【课件】基因指导蛋白质的合成课件-2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

1、 4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的主要主要_者者性状的形成离不开性状的形成离不开_( (特别是酶特别是酶) )的作用的作用_控制生物体的性状控制生物体的性状承担承担蛋白质蛋白质基因基因基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程过程叫做叫做。 *基因基因蛋白质的合成蛋白质的合成指导指导_指导蛋白质的合成指导蛋白质的合成 DNA DNA主要存在于主要存在于_中，而蛋白质的合成中，而蛋白质的合成是在是在_中进行的。中进行的。所以：所以：细胞核中的细胞核中的DNADNA如何指导细胞质中的蛋白质的合成？如何指导

2、细胞质中的蛋白质的合成？基因基因细胞核细胞核细胞质细胞质以以_为媒介为媒介RNARNARNARNA是什么物质？是什么物质？为什么为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使呢？的信使呢？核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧（核糖）核苷酸脱氧（核糖）核苷酸 A U C GA T C GDNA与与RNA在分子组成上的区别在分子组成上的区别RNADNA1 1、RNARNA和和DNADNA的比较的比较DNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含含N碱基碱基单双链单双链分子大小分子大小主要存在主要存在部位部位脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A A、T T、G G、C C一般双链一般双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖

3、核糖A A、U U、G G、C C一般单链一般单链很大很大比较小比较小细胞核细胞核细胞质细胞质1.RNA1.RNA是由基本单位是由基本单位核糖核糖核苷酸连接而核苷酸连接而成，所以含有成，所以含有4 4种碱基，种碱基，跟跟DNADNA一样能储存遗一样能储存遗传信息。传信息。2.DNA2.DNA将信息传递给将信息传递给RNARNA时，也严格遵循时，也严格遵循碱基碱基互补配对原则互补配对原则3.RNA3.RNA一般为一般为 ，比，比DNA DNA ，能通过，能通过 ，从细胞核转移到细胞质中。从细胞核转移到细胞质中。* *2、RNA适于作适于作DNA信使的原因：信使的原因：单链单链短短核孔核孔3、RN

4、A的种类的种类信使信使RNARNA： 传递传递遗传信息的遗传信息的媒介媒介核糖体核糖体RNARNA： 与蛋白质与蛋白质构成核糖体构成核糖体转运转运RNARNA：氨基酸的氨基酸的运载工具运载工具。（一种（一种tRNA只能识别只能识别和转运一种氨基酸和转运一种氨基酸DNADNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNAmRNA的？的？在在_内，通过内，通过RNARNA聚合酶以聚合酶以DNADNA的的_链为模板合成链为模板合成_的过程的过程一一.遗传信息的转录遗传信息的转录细胞核细胞核一条一条RNAu1、概念、概念:u2、过程、过程:AGCGACGGUUDNADNATC C AG T G C

5、A 在在RNA聚合酶聚合酶的作用下，的作用下，DNA双链解开双链解开, 碱基得以暴露碱基得以暴露RNARNA聚合酶聚合酶GCGACGGUUARNARNADNADNATC C AG T G C A A游离的核糖核苷酸与游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基配对，模板链上的碱基配对，在在RNA聚合酶聚合酶作用下合成作用下合成mRNARNARNA聚合酶聚合酶配对原则：配对原则：A-U T-A G-C C-GGCGACGGUA URNARNADNADNATC C AG T G C A RNARNA聚合酶聚合酶游离的核糖核苷酸与游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基配对，模板链上的碱基配对，在在RNA聚

6、合酶聚合酶作用下合成作用下合成mRNACGACGGUA UGRNARNADNADNATC C AG T G C A CGAGUCA UGRNARNADNADNATC C AG T G C A GCA UGARNARNADNADNATC C AG T G C A CGGUGCA UGA CRNARNADNADNATC C AG T G C A GGUGCA UGA CURNARNADNADNATC C AG T G C A GGGCA UGA CU GRNARNADNADNATC C AG T G C A GGTC C AG T G C A CA UGA CU G GRNARNADNADNAGT

7、C C AG T G C A CA UGA CU G G 4 4、结果：、结果：RNARNADNADNAu3、特点、特点: 边解旋边转录边解旋边转录形成形成mRNAmRNA链，链，DNADNA上的遗传信息就传递上的遗传信息就传递到到mRNAmRNA上上游离的核糖核苷酸连接到游离的核糖核苷酸连接到mRNA上上最后，最后，mRNA从从DNA链上释放。链上释放。DNA双螺旋恢复双螺旋恢复关于转录关于转录细胞核细胞核4种核糖核苷酸种核糖核苷酸DNA的一条链的一条链mRNAATP、酶、酶GC、CG、TA、DNAmRNA注意：注意：1.转录的场所不一定是细胞核；转录的场所不一定是细胞核；（线粒体，叶绿体，

8、拟核均可以发生转录线粒体，叶绿体，拟核均可以发生转录）2.RNA聚合酶具有两个功能：聚合酶具有两个功能：解旋以及合成解旋以及合成RNA2.转录的转录的基本单位是基因基本单位是基因，而不是整个，而不是整个DNA；3.每个基因都是以每个基因都是以DNA某条特定链某条特定链为模板进行转为模板进行转录的；录的；4.在真核细胞中，转录出来的在真核细胞中，转录出来的RNA 需要经过加工需要经过加工才具有生物活性才具有生物活性5.转录出来的转录出来的mRNA去向：进入细胞质，与核糖体去向：进入细胞质，与核糖体结合结合二二. .复制与转录的比较复制与转录的比较复制复制转录转录发生时间发生时间 场所场所模板模板

9、原料原料酶酶能量能量碱基配对碱基配对产物产物特点特点 信息传递方向信息传递方向 主要在细胞核主要在细胞核 主要在细胞核主要在细胞核DNADNA的两条链的两条链 DNA DNA的一条链的一条链4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸 4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等 RNA RNA聚合酶等聚合酶等ATPATPATPATP两个子代两个子代DNADNA 一条单链一条单链mRNAmRNA G GC C、T TA A、 G GC C、A A T T间期（有丝、减数分裂）间期（有丝、减数分裂） 个体发育整个过程个体发育整个过程边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制

10、 边解旋边转录边解旋边转录DNA DNADNA DNADNA mRNADNA mRNA按照碱基配对原则，1、写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，2、写出b链对应的a链的碱基序列。DNA双链双链片段片段a链链b链链C G A A C C T C A C G C信使信使RNA比较比较mRNA和和b链，以及链，以及mRNA和和a链的碱基序列的差异。链的碱基序列的差异。G C T T G G A G T G C GG C U U G G A G U G C G1、如下是转录过程：、如下是转录过程：DNA . RNA .该图中有该图中有 种核苷酸，有种核苷酸，有 核酸核酸 ，有，有 种碱基，该种

11、碱基，该过程是在过程是在 中进行的。中进行的。625细胞核细胞核2、由、由DNA蕴藏的遗传信息所支配合成的蕴藏的遗传信息所支配合成的 RNA完完全水解后，得到的化学物质是（全水解后，得到的化学物质是（ ）A、氨基酸、氨基酸 葡萄糖葡萄糖 碱基碱基 B、氨基酸、氨基酸 核苷酸核苷酸 葡萄糖葡萄糖C、核糖、核糖 碱基碱基 磷酸磷酸 D、脱氧核糖、脱氧核糖 碱基碱基 磷酸磷酸C课堂巩固课堂巩固 转录得到的转录得到的RNARNA仍是碱基序列，而不仍是碱基序列，而不是蛋白质。是蛋白质。 那么，那么，mRNAmRNA如何将如何将碱基序列碱基序列翻译成翻译成蛋白质的蛋白质的氨基酸序列氨基酸序列？ mRNAm

12、RNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程中，开始它新的历程 翻译。翻译。 1.概念：概念： 游离在游离在_中的各种中的各种_，以，以_为模板合成具有一定为模板合成具有一定_顺序的顺序的_的过程的过程一、翻译一、翻译细胞质细胞质氨基酸氨基酸mRNA氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质 RNA只含有只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有的氨基酸有21种。种。4种碱基怎么决定蛋白质的种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸呢？种氨基酸呢？mRNA的碱基序列的碱基序列蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列翻译翻译mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系？的碱基与氨基酸之间的

13、对应关系？a) 如果如果1个碱基决定个碱基决定1个氨基酸，个氨基酸，4种碱基能决定多种碱基能决定多少种氨基酸？少种氨基酸？b)如果如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？种氨基酸？c)一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的组合出构成蛋白质的21种氨基酸？种氨基酸？4种种16种种3个个4种种21种种? ?科学家通过推测和实验科学家通过推测和实验, 最终破解了遗传密码最终破解了遗传密码, 得得知确实是知确实是mRNA上上3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1个氨基酸个氨基酸.* * 1 1

14、、密码子、密码子: :信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基AUUAC GCmRNA密码子密码子* 3、读表方法、读表方法亮氨酸亮氨酸对应的氨基酸序列为对应的氨基酸序列为: :甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨半胱氨酸酸脯氨酸脯氨酸丝氨酸丝氨酸赖氨酸。赖氨酸。 AUG GAA GCA UGU CCG AGC AAG 将下面将下面mRNA的碱基序列翻译成氨基酸序列的碱基序列翻译成氨基酸序列决定氨基酸的密码子共有多少种？他们分别决定氨基酸的密码子共有多少种？他们分别只对应一种氨基酸吗？只对应一种氨基酸吗？一种氨基酸只对应一种密码子吗一种氨

15、基酸只对应一种密码子吗? ?一共有多少种密码子？一共有多少种密码子？所以：所以：1、共有、共有64个遗传密码子，但能编码氨基酸的个遗传密码子，但能编码氨基酸的密码子只有密码子只有61种；种；2、一种密码子只能编码一种氨基酸，但一种、一种密码子只能编码一种氨基酸，但一种氨基酸可以对应多种密码子。氨基酸可以对应多种密码子。4、遗传密码的种类遗传密码的种类：密码子（遗传密码）共密码子（遗传密码）共64种。种。 终止密码子终止密码子：不编码氨基酸，翻译终止的信号（：不编码氨基酸，翻译终止的信号（UAA、UAG、UGA）（）（3个）个） 起始密码子起始密码子：编码第一个氨基酸（：编码第一个氨基酸（ 2个

16、：个：AUG、GUG） 普通密码子普通密码子：只编码对应的氨基酸（：只编码对应的氨基酸（59种）种）、通用性、通用性：地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，这事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的起源，或者生命在本质上是统一。或者生物都具有共同的起源，或者生命在本质上是统一。 不间断性、不重叠性不间断性、不重叠性：密码子是连续排列的，相邻密：密码子是连续排列的，相邻密码子之间无核苷酸间隔；对特定的密码而言，其中的码子之间无核苷酸间隔；对特定的密码而言，其中的每个核苷酸都具有

17、不重叠性。每个核苷酸都具有不重叠性。5、遗传密码的特点、遗传密码的特点 、简并性：、简并性：a.在一定程度上能防止由于碱基的改变而导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。增强了密码的容错性。致的遗传信息的改变。增强了密码的容错性。（如：（如：GAUGAC都决定天冬氨酸）都决定天冬氨酸）b.从使用频率来考虑从使用频率来考虑 ，当某种氨基酸的使用频率高时，当某种氨基酸的使用频率高时，几几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。GAGUC A UGCmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子核糖体核糖体细胞质中细胞

18、质中合成蛋白质的合成蛋白质的“生产线生产线”GAGUC A UGCmRNA问题：氨基酸是怎样运送到问题：氨基酸是怎样运送到“生产线生产线”上的呢？上的呢？（反密码子和密（反密码子和密码子互补配对）码子互补配对）tRNA“搬运工搬运工”* tRNA，mRNA和和rRNA都参与了蛋白质的合成过程，都参与了蛋白质的合成过程，但氨基酸的种类和顺序是由但氨基酸的种类和顺序是由_决定的。决定的。mRNACAC缬氨酸缬氨酸AUG组氨酸组氨酸UCG精氨酸精氨酸GGUC A UAGC“翻译家翻译家”思考：思考： 哪些类型的哪些类型的RNA参与了蛋白质的合成过程？参与了蛋白质的合成过程？二二.翻译的过程翻译的过程

19、结合文字，根据教材图结合文字，根据教材图4-7思考：思考：1.tRNA有多少种？有多少种？ 61种种2.每种每种tRNA只能搬运一种氨基酸吗？只能搬运一种氨基酸吗？每种氨基酸只由一种每种氨基酸只由一种tRNA搬运吗？搬运吗？对对不一定不一定3.氨基酸在核糖体内发生了什么生理过程？氨基酸在核糖体内发生了什么生理过程？4.读取遗传密码时，读取遗传密码时，mRNA在移动还是核糖体在移动还是核糖体在移动？在移动？核糖体在移动核糖体在移动6.翻译中止的信号是什么翻译中止的信号是什么？核糖体遇到终止密码子核糖体遇到终止密码子5.翻译时，核糖体移动方向是什么？翻译时，核糖体移动方向是什么？核糖体从核糖体从5

20、-端向端向3-端移动端移动脱水缩合脱水缩合 特点：特点：翻译是一个快速髙效的过程，一个翻译是一个快速髙效的过程，一个mRNAmRNA分子上可以分子上可以相继相继结合多个核糖体，同时进行结合多个核糖体，同时进行多条多条肽链肽链的合成。的合成。三三.翻译的特点翻译的特点思考：思考：如何从如何从链的长度判断链的长度判断翻译的方向？翻译的方向？结果：结果：合成的是多条同种肽链合成的是多条同种肽链项目项目翻译翻译场所场所模板模板原料原料条件条件碱基配对碱基配对产物产物信息传递信息传递发生时间发生时间核糖体核糖体mRNAmRNA20种氨基酸种氨基酸个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程多肽链多肽链R

21、NA需要酶、需要酶、ATP、tRNAtRNAmRNA关于翻译：关于翻译：真核、原核生物转录与翻译有什么主要区别？真核、原核生物转录与翻译有什么主要区别？项目项目转录转录翻译翻译复制复制场所场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体核糖体模板模板DNADNA的一条链的一条链mRNAmRNA原料原料4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸 2020种氨基酸种氨基酸条件条件需需RNARNA聚合酶、聚合酶、ATPATP等等需要酶、需要酶、ATPATP、tRNAtRNA碱基配对碱基配对A-U T-A A-U T-A G-C C-GG-C C-GA-U U-A A-U U-A G-C C-GG-C C-G产物产物mRNAm

22、RNA多肽链多肽链信息传递信息传递RNARNA蛋白质蛋白质发生时间发生时间个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程四四. .转录、翻译与转录、翻译与DNADNA复制的比较复制的比较主要在细胞核主要在细胞核DNADNA的二条链的二条链4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸需解旋酶、需解旋酶、DNA聚聚合酶、合酶、ATP等等A-T T-A A-T T-A G-C C-GG-C C-GDNDNA亲代亲代DNADNA子代子代DNADNA细胞分裂间期细胞分裂间期DNA mRNAGAGUC A UGCmRNA转转 录录AGAGTCTG CT C CC AG A G T DNA翻翻 译译蛋白质蛋白质缬氨酸缬氨酸组氨

23、酸组氨酸精氨酸精氨酸总结：基因指导蛋白质的合成总结：基因指导蛋白质的合成课堂巩固课堂巩固蛋白质种氨基酸数目与蛋白质种氨基酸数目与mRNAmRNA、DNADNA中碱基数目的关系中碱基数目的关系1 1、如果某蛋白质中有、如果某蛋白质中有n n个氨基酸，则指导该蛋白个氨基酸，则指导该蛋白质合成的质合成的mRNAmRNA的碱基数目为的碱基数目为 ，控制该蛋白，控制该蛋白质合成的质合成的DNADNA（基因）中的碱基数目为（基因）中的碱基数目为 。 3n 3n 6n 6n（前提是不考虑终止密码）（前提是不考虑终止密码） n多肽链多肽链3n6n DNAmRNA翻译翻译转录转录？* *DNADNA的碱基数：的碱基数：mRNAmRNA的碱基数：蛋白质中的碱基数：