1/95
*第三节 遗传信息的表达与调控
DNA与蛋白质合成 P107
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )
与 RNA的加工
二,遗传密码及其特性
三、遗传信息的翻译
四,中心法则及其发展
五、基因表达调控
2/95
○,性状和蛋白质 P107
?蛋白质的种类
酶、运载（转运）蛋白、结构蛋白、激素、抗体、受体
?蛋白质的结构和组成 P110
见生物化学（氨基酸 20各、多肽、一二三级结构 …… ）
?DNA的功能 P113
3/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
P114 RNA分子的结构
4/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
P125 RNA分子的结构
5/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
P114 RNA分子的结构
?tRNA 转运 RNA P124
6/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
P125 RNA分子的结构
7/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?rRNA 核糖体 RNA P121
8/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
9/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
10/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
11/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
12/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
13/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
14/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
15/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工 P117
16/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工 P117
17/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工 P117
18/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工
转录后的加工 P117
19/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工
转录后的加工 P117
20/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?DNA,RNA与蛋白质的合成
?DNA的碱基序列决定氨基酸序列的过程即蛋白质的合
成过程，这个过程实际包括遗传密码的转录和翻译两
个步骤。
?转录 就是以 DNA双链之一的遗传密码为模板，把遗传
密码以互补的方式传递到 mRNA上 P114。 动画 B404
?翻译 就是 mRNA携带着转录的遗传密码，附着在核糖体
上，把 tRNA运来的各种氨基酸，按照 mRNA的密码顺
序，相互连接起来成为多肽链，并进一步折叠起来成
为立体蛋白质分子。 动画 B405
?蛋白质在转译后的修饰 P135
21/95
二、遗传密码及其特性 P118
22/95
二、遗传密码及其特性 P118
23/95
24/95
二、遗传密码及其特性 P118
?遗传密码的基本特性：
?三联性；
?非重叠性；
?连续性；
?简并性；
?有序性；
?通用性。
25/95
二、遗传密码及其特性 P118
26/95
二、遗传密码及其特性 P118
27/95
二、遗传密码及其特性 P118
28/95
二、遗传密码及其特性 P118
29/95
二、遗传密码及其特性 P118
30/95
二、遗传密码及其特性
?起始密码子与终止密码子,P133
?起始密码子：
AUG(甲硫氨酸 /甲酰甲硫氨酸 )；
?终止密码子 (无义密码子 )：
UAA(赭石 ),UAG(琥珀 ),UGA(乳白 )。
?通用性的另外情况：
31/95
二、遗传密码及其特性
32/95
三、遗传信息的翻译－－ 蛋白质的合成
合成场所：核糖体
33/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
34/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
35/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
36/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
37/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
38/95
三、遗传信息的翻译 P130蛋白质的生物合成
39/95
三、遗传信息的翻译 P130蛋白质的生物合成
40/95
三、遗传信息的翻译 P130蛋白质的生物合成
41/95
三、遗传信息的翻译 P132蛋白质的生物合成
42/95
三、遗传信息的翻译 P132蛋白质的生物合成
43/95
三、遗传信息的翻译 P132蛋白质的生物合成
44/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
45/95
三、遗传信息的翻译 P133蛋白质的生物合成
?几点说明：
?（ 1）
?（ 2） P134
?（ 3）
?（ 4）
?（ 5）
?（ 6） P135
46/95
三、遗传信息的翻译 P135蛋白质的生物合成
?真核类细胞中蛋白质在转译后的修饰
（ 1）核糖体是否结合在内质网上的条件：
（ 2）加工形式：粗面型、滑面型内质网、糖蛋白 ……
47/95
三、遗传信息的翻译 P135蛋白质的生物合成
48/95
四、中心法则及其发展 P136
?中心法则 (central dogma)
阐述生物世代、个体以及
从遗传物质到性状的遗传
信息流向，即遗传信息在
遗传物质复制、性状表现
过程中的 信息流向 。
?最初由 Crick提出，并经
过了多次修正。
49/95
中心法则的发展 P136
?反转录 (逆转录 )：
?反转录酶
?cDNA
?RNA的自我复制
?DNA指导蛋白质
合成
50/95
中心法则的发展 P136
51/95
中心法则的发展 P136
52/95
中心法则的发展
蛋白质合成过程也就是遗传信息从 DNA→mRNA→ 蛋白
质的转录和翻译的过程, 以及遗传信息从 DNA→DNA
的复制过程, 这就是分子生物学的 中心法则 。
P113 P114图 11-28 P136图 11-41
53/95
五、基因表达调控
? （一）基因的作用与性状的表达,
基因对于遗传性状表达的作用，可分为 直接的 与间接的。
54/95
五、基因表达调控
?直接的,
如果它的最后产品是结构蛋白或功能蛋白，那末基因的变异
可以直接影响蛋白质的特性，从而表现出不同的遗传性状。
人类的镰形红血球贫血症可以作这方面的例证。
镰形红血球的血红蛋白是由一个正常红血球血红蛋白基因
HbA的两个不同的突变 (HbS或 HbC)引起的 (HbA→HbS 或
HbA→HbC) 。每个血红蛋白分子有四条相同的 α链，每条有 141个
氨基酸，两条相同的 β链，每条有 146个氨基酸 (如图 )。研究这三
种血红蛋白 HbA,HbC,HbS的氨基酸组成，发现这三者间的不
同仅仅在于 β链的第六位上有一个氨基酸的不同 (如图 )。
上图表明：在人的血红蛋白基因的密码中，仅仅改变其中的
一个碱基，就可以引起它的最后产品 —— 血红蛋白发生改变，引
起红血球镰形贫血症。
55/95
五、基因表达调控
56/95
57/95
58/95
五、基因表达调控
59/95
五、基因表达调控
?（一）基因的作用与性状
的表达,
?间接的,
基因也可以通过酶的合成
间接的影响生物性状的表
达。
例如：高茎豌豆 × 矮茎豌豆
60/95
五、基因表达调控
例如：高茎豌豆 × 矮茎豌豆
已经研究证明，高茎豌豆中含有一种促进茎部节间细
胞伸长的物质 —— 赤霉素,赤霉素的产生需要酶的催化，
高茎豌豆的 T基因具有特定的核苷酸序列，它可以翻译成
正常的促进赤霉素形成的酶，而矮茎豌豆的 t基因则具有 T
基因不同的核苷酸序列，它不能翻译成促进赤霉素形成
的酶，因而不产生赤霉素，细胞不能正常伸长，而表现
矮茎状态。
上述例子清楚说明,T与ｔ基因控制的性状，并不是
直接的，而是通过指导赤霉素的合成而而间接实现的。
61/95
62/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,
63/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
64/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
65/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,
?乳糖代谢的调控
?对于基因作用调控的机理，研究得比较清楚的是关于大
肠杆菌乳糖代谢的调控。
在实验条件下，如果把大量的乳糖加入有大肠杆菌的
培养基内，可以产生使大肠杆菌发生乳糖代谢所需要的
三种酶,β— 半乳糖苷酶，渗透酶，转乙酰酶的量急剧增
加，培养基内乳糖用完时，这三种酶的合成同时停止。
1961年 Jacob和 Monod根据上述事实提出了一个操纵子
模型，认为这三个酶的基因转录受一个开关单位的控制，
这种开关单位即为 操纵子 。 动画
66/95
五、基因表达调控
ｚ、ｙ、ｏ代表三种酶的结构基因
ｚ 是 β— 半乳糖苷酶基因
ｙ 是渗透酶基因
a是转乙酰酶基因
o是开关位点，为操纵基因，是调节基因，起控制结构基因的转录
和翻译的作用。
由调节基因编码的产物是一种组蛋白，称为 阻遏物 。当培养基
内没有乳糖时，阻遏物接在操纵基因上，关闭了它所控制的操纵
子，以阻止核糖核酸聚合酶的通过，使结构基因对于抑制状态，
从而阻止了三种酶基因的转录和翻译。
当培养基内加入乳糖后，细菌开始分解乳糖，分解的产物半乳
糖便成为反阻遏的诱导物。诱导物与阻遏物结合，把阻遏物从操
纵基因上拿下来，打开了操纵子的开关，开放了核糖核酸聚合酶
的通道，使结构基因活化，使三种酶基因的进行转录和翻译，导
致三种酶量剧增。
67/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
68/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
69/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
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五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
*第三节 遗传信息的表达与调控
DNA与蛋白质合成 P107
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )
与 RNA的加工
二,遗传密码及其特性
三、遗传信息的翻译
四,中心法则及其发展
五、基因表达调控
2/95
○,性状和蛋白质 P107
?蛋白质的种类
酶、运载（转运）蛋白、结构蛋白、激素、抗体、受体
?蛋白质的结构和组成 P110
见生物化学（氨基酸 20各、多肽、一二三级结构 …… ）
?DNA的功能 P113
3/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
P114 RNA分子的结构
4/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
P125 RNA分子的结构
5/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
P114 RNA分子的结构
?tRNA 转运 RNA P124
6/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
P125 RNA分子的结构
7/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?rRNA 核糖体 RNA P121
8/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
9/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
10/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
11/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
12/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
13/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
14/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
15/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工 P117
16/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工 P117
17/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工 P117
18/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工
转录后的加工 P117
19/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?真核生物 RNA的转录与加工
转录后的加工 P117
20/95
一、遗传信息的转录 (RNA的合成 )与 RNA的加工
RNA分子的结构
?DNA,RNA与蛋白质的合成
?DNA的碱基序列决定氨基酸序列的过程即蛋白质的合
成过程，这个过程实际包括遗传密码的转录和翻译两
个步骤。
?转录 就是以 DNA双链之一的遗传密码为模板，把遗传
密码以互补的方式传递到 mRNA上 P114。 动画 B404
?翻译 就是 mRNA携带着转录的遗传密码，附着在核糖体
上，把 tRNA运来的各种氨基酸，按照 mRNA的密码顺
序，相互连接起来成为多肽链，并进一步折叠起来成
为立体蛋白质分子。 动画 B405
?蛋白质在转译后的修饰 P135
21/95
二、遗传密码及其特性 P118
22/95
二、遗传密码及其特性 P118
23/95
24/95
二、遗传密码及其特性 P118
?遗传密码的基本特性：
?三联性；
?非重叠性；
?连续性；
?简并性；
?有序性；
?通用性。
25/95
二、遗传密码及其特性 P118
26/95
二、遗传密码及其特性 P118
27/95
二、遗传密码及其特性 P118
28/95
二、遗传密码及其特性 P118
29/95
二、遗传密码及其特性 P118
30/95
二、遗传密码及其特性
?起始密码子与终止密码子,P133
?起始密码子：
AUG(甲硫氨酸 /甲酰甲硫氨酸 )；
?终止密码子 (无义密码子 )：
UAA(赭石 ),UAG(琥珀 ),UGA(乳白 )。
?通用性的另外情况：
31/95
二、遗传密码及其特性
32/95
三、遗传信息的翻译－－ 蛋白质的合成
合成场所：核糖体
33/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
34/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
35/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
36/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
37/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
38/95
三、遗传信息的翻译 P130蛋白质的生物合成
39/95
三、遗传信息的翻译 P130蛋白质的生物合成
40/95
三、遗传信息的翻译 P130蛋白质的生物合成
41/95
三、遗传信息的翻译 P132蛋白质的生物合成
42/95
三、遗传信息的翻译 P132蛋白质的生物合成
43/95
三、遗传信息的翻译 P132蛋白质的生物合成
44/95
三、遗传信息的翻译 P129蛋白质的生物合成
45/95
三、遗传信息的翻译 P133蛋白质的生物合成
?几点说明：
?（ 1）
?（ 2） P134
?（ 3）
?（ 4）
?（ 5）
?（ 6） P135
46/95
三、遗传信息的翻译 P135蛋白质的生物合成
?真核类细胞中蛋白质在转译后的修饰
（ 1）核糖体是否结合在内质网上的条件：
（ 2）加工形式：粗面型、滑面型内质网、糖蛋白 ……
47/95
三、遗传信息的翻译 P135蛋白质的生物合成
48/95
四、中心法则及其发展 P136
?中心法则 (central dogma)
阐述生物世代、个体以及
从遗传物质到性状的遗传
信息流向，即遗传信息在
遗传物质复制、性状表现
过程中的 信息流向 。
?最初由 Crick提出，并经
过了多次修正。
49/95
中心法则的发展 P136
?反转录 (逆转录 )：
?反转录酶
?cDNA
?RNA的自我复制
?DNA指导蛋白质
合成
50/95
中心法则的发展 P136
51/95
中心法则的发展 P136
52/95
中心法则的发展
蛋白质合成过程也就是遗传信息从 DNA→mRNA→ 蛋白
质的转录和翻译的过程, 以及遗传信息从 DNA→DNA
的复制过程, 这就是分子生物学的 中心法则 。
P113 P114图 11-28 P136图 11-41
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五、基因表达调控
? （一）基因的作用与性状的表达,
基因对于遗传性状表达的作用，可分为 直接的 与间接的。
54/95
五、基因表达调控
?直接的,
如果它的最后产品是结构蛋白或功能蛋白，那末基因的变异
可以直接影响蛋白质的特性，从而表现出不同的遗传性状。
人类的镰形红血球贫血症可以作这方面的例证。
镰形红血球的血红蛋白是由一个正常红血球血红蛋白基因
HbA的两个不同的突变 (HbS或 HbC)引起的 (HbA→HbS 或
HbA→HbC) 。每个血红蛋白分子有四条相同的 α链，每条有 141个
氨基酸，两条相同的 β链，每条有 146个氨基酸 (如图 )。研究这三
种血红蛋白 HbA,HbC,HbS的氨基酸组成，发现这三者间的不
同仅仅在于 β链的第六位上有一个氨基酸的不同 (如图 )。
上图表明：在人的血红蛋白基因的密码中，仅仅改变其中的
一个碱基，就可以引起它的最后产品 —— 血红蛋白发生改变，引
起红血球镰形贫血症。
55/95
五、基因表达调控
56/95
57/95
58/95
五、基因表达调控
59/95
五、基因表达调控
?（一）基因的作用与性状
的表达,
?间接的,
基因也可以通过酶的合成
间接的影响生物性状的表
达。
例如：高茎豌豆 × 矮茎豌豆
60/95
五、基因表达调控
例如：高茎豌豆 × 矮茎豌豆
已经研究证明，高茎豌豆中含有一种促进茎部节间细
胞伸长的物质 —— 赤霉素,赤霉素的产生需要酶的催化，
高茎豌豆的 T基因具有特定的核苷酸序列，它可以翻译成
正常的促进赤霉素形成的酶，而矮茎豌豆的 t基因则具有 T
基因不同的核苷酸序列，它不能翻译成促进赤霉素形成
的酶，因而不产生赤霉素，细胞不能正常伸长，而表现
矮茎状态。
上述例子清楚说明,T与ｔ基因控制的性状，并不是
直接的，而是通过指导赤霉素的合成而而间接实现的。
61/95
62/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,
63/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
64/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
65/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,
?乳糖代谢的调控
?对于基因作用调控的机理，研究得比较清楚的是关于大
肠杆菌乳糖代谢的调控。
在实验条件下，如果把大量的乳糖加入有大肠杆菌的
培养基内，可以产生使大肠杆菌发生乳糖代谢所需要的
三种酶,β— 半乳糖苷酶，渗透酶，转乙酰酶的量急剧增
加，培养基内乳糖用完时，这三种酶的合成同时停止。
1961年 Jacob和 Monod根据上述事实提出了一个操纵子
模型，认为这三个酶的基因转录受一个开关单位的控制，
这种开关单位即为 操纵子 。 动画
66/95
五、基因表达调控
ｚ、ｙ、ｏ代表三种酶的结构基因
ｚ 是 β— 半乳糖苷酶基因
ｙ 是渗透酶基因
a是转乙酰酶基因
o是开关位点，为操纵基因，是调节基因，起控制结构基因的转录
和翻译的作用。
由调节基因编码的产物是一种组蛋白，称为 阻遏物 。当培养基
内没有乳糖时，阻遏物接在操纵基因上，关闭了它所控制的操纵
子，以阻止核糖核酸聚合酶的通过，使结构基因对于抑制状态，
从而阻止了三种酶基因的转录和翻译。
当培养基内加入乳糖后，细菌开始分解乳糖，分解的产物半乳
糖便成为反阻遏的诱导物。诱导物与阻遏物结合，把阻遏物从操
纵基因上拿下来，打开了操纵子的开关，开放了核糖核酸聚合酶
的通道，使结构基因活化，使三种酶基因的进行转录和翻译，导
致三种酶量剧增。
67/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
68/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
69/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
70/95
五、基因表达调控
?（二）基因作用的调控,原核生物的基因调控
