第三章 生命和遗传的物质基础
? 一、生命存在的基本要素 —— 蛋白质
? 1、蛋白质的 功能作用
(1)一切生命都是以蛋白质作为 有机体的基本物质材料,
人体中的蛋白质大约有 7万种，构成人体重的 45%，
（ 2）起各种重要的功能作用：
a,结构材料,如 骨骼等组织 中的胶原蛋白；
b,运输作用, 如 红细胞中 的血红蛋白，肌肉组织中的
肌红蛋白；
c,储存性营养物质作用, 受精卵中 的卵精蛋白,人乳
中的 酪蛋白是胚胎婴儿 个体 发育所必须的营养 ；
d,人体运动和力量的源泉 作用,肌动蛋白 和 肌球蛋白 ；
e,抗体作用, 免疫球蛋白 ； 具有调节体内新陈代谢的
激素作用 ； 胰岛素 等等。
2、蛋白质的化学组成
（ 1）组成单位：氨基酸 。 20种
（ 2）氨基酸的结构与多肽、蛋白质,
a、氨基酸的 结构通式 图,
b,多肽、蛋白质的形成 图示,蛋白质的 三维空间结
构与其活性和专一性有关 。
c,胰岛素 空间结构 示意 图 3-1 。
d、人 血红蛋白 由 2个 α 和 2个 β 链构成 4聚体, 若 β 链
的 6位上的 谷氨酸 被 颉氨酸 代替, 则正常的红细胞被 镰
刀形红细胞 代替,人就患 镰刀形细胞贫血症。 图 3- 2。
一个细胞中有 3000多种酶，产生的酶病就达 200多种 。
? 3、蛋白质的合成调控,
DNA和 RNA来 提供完整的资料和蓝图, 保存复制和传递 到
细胞中的各个生产车间,按照蓝图来生产各种合格的蛋
白质产品 。
正常红血球 镰刀状红血球
二、遗传物质 — DNA和 RNA
? 1,DNA,是主要的遗传物质 。
? DNA是一种双螺旋生物大分子。
? 基本结构 —— 核苷酸（ nucleotide）
磷酸 脱氧核糖 碱基
脱氧核苷
碱基对,A=T,G≡C
嘌呤
Purines
鸟嘌呤 Guanine,G 腺嘌呤 Adenine,A
嘧啶
Pyrimidines
胞嘧啶 Cytosine,C 胸腺嘧啶 Thymine,T
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
连
接
A
T
G
C
A
T
G
C
2,RNA
? （ 1）结构：与 DNA的化学组成基本相似，也是由 4种不
同的核苷酸组成的多核苷酸链，
? （ 2）与 DNA有 3点不同：
? a、空间结构不同,单链
? B、所含的戊糖不同,核糖
? C、组成碱基,A,U,G C,
? （ 3）种类主要有 3种,mRNA,rRNA,tRNA
3,DNA分子的双螺旋结构
? （ 1）提出：由 Watson（ 美国哈佛大学来到
英国剑桥大学做博士后） and Crich （研
究理论物理）,根据 伦敦皇家学院 Wilkins
实验室由 Franklin 拍摄的 DNA分子 X-射线
衍射照片,1953年提出 DNA分子双螺旋结构 。
因此获得了诺贝尔奖。
? （ 2）内容：
双螺旋结构的内容：
1,DNA分子由两条平
行且反向的多核苷酸
链构成,
A— T G— C
A十 G＝ T十 C
2,外侧骨架, 磷酸 —
脱氧核糖, 交替排列
3、碱基间通过氢键连在
一起形成碱基互补配对 。
（ 3） DNA分子双螺旋结构的意义
① 脱氧核苷酸的排列
顺序千变万化（多样
性）
③ 每一 DNA都有其特异
的脱氧核苷酸的排列
顺序。 （特异性）
② 双螺旋结构 ---体
现了遗传物质的 稳定
性 。
半保留复制
在以母链为模板合成新的子链的过程
中，新合成的子链上脱氧核苷酸的排
列顺序与另一条每链上脱氧核苷酸的
排列顺序完全相同，故母链与子链螺
旋化形成的新 DNA分子中碱基对的排
列顺序也完全相同；
新形成的每个 DNA分子中的双链有一
条是未自上代 DNA的母链，所以叫半
保留复制。
① 解旋：在 DNA解旋酶的作用下，
能量 ATP的参与，把双链螺旋的 DNA
打开氢键，解开成为两条单链，且
以单链为模板。
② 合成：在 DNA合成酶的作用下，
以母链为模板,ATP为能量，脱氧
核苷酸为原料，按碱基互补配对原
则合成为一条新的子链。
③ 复旋：在 DNA复旋酶的作用下, 以
ATP为能量, 一条母链和一条子链螺
旋成为一个新的 DNA分子 。 即：
1DNA→ 2DNA单链 （ 母 ） → 2母＋ 2子
→ （ 母十子 ） ＋ （ 母十子 ） → 2DNA
DNA复制的过程
三、奇妙的遗传密码系统
? 1,基因的作用 是决定蛋白质的合成 。蛋白质是由 20种
以上不同的氨基酸连 接而成,DNA就必须有 20种不同的
信息，才能正确 指导蛋白质的合成 。
? 2,DNA的信息组成：是由 4种不同的核苷酸组成，由 4种
不同的碱基来区别，遗传信息是由 这 4种硷基的不同 组
合构成 的 遗传密码来表达。 它 存在于 DNA之中 。
? 3,4种硷基的不同组合是怎样决定氨基酸的？
? 4、密码子：由 3个核苷酸决定 1种氨基酸的密码，被称
为三联体密码子（所谓三联体是指前后相邻的三个碱基
形成一个密码） 遗传密码表 3-1。
? 5、一个氨基酸 有多种密码子,叫 简并性 。具有重
要 的生物学意义,
? （ 1） 同义密码子多的氨基酸 遗传稳定性高,
如果 DNA上 的单个硷基 发生突变，突变后的密码子
仍然翻译成同样的氨基酸,蛋白质不会发生异常 。
? （ 2） 如果没有密码子的简并规律, 64个中有
40个无义密码子,产生大量无活性的蛋白质,后
果不堪设想。
? 6、遗传密码的通用性
四、遗传信息的转录和翻译
? 1、转录
? （ 1）概念,以 DNA为模板，以碱基互补方式合成 RNA
的过程。 DNA分子把遗传信息传递给 mRNA。
? （ 2） 部位：细胞核中 。
? （ 3） 过程,
a,DNA局部 解螺旋,变性
b、以 一条链为模板, 根据互补原则, 在 RNA 聚合酶的
作用下，合成一段 RNA新链, A-U
c,RNA 新链 离开 模板, DNA恢复双链结构
d,mRNA前体经过 修饰（剪接、代帽、加尾巴）成为 成
熟的 mRNA，通过核孔进入细胞质 。
转录小结
? 场所,主要在细胞核
? 模板,DNA的一条链
? 原料,4中核糖核苷酸
? 原则,碱基互补配对原则（ A-U）
? 方向,5’ → 3’端
? 产物,RNA
2、（转）翻译
? （ 1）概念,指 基因的遗传信息通过 RNA（ mRNA）传递给蛋白
质的过程 。这一过程的生化反应是 以 mRNA为模板，按照碱基互
补配对原则，在蛋白质合成酶系的作用下，合成特定蛋白质 的
过程。
? （ 2） 部位：细胞质中。
? （ 3）工具：
? a,mRNA：信使 RNA，传递遗传信息
? b,tRNA：转移 RNA，运输工具 图 3-6
? c,rRNA：核糖体 RNA，它是核糖体的组份，蛋白质合成的车间
除此之外，还需一系列有关蛋白质合成的 酶和蛋
白质因子 参与合成反应。
（ 4）主
要过程：
A、蛋白质合成起始物的形成和氨基酸活化。
B、肽链的起始 。
C、肽链的延伸和终止 。
场所,核糖体
原料,氨基酸
模板,mRNA
转运工具,tRNA
原则,碱基互补配对原则
方向,N端 → C端
产物,多肽链
翻译过程小结
? （ 5）说明：
? ① tRNA 和 rRNA是分别由 tRNA 基因,rRNA基因转
录而来；
? ② AUG 是起始密码子
? ③ UAA,UAG和 UGA是终止密码子
五、从基因到性状表达
? 1、中心法则,图 要自己绘画
? 2、从基因到性状的表达是一个多步骤的复杂过
程。
遗传信息储存在核酸中
遗传信息由核酸流向蛋白质
Gene决定性状，性状是以蛋白质形式体现的；遵
循生命物质的运动基本规律 -----中心法则 。
1958年,Crick提出,1970年 Baltimore和 Ternin
等修正补充。
中心法则 （ Central dogma）
? 一、生命存在的基本要素 —— 蛋白质
? 1、蛋白质的 功能作用
(1)一切生命都是以蛋白质作为 有机体的基本物质材料,
人体中的蛋白质大约有 7万种，构成人体重的 45%，
（ 2）起各种重要的功能作用：
a,结构材料,如 骨骼等组织 中的胶原蛋白；
b,运输作用, 如 红细胞中 的血红蛋白，肌肉组织中的
肌红蛋白；
c,储存性营养物质作用, 受精卵中 的卵精蛋白,人乳
中的 酪蛋白是胚胎婴儿 个体 发育所必须的营养 ；
d,人体运动和力量的源泉 作用,肌动蛋白 和 肌球蛋白 ；
e,抗体作用, 免疫球蛋白 ； 具有调节体内新陈代谢的
激素作用 ； 胰岛素 等等。
2、蛋白质的化学组成
（ 1）组成单位：氨基酸 。 20种
（ 2）氨基酸的结构与多肽、蛋白质,
a、氨基酸的 结构通式 图,
b,多肽、蛋白质的形成 图示,蛋白质的 三维空间结
构与其活性和专一性有关 。
c,胰岛素 空间结构 示意 图 3-1 。
d、人 血红蛋白 由 2个 α 和 2个 β 链构成 4聚体, 若 β 链
的 6位上的 谷氨酸 被 颉氨酸 代替, 则正常的红细胞被 镰
刀形红细胞 代替,人就患 镰刀形细胞贫血症。 图 3- 2。
一个细胞中有 3000多种酶，产生的酶病就达 200多种 。
? 3、蛋白质的合成调控,
DNA和 RNA来 提供完整的资料和蓝图, 保存复制和传递 到
细胞中的各个生产车间,按照蓝图来生产各种合格的蛋
白质产品 。
正常红血球 镰刀状红血球
二、遗传物质 — DNA和 RNA
? 1,DNA,是主要的遗传物质 。
? DNA是一种双螺旋生物大分子。
? 基本结构 —— 核苷酸（ nucleotide）
磷酸 脱氧核糖 碱基
脱氧核苷
碱基对,A=T,G≡C
嘌呤
Purines
鸟嘌呤 Guanine,G 腺嘌呤 Adenine,A
嘧啶
Pyrimidines
胞嘧啶 Cytosine,C 胸腺嘧啶 Thymine,T
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
连
接
A
T
G
C
A
T
G
C
2,RNA
? （ 1）结构：与 DNA的化学组成基本相似，也是由 4种不
同的核苷酸组成的多核苷酸链，
? （ 2）与 DNA有 3点不同：
? a、空间结构不同,单链
? B、所含的戊糖不同,核糖
? C、组成碱基,A,U,G C,
? （ 3）种类主要有 3种,mRNA,rRNA,tRNA
3,DNA分子的双螺旋结构
? （ 1）提出：由 Watson（ 美国哈佛大学来到
英国剑桥大学做博士后） and Crich （研
究理论物理）,根据 伦敦皇家学院 Wilkins
实验室由 Franklin 拍摄的 DNA分子 X-射线
衍射照片,1953年提出 DNA分子双螺旋结构 。
因此获得了诺贝尔奖。
? （ 2）内容：
双螺旋结构的内容：
1,DNA分子由两条平
行且反向的多核苷酸
链构成,
A— T G— C
A十 G＝ T十 C
2,外侧骨架, 磷酸 —
脱氧核糖, 交替排列
3、碱基间通过氢键连在
一起形成碱基互补配对 。
（ 3） DNA分子双螺旋结构的意义
① 脱氧核苷酸的排列
顺序千变万化（多样
性）
③ 每一 DNA都有其特异
的脱氧核苷酸的排列
顺序。 （特异性）
② 双螺旋结构 ---体
现了遗传物质的 稳定
性 。
半保留复制
在以母链为模板合成新的子链的过程
中，新合成的子链上脱氧核苷酸的排
列顺序与另一条每链上脱氧核苷酸的
排列顺序完全相同，故母链与子链螺
旋化形成的新 DNA分子中碱基对的排
列顺序也完全相同；
新形成的每个 DNA分子中的双链有一
条是未自上代 DNA的母链，所以叫半
保留复制。
① 解旋：在 DNA解旋酶的作用下，
能量 ATP的参与，把双链螺旋的 DNA
打开氢键，解开成为两条单链，且
以单链为模板。
② 合成：在 DNA合成酶的作用下，
以母链为模板,ATP为能量，脱氧
核苷酸为原料，按碱基互补配对原
则合成为一条新的子链。
③ 复旋：在 DNA复旋酶的作用下, 以
ATP为能量, 一条母链和一条子链螺
旋成为一个新的 DNA分子 。 即：
1DNA→ 2DNA单链 （ 母 ） → 2母＋ 2子
→ （ 母十子 ） ＋ （ 母十子 ） → 2DNA
DNA复制的过程
三、奇妙的遗传密码系统
? 1,基因的作用 是决定蛋白质的合成 。蛋白质是由 20种
以上不同的氨基酸连 接而成,DNA就必须有 20种不同的
信息，才能正确 指导蛋白质的合成 。
? 2,DNA的信息组成：是由 4种不同的核苷酸组成，由 4种
不同的碱基来区别，遗传信息是由 这 4种硷基的不同 组
合构成 的 遗传密码来表达。 它 存在于 DNA之中 。
? 3,4种硷基的不同组合是怎样决定氨基酸的？
? 4、密码子：由 3个核苷酸决定 1种氨基酸的密码，被称
为三联体密码子（所谓三联体是指前后相邻的三个碱基
形成一个密码） 遗传密码表 3-1。
? 5、一个氨基酸 有多种密码子,叫 简并性 。具有重
要 的生物学意义,
? （ 1） 同义密码子多的氨基酸 遗传稳定性高,
如果 DNA上 的单个硷基 发生突变，突变后的密码子
仍然翻译成同样的氨基酸,蛋白质不会发生异常 。
? （ 2） 如果没有密码子的简并规律, 64个中有
40个无义密码子,产生大量无活性的蛋白质,后
果不堪设想。
? 6、遗传密码的通用性
四、遗传信息的转录和翻译
? 1、转录
? （ 1）概念,以 DNA为模板，以碱基互补方式合成 RNA
的过程。 DNA分子把遗传信息传递给 mRNA。
? （ 2） 部位：细胞核中 。
? （ 3） 过程,
a,DNA局部 解螺旋,变性
b、以 一条链为模板, 根据互补原则, 在 RNA 聚合酶的
作用下，合成一段 RNA新链, A-U
c,RNA 新链 离开 模板, DNA恢复双链结构
d,mRNA前体经过 修饰（剪接、代帽、加尾巴）成为 成
熟的 mRNA，通过核孔进入细胞质 。
转录小结
? 场所,主要在细胞核
? 模板,DNA的一条链
? 原料,4中核糖核苷酸
? 原则,碱基互补配对原则（ A-U）
? 方向,5’ → 3’端
? 产物,RNA
2、（转）翻译
? （ 1）概念,指 基因的遗传信息通过 RNA（ mRNA）传递给蛋白
质的过程 。这一过程的生化反应是 以 mRNA为模板，按照碱基互
补配对原则，在蛋白质合成酶系的作用下，合成特定蛋白质 的
过程。
? （ 2） 部位：细胞质中。
? （ 3）工具：
? a,mRNA：信使 RNA，传递遗传信息
? b,tRNA：转移 RNA，运输工具 图 3-6
? c,rRNA：核糖体 RNA，它是核糖体的组份，蛋白质合成的车间
除此之外，还需一系列有关蛋白质合成的 酶和蛋
白质因子 参与合成反应。
（ 4）主
要过程：
A、蛋白质合成起始物的形成和氨基酸活化。
B、肽链的起始 。
C、肽链的延伸和终止 。
场所,核糖体
原料,氨基酸
模板,mRNA
转运工具,tRNA
原则,碱基互补配对原则
方向,N端 → C端
产物,多肽链
翻译过程小结
? （ 5）说明：
? ① tRNA 和 rRNA是分别由 tRNA 基因,rRNA基因转
录而来；
? ② AUG 是起始密码子
? ③ UAA,UAG和 UGA是终止密码子
五、从基因到性状表达
? 1、中心法则,图 要自己绘画
? 2、从基因到性状的表达是一个多步骤的复杂过
程。
遗传信息储存在核酸中
遗传信息由核酸流向蛋白质
Gene决定性状，性状是以蛋白质形式体现的；遵
循生命物质的运动基本规律 -----中心法则 。
1958年,Crick提出,1970年 Baltimore和 Ternin
等修正补充。
中心法则 （ Central dogma）
