结束返回下页上页第七章 遗传信息的表达第一节 细胞的遗传信息第二节 转录第三节 翻译思考题上页 结束返回下页概述：
遗传物质,DNA
遗传信息,DNA中的碱基序列
遗传信息的携带者,DNA
遗传信息的流动：
DNA――RNA―― 蛋白质
遗传信息的表达：蛋白质的合成上页 结束返回下页遗传信息的流动编码链非编码链转录
RNA加工翻译
mRNA
hnRNA
DNA
上页 结束返回下页第一节 细胞的遗传信息一、基因组、基因基因组,基因组是指一种生物的细胞中所带有的全部遗传信息。
人类基因组,指人的所有遗传信息的总和。
包括核基因组和线粒体基因组。
人类基因组一般指核基因组，即单倍体细胞所代表的遗传信息，包括 1-22条常染色体和 X或 Y染色体上遗传信息的总和。人类基因组大约含 3× 109个碱基对。
上页 结束返回下页基因基因,RNA基因 形成 tRNA和 rRNA，不再翻译为蛋白质结构基因 转录形成 hnRNA— mRNA— 蛋白质结构蛋白质（构成机体结构）
调节蛋白质 (酶及细胞因子等）
基因,带有特定遗传信息的
DNA区段构成的一个相对独立的结构 和功能单位。
上页 结束返回下页基因的结构真核细胞的基因为断裂基因（ split gene ）
真核细胞的基因结构图上页 结束返回下页真核细胞的基因结构组成：
外显子（ exon ）：编码序列
内含子（ intron）：非编码序列
启动子（ promoter）：位于转录起点上游
TATA box与 TFⅡ 结合，再与 RNA聚合酶 Ⅱ 结合，识别转录起始点
CAAT box 与 CTF结合，促进转录
GC box 与 SP1结合，促进转录
增强子 (enhancer)：位于转录起点前后 3Kb左右，无方向性，有组织特异性
终止子 (terminator),AATAAA序列＋回文序列上页 结束返回下页二、遗传密码
mRNA上共有４种碱基（ A,U,C、
G），可有 64种三联体（如下表），
即 64种密码子。
遗传密码,mRNA上相邻三碱基序列决定一种氨基酸，称密码子或遗传密码。
上页 结束返回下页
（一） 遗传密码表第一碱基 第二碱基 第三碱基
5`端 U C A G 3`端
UUU 苯丙氨酸 UCU 丝氨酸 UAU 酪氨酸 UGU 半胱氨酸 U
UUC 苯丙氨酸 UCC 丝氨酸 UAC 酪氨酸 UGC 半胱氨酸 C
U UUA 亮氨酸 UCA 丝氨酸 UAA 终止 UGA 终止 A
UUG 亮氨酸 UCG 丝氨酸 UAG 终止 UGG 色氨酸 G
CUU 亮氨酸 CCU 脯氨酸 CAU 组氨酸 CGU 精氨酸 U
CUC 亮氨酸 CCC 脯氨酸 CAC 组氨酸 CGC 精氨酸 C
C CUA 亮氨酸 CCA 脯氨酸 CAA 谷氨酰胺 CGA 精氨酸 A
CUG 亮氨酸 CCG 脯氨酸 CAG 谷氨酰胺 CGG 精氨酸 G
AUU 异亮氨酸 ACU 苏氨酸 AAU 天冬酰胺 AGU 丝氨酸 U
AUC 异亮氨酸 ACC 苏氨酸 AAC 天冬酰胺 AGC 丝氨酸 C
A AUA 异亮氨酸 ACA 苏氨酸 AAA 赖氨酸 AGA 精氨酸 A
AUG 甲硫氨酸 +起始 ACG 苏氨酸 AAG 赖氨酸 AGG 精氨酸 G
GUU 缬氨酸 GCU 丙氨酸 GAU 天冬氨酸 GGU 甘氨酸 U
GUC 缬氨酸 GCC 丙氨酸 GAC 天冬氨酸 GGC 甘氨酸 C
G GUA 缬氨酸 GCA 丙氨酸 GAA 谷氨酸 GGA 甘氨酸 A
GUG 缬氨酸 GCG 丙氨酸 GAG 谷氨酸 GGG 甘氨酸 G
上页 结束返回下页
（二）遗传密码的特征,
方向性：阅读方向为 5’→3 ’；
简并性：一种氨基酸有两种或两种以上的密码子；
兼职性,AUG即是起始密码子，又是甲硫氨酸密码子；
通用性：生物界通用；
不重叠：无标点 。
上页 结束返回下页
（三）核密码与线粒体密码子的区别：
有三个密码子不同,
密码 核中编码的氨基酸 线粒体中编码的氨基酸
UGA 终止 Trp（色氨酸）
AUA Ile（异亮氨酸） Met（甲硫氨酸）
CUA Leu（ 亮氨酸 ） 苏氨酸上页 结束返回下页遗传信息的表达
遗传信息通过 转录 和 翻译 决定蛋白质的合成，通过蛋白质合成实现信息的表达。
转录 和 翻译 是遗传信息表达的路径，
也是蛋白质合成的步骤。
上页 结束返回下页第二节 转录 (transcription )
一、转录的概念转录,以 DNA为模版，在转录因子和
RNA聚合酶的作用下合成 RNA的过程。
上页 结束返回下页
1、转录过程：
启动,转录因子与启动子结合后，又与
RNA聚合酶结合,RNA聚合酶识别转录起点，
打开氢键，确定反编码链。
起始,RNA聚合酶依碱基互补原则，结合第一个 NTP
延长,RNA聚合酶延 RNA链滑动，不断形成磷酸二酯键
终止,到终止信号,回文序列形成发夹结构,脱落 。
上页 结束返回下页上页 结束返回下页
2、转录要点：
以基因为单位
以 3’→5 ’ DNA链（反编码链）为模版
转录方向为 5’→3 ’
以 RNA聚合酶为工具
以 GTP,UTP,CTP,ATP为原料
转录地点：真核细胞的转录在核内，
原核细胞的转录在胞质中。
上页 结束返回下页原核细胞的转录上页 结束返回下页
3、转录元件,
RNA聚合酶
信息模版（ 3’→5 ’DNA链）
转录因子
原料 （ GTP,ATP,UTP,CTP）
上页 结束返回下页
4、转录产物 —RNA：
mRNA
tRNA
rRNA
其他小分子 RNA：引物 RNA片段反义 RNA分子剪切体 RNA
核酶 RNA
上页 结束返回下页示上页 结束返回下页不同 RNA的转录情况不同：
转录产物 基因 基因位置 基因特点 转录前体 RNA聚合酶
rRNA rDNA 核仁 重复序列 45rRNA Ⅰ
5srRNA 5srDNA 端粒近 重复序列 5srRNA Ⅲ
tRNA tDNA 不清 重复序列 前体 tRNA Ⅲ
mRNA 结构基因 遍布 单一序列 hnRNA Ⅱ
基因组除了５ SrRNA外，其他 RNA转录后都需要加工，才能成为有一定功能的产物 RNA
上页 结束返回下页二、转录后加工：
戴帽
剪切
加尾
（ 以 hnRNA的加工为例 ）
上页 结束返回下页上页 结束返回下页
（一）戴帽：
在 hnRNA5’端加上一个甲基化帽，即 7－甲基鸟嘌呤核苷酸帽
（ m7’G）。
步骤：
１,hnRNA5`端磷酸与 GTP的 5`磷酸形成 5`→5` 键
２,GTP的第七位 N上甲基化
作用：
保护 5`末端，不被消化，稳定 mRNA
封闭 5`末端，不再加核苷酸促使 mRNA与核糖体的结合上页 结束返回下页上页 结束返回下页
（二）剪切在酶的作用下，切除 hnRNA的内含子，拼接外显子。
步骤,
１、剪切体 (snRNP)形成,snRNP与 intron保守序列结合
snRNP=snRNA (U族 RNA) +蛋白质。
２、套索结构形成,去除内含子，连接外显子作用：
基因多样性的基础进化中稳定性的基础上页 结束返回下页上页 结束返回下页
（三）加尾
3`端在腺苷酸聚合酶作用下加接一连串腺苷酸形成
polyA尾。
DNA 5`
hnRNA
5`
5`
mRNA 5`
5`
非 polyA序列转录内切酶切割
polyA聚合酶 +ATP
进入细胞质
3`
3`
OH 3`
A100-250 3`
A100-250 3`
上页 结束返回下页第三节 翻译一、翻译的概念：
将 mRNA上的核苷酸序列翻译为氨基酸序列的过程，
即由 mRNA?蛋白质的过程。
如：
ACUUCUAAAUACCGUAAUACCAAGGUU…...
苏 丝 赖 酷 精 天胺 苏 赖 缬,..
mRNA
动画上页 结束返回下页二、参与翻译的生物分子,
mRNA（信息模板）
核糖体（合成蛋白质的机器）
tRNA（运输氨基酸的工具）
蛋白质因子（ IF,EF,RF）
氨基酸 （ 合成蛋白质的原料 ）
动画上页 结束返回下页动画上页 结束返回下页识别密码子携带氨基酸动画上页 结束返回下页三、翻译的过程,
肽链起始
肽链延伸
肽链的终止首先,氨基酸活化形成氨基酸 (aa)- tRNA。
肽链起始的第一个活化氨基酸是甲硫氨酰 -
tRNA。
动画上页 结束返回下页动画上页 结束返回下页
1、肽链的起始过程：
mRNA活化形成 eIF4+CBP+mRNA
小亚基活化形成 40S+eIF3
+（ eIF2+GTP
+Met-tRNA）
mRNA与小亚基结合形成 mRNA+小亚基
+ Met-tRNA复合物
Met进入 P位
与大亚基结合形成 80S起始复合物动画上页 结束返回下页
aa-tRNA与核糖体结合进入 A位形成
80S+mRNA+Me
t-tRNA+aa-
tRNA
2、肽链的延伸过程 （许多循环组成的重复过程）
动画上页 结束返回下页
肽键的形成
A位上的 aa与 P
位上的 Met之间形成肽键。
动画上页 结束返回下页
移位
mRNA与核糖体相对移动一个密码子单位,P
位上的 aa离开,A位上的 aa
移位到 P位,A
位空出,进入新的循环动画上页 结束返回下页
3、肽链合成的终止当 mRNA上的终止密码子出现在核糖体 A位上时,无氨基酸与之结合，
释放因子识别终止密码子，使肽链合成终止并释放出来。
动画上页 结束返回下页四、多肽链合成后的加工：
剪掉部分肽链
糖基化
羟化
氧化
亚基聚合上页 结束返回下页肽链加工场所：
高尔基复合体
内质网腔
胞质上页 结束返回下页细胞蛋白质组（ proteome）
即将细胞内基因活动和表达后所产生的全部蛋白质作为一个整体，研究在个体发育的不同阶段，正常或异常情况下，名种细胞内蛋白质的种类、数量、结构和功能状态，从而阐明基因的功能 。
年青细胞 老年细胞肿瘤细胞上页 结束返回下页思考题
1,解释下列名词基因组 基因 密码子 转录 翻译细胞蛋白质组
2,简述真核细胞的 DNA组成和基因结构
3,简述遗传信息表达的过程及生物学意义
遗传物质,DNA
遗传信息,DNA中的碱基序列
遗传信息的携带者,DNA
遗传信息的流动：
DNA――RNA―― 蛋白质
遗传信息的表达：蛋白质的合成上页 结束返回下页遗传信息的流动编码链非编码链转录
RNA加工翻译
mRNA
hnRNA
DNA
上页 结束返回下页第一节 细胞的遗传信息一、基因组、基因基因组,基因组是指一种生物的细胞中所带有的全部遗传信息。
人类基因组,指人的所有遗传信息的总和。
包括核基因组和线粒体基因组。
人类基因组一般指核基因组，即单倍体细胞所代表的遗传信息，包括 1-22条常染色体和 X或 Y染色体上遗传信息的总和。人类基因组大约含 3× 109个碱基对。
上页 结束返回下页基因基因,RNA基因 形成 tRNA和 rRNA，不再翻译为蛋白质结构基因 转录形成 hnRNA— mRNA— 蛋白质结构蛋白质（构成机体结构）
调节蛋白质 (酶及细胞因子等）
基因,带有特定遗传信息的
DNA区段构成的一个相对独立的结构 和功能单位。
上页 结束返回下页基因的结构真核细胞的基因为断裂基因（ split gene ）
真核细胞的基因结构图上页 结束返回下页真核细胞的基因结构组成：
外显子（ exon ）：编码序列
内含子（ intron）：非编码序列
启动子（ promoter）：位于转录起点上游
TATA box与 TFⅡ 结合，再与 RNA聚合酶 Ⅱ 结合，识别转录起始点
CAAT box 与 CTF结合，促进转录
GC box 与 SP1结合，促进转录
增强子 (enhancer)：位于转录起点前后 3Kb左右，无方向性，有组织特异性
终止子 (terminator),AATAAA序列＋回文序列上页 结束返回下页二、遗传密码
mRNA上共有４种碱基（ A,U,C、
G），可有 64种三联体（如下表），
即 64种密码子。
遗传密码,mRNA上相邻三碱基序列决定一种氨基酸，称密码子或遗传密码。
上页 结束返回下页
（一） 遗传密码表第一碱基 第二碱基 第三碱基
5`端 U C A G 3`端
UUU 苯丙氨酸 UCU 丝氨酸 UAU 酪氨酸 UGU 半胱氨酸 U
UUC 苯丙氨酸 UCC 丝氨酸 UAC 酪氨酸 UGC 半胱氨酸 C
U UUA 亮氨酸 UCA 丝氨酸 UAA 终止 UGA 终止 A
UUG 亮氨酸 UCG 丝氨酸 UAG 终止 UGG 色氨酸 G
CUU 亮氨酸 CCU 脯氨酸 CAU 组氨酸 CGU 精氨酸 U
CUC 亮氨酸 CCC 脯氨酸 CAC 组氨酸 CGC 精氨酸 C
C CUA 亮氨酸 CCA 脯氨酸 CAA 谷氨酰胺 CGA 精氨酸 A
CUG 亮氨酸 CCG 脯氨酸 CAG 谷氨酰胺 CGG 精氨酸 G
AUU 异亮氨酸 ACU 苏氨酸 AAU 天冬酰胺 AGU 丝氨酸 U
AUC 异亮氨酸 ACC 苏氨酸 AAC 天冬酰胺 AGC 丝氨酸 C
A AUA 异亮氨酸 ACA 苏氨酸 AAA 赖氨酸 AGA 精氨酸 A
AUG 甲硫氨酸 +起始 ACG 苏氨酸 AAG 赖氨酸 AGG 精氨酸 G
GUU 缬氨酸 GCU 丙氨酸 GAU 天冬氨酸 GGU 甘氨酸 U
GUC 缬氨酸 GCC 丙氨酸 GAC 天冬氨酸 GGC 甘氨酸 C
G GUA 缬氨酸 GCA 丙氨酸 GAA 谷氨酸 GGA 甘氨酸 A
GUG 缬氨酸 GCG 丙氨酸 GAG 谷氨酸 GGG 甘氨酸 G
上页 结束返回下页
（二）遗传密码的特征,
方向性：阅读方向为 5’→3 ’；
简并性：一种氨基酸有两种或两种以上的密码子；
兼职性,AUG即是起始密码子，又是甲硫氨酸密码子；
通用性：生物界通用；
不重叠：无标点 。
上页 结束返回下页
（三）核密码与线粒体密码子的区别：
有三个密码子不同,
密码 核中编码的氨基酸 线粒体中编码的氨基酸
UGA 终止 Trp（色氨酸）
AUA Ile（异亮氨酸） Met（甲硫氨酸）
CUA Leu（ 亮氨酸 ） 苏氨酸上页 结束返回下页遗传信息的表达
遗传信息通过 转录 和 翻译 决定蛋白质的合成，通过蛋白质合成实现信息的表达。
转录 和 翻译 是遗传信息表达的路径，
也是蛋白质合成的步骤。
上页 结束返回下页第二节 转录 (transcription )
一、转录的概念转录,以 DNA为模版，在转录因子和
RNA聚合酶的作用下合成 RNA的过程。
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1、转录过程：
启动,转录因子与启动子结合后，又与
RNA聚合酶结合,RNA聚合酶识别转录起点，
打开氢键，确定反编码链。
起始,RNA聚合酶依碱基互补原则，结合第一个 NTP
延长,RNA聚合酶延 RNA链滑动，不断形成磷酸二酯键
终止,到终止信号,回文序列形成发夹结构,脱落 。
上页 结束返回下页上页 结束返回下页
2、转录要点：
以基因为单位
以 3’→5 ’ DNA链（反编码链）为模版
转录方向为 5’→3 ’
以 RNA聚合酶为工具
以 GTP,UTP,CTP,ATP为原料
转录地点：真核细胞的转录在核内，
原核细胞的转录在胞质中。
上页 结束返回下页原核细胞的转录上页 结束返回下页
3、转录元件,
RNA聚合酶
信息模版（ 3’→5 ’DNA链）
转录因子
原料 （ GTP,ATP,UTP,CTP）
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4、转录产物 —RNA：
mRNA
tRNA
rRNA
其他小分子 RNA：引物 RNA片段反义 RNA分子剪切体 RNA
核酶 RNA
上页 结束返回下页示上页 结束返回下页不同 RNA的转录情况不同：
转录产物 基因 基因位置 基因特点 转录前体 RNA聚合酶
rRNA rDNA 核仁 重复序列 45rRNA Ⅰ
5srRNA 5srDNA 端粒近 重复序列 5srRNA Ⅲ
tRNA tDNA 不清 重复序列 前体 tRNA Ⅲ
mRNA 结构基因 遍布 单一序列 hnRNA Ⅱ
基因组除了５ SrRNA外，其他 RNA转录后都需要加工，才能成为有一定功能的产物 RNA
上页 结束返回下页二、转录后加工：
戴帽
剪切
加尾
（ 以 hnRNA的加工为例 ）
上页 结束返回下页上页 结束返回下页
（一）戴帽：
在 hnRNA5’端加上一个甲基化帽，即 7－甲基鸟嘌呤核苷酸帽
（ m7’G）。
步骤：
１,hnRNA5`端磷酸与 GTP的 5`磷酸形成 5`→5` 键
２,GTP的第七位 N上甲基化
作用：
保护 5`末端，不被消化，稳定 mRNA
封闭 5`末端，不再加核苷酸促使 mRNA与核糖体的结合上页 结束返回下页上页 结束返回下页
（二）剪切在酶的作用下，切除 hnRNA的内含子，拼接外显子。
步骤,
１、剪切体 (snRNP)形成,snRNP与 intron保守序列结合
snRNP=snRNA (U族 RNA) +蛋白质。
２、套索结构形成,去除内含子，连接外显子作用：
基因多样性的基础进化中稳定性的基础上页 结束返回下页上页 结束返回下页
（三）加尾
3`端在腺苷酸聚合酶作用下加接一连串腺苷酸形成
polyA尾。
DNA 5`
hnRNA
5`
5`
mRNA 5`
5`
非 polyA序列转录内切酶切割
polyA聚合酶 +ATP
进入细胞质
3`
3`
OH 3`
A100-250 3`
A100-250 3`
上页 结束返回下页第三节 翻译一、翻译的概念：
将 mRNA上的核苷酸序列翻译为氨基酸序列的过程，
即由 mRNA?蛋白质的过程。
如：
ACUUCUAAAUACCGUAAUACCAAGGUU…...
苏 丝 赖 酷 精 天胺 苏 赖 缬,..
mRNA
动画上页 结束返回下页二、参与翻译的生物分子,
mRNA（信息模板）
核糖体（合成蛋白质的机器）
tRNA（运输氨基酸的工具）
蛋白质因子（ IF,EF,RF）
氨基酸 （ 合成蛋白质的原料 ）
动画上页 结束返回下页动画上页 结束返回下页识别密码子携带氨基酸动画上页 结束返回下页三、翻译的过程,
肽链起始
肽链延伸
肽链的终止首先,氨基酸活化形成氨基酸 (aa)- tRNA。
肽链起始的第一个活化氨基酸是甲硫氨酰 -
tRNA。
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1、肽链的起始过程：
mRNA活化形成 eIF4+CBP+mRNA
小亚基活化形成 40S+eIF3
+（ eIF2+GTP
+Met-tRNA）
mRNA与小亚基结合形成 mRNA+小亚基
+ Met-tRNA复合物
Met进入 P位
与大亚基结合形成 80S起始复合物动画上页 结束返回下页
aa-tRNA与核糖体结合进入 A位形成
80S+mRNA+Me
t-tRNA+aa-
tRNA
2、肽链的延伸过程 （许多循环组成的重复过程）
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肽键的形成
A位上的 aa与 P
位上的 Met之间形成肽键。
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移位
mRNA与核糖体相对移动一个密码子单位,P
位上的 aa离开,A位上的 aa
移位到 P位,A
位空出,进入新的循环动画上页 结束返回下页
3、肽链合成的终止当 mRNA上的终止密码子出现在核糖体 A位上时,无氨基酸与之结合，
释放因子识别终止密码子，使肽链合成终止并释放出来。
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剪掉部分肽链
糖基化
羟化
氧化
亚基聚合上页 结束返回下页肽链加工场所：
高尔基复合体
内质网腔
胞质上页 结束返回下页细胞蛋白质组（ proteome）
即将细胞内基因活动和表达后所产生的全部蛋白质作为一个整体，研究在个体发育的不同阶段，正常或异常情况下，名种细胞内蛋白质的种类、数量、结构和功能状态，从而阐明基因的功能 。
年青细胞 老年细胞肿瘤细胞上页 结束返回下页思考题
1,解释下列名词基因组 基因 密码子 转录 翻译细胞蛋白质组
2,简述真核细胞的 DNA组成和基因结构
3,简述遗传信息表达的过程及生物学意义
