（DNA聚合酶I 、II、III）、DNA连接酶 • 3. 模板 • 4. 引物 单链的DNA母链 寡核苷酸引物（RNA) 单链结合蛋白（SSB——维持模板
• 5. 其他蛋白质因子
处于单链状态，保护单链的完整）
DNA拓扑异构酶(解旋酶）
既能水解，又能打断碱基互补配对的氢键 打开超螺旋
DNA解链酶
3’ 5’
AACTGT
5’ 3’
ATATTA
－35序列 Sextama 框
－10序列 Pribnow框 核心酶结合位点
+1
转录起始点
全酶结合位点
②. 转录起始：转录起始不需要引物，加入的第一个
核苷三磷酸常是GTP或ATP。第一个核苷三磷酸一 旦掺入到转录起始点到合成几个核苷酸，σ亚基就会 被释放脱离核心酶。
启动子 模板链/无义链
终止子 5´ 3´
非信息区
DNA
3´ 5´
编码链/有义链/非模板链
• 转录的连续性
RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚
合酶的催化下，连续合成一段RNA链。
• 转录的单向性
• RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，

.
一、对DNA复制的推测
最早提出的DNA复制模型有三种；
1、全保留复制：新复制出的分子直接形成， 完全没有旧的部分；
亲代DNA
子代DNA
复制一次
.
2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半 是旧的；
复制一次
.
3、分散复制（弥散复制）：新复制的分子中 新旧都有，但分配是随机组合的；
复制一次
.
聚焦一：对DNA复制方式的探究
【小结】
假
（2）子代DNA可能的情况及 演绎推理 如何设计实验验证这种现象
说 演
绎
（3）通过实验进行验证
验证假设
.
聚焦二： DNA的复制过程
阅读p54，思考： DNA的复制过程如何？
①解旋 ②合成子链（配对、聚合） ③形成子代DNA
.
.
DNA分子复制的过程
①解旋：在解旋酶的作用下，双链螺旋的DNA打开氢键，
【解析】
(1)求出该DNA分子中共含有多少个脱氧核糖核苷酸：
200/20%=1000(个)
(2)求出该DNA分子中含有多少个胞嘧啶脱氧核糖核
苷酸：［1000-(200×2)］/2=300(个)
(3)求出复制4次需多少个胞嘧啶脱氧核苷酸：
（24－1）×300=4500(个)
.
能力提升
以含有31P标志的大肠杆 菌放入32P的培养液中，培养2 代。离心结果如右：
酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等
5、复制过程：解旋→合成互补子链→形成子代DNA
6、复制特点（1）边解旋边复制 （2）半保留复制
7、准确复制原因 ①DNA双链提供精确的模板
②碱基互补配对原则
8、复制的生物学意义：保持了遗传信息的连续性

解开双螺旋
引物酶
是RNA聚合酶，合成一段RNA引物
引物酶催化合成短链RNA引物分子
3
5
引物
3
5
引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。
DNA的半不连续复制
引物RNA
3
前导链 (leading strand)
5 3
解链方向
后随/滞后链 (lagging strand)
冈崎片段 (okazaki fragment
起始点 未复制DNA 起始点
复制叉的推进
起始点 单向复制
复制叉
起始点 双向复制
环状 DNA复制时 所形成的θ结构
复制叉 复制叉
真核细胞DNA多个起点复制（5′
→3 ′)
起 点
起 点
起 点
起 点
起 点
起 点
复制起始点、复制子与复制叉（动画演示）
DNA的半不连续复制
两条子链的合成方向都是5′→3′
1. DNA聚合酶Ⅲ把新生链的第一个脱氧核苷酸 加到引物的3′—OH上，开始新生链的合成过程
切除引物
DNA聚合酶的活性
• 5′至3′的聚合活性
5′→ 3′方向——链的延伸
• 核酸外切酶活性
5′→ 3′外切酶活性——切除引物 3′→ 5′外切酶活性——校对功能
需要引物
参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3′ 端自由羟基（3′-OH）的RNA作为引物(primer) ， 才能开始聚合子代DNA链。 RNA引物的大小，在原核生物中通常为50~ 100个 核苷酸，在真核生物中约为10个核苷酸。RNA引 物的碱基顺序，与其模板DNA的碱基顺序相配对
7、真核生物复制（端粒酶）
DNA的半保留复制

第20页
生物 必修二 遗传与进化
解析 根据碱基互补配对原则，从题图中②的碱基组成可以 确定 β 链是转录模板；蓝藻属于原核生物，没有细胞核，A 项错 误。RNA 包括 mRNA(题图中②)、tRNA(题图中③)和 rRNA(核 糖体 RNA)，B 项错误。题图中②→③是翻译过程，在核糖体上 进行，CtRNA，D 项错误。
第15页
生物 必修二 遗传与进化
一个 mRNA 分子有 m 个碱基，其中 G＋C 有 n 个；由
该 mRNA 合成的蛋白质有两条肽链。则其模板 DNA 分子的 A＋
T 数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是( D )
A．m、m/3－1
B．m、m/3－2
C．2(m－n)、m/3－1
D．2(m－n)、m/3－2
生物 必修二 遗传与进化
重难点专项突破5 DNA的复制、 转录与翻译
第1页
生物 必修二 遗传与进化
1．DNA 复制、转录和翻译的比较(以真核生物为例)
(1)区别
项目 时间 场所 模板 原料
条件
DNA 复制
转录
翻译
有丝分裂前的间期和减 个体生长发育的整个过程
数分裂前的间期
主要在细胞核
主要在细胞核
核糖体
【解析】 由题图可知，物质 1 是翻译的模板，即 mRNA； 物质 2 为核糖体上合成的多肽链；结构 1 为核糖体。mRNA 上决 定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫作一个密码子，反密码子是位 于 tRNA 上相邻的三个碱基，A 项错误；翻译过程需要 mRNA 作为模板，tRNA 作为转运氨基酸的工具，rRNA 是核糖体的组 成成分，核糖体是翻译的场所，B 项正确；从题图可以看出，每 个核糖体都能独立完成一条多肽链的合成，C 项错误；从肽链的 长度可知，翻译的方向是从左向右，最后在 UAA(终止密码子) 处停止翻译，D 项错误。

DNA复制
解 旋 酶
AT GC CG TA CG CG GC
解 旋 酶
CG GC
解 旋 酶
CG GC
解 旋 酶
CG GC
解 旋 酶
CG GC
解 旋 酶
CG GC
解 旋 酶
CG GC
解 旋 酶
CG GC
聚合酶
解 旋 酶
CG GC
聚合酶
解 旋 酶
CG GC
聚合酶
解 旋 酶
CG GC
聚合酶
C
聚合酶
G
解 旋
C
酶
聚合酶
G
解
C
聚合酶
G C
解
聚合酶
G
聚合酶
C
聚合酶
G
聚合酶
C
聚合酶
G
聚合酶
C
聚合酶
G 聚合酶 C
聚合酶
G
聚合酶
C
聚合酶
G C
聚合酶
G C
聚合酶
G C
聚合酶
G C
聚合酶
G C
聚合酶
G
C
聚合酶
G
C
聚合酶
G
C
聚合酶GBiblioteka C聚合酶G
C
聚合酶
G
C
聚合酶
G
C
聚合酶
G
C
聚合酶
G
C
聚合酶
G
C
聚合酶
G
C
聚合酶
G
C
解 旋 酶
CG GC
聚合酶
解 旋 酶
CG GC
聚合酶
解 旋 酶
CG GC
聚合酶
解 旋 酶