4.1基因指导蛋白质的合成 课件【新教材】人教版（2019）高一生物必修二

第四章

基因的表达基因的表达P63

将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？原来，基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。第一节

基因指导蛋白质的合成问题探讨P64美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来。讨论：从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？

一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。目录CONTENTS遗传信息的转录（RNA的种类及功能）遗传信息的翻译中心法则010203基因如何指导蛋白质的合成？

遗传信息储存在细胞核的DNA中，蛋白质的合成发生在细胞质（核糖体）。

DNA和核糖体两者在空间上是隔开的，那么DNA的遗传信息怎么传递到细胞质？基因核糖体

已知，DNA不能出核孔（核孔有选择性）科学家推测：在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。基因如何指导蛋白质的合成？

1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。

1955年，戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。

——RNA是DNA与蛋白质之间的信使充当信使的物质——RNA①RNA是什么？②为什么RNA适合作DNA的信使？DNA的基本单位RNA的基本单位脱氧核糖DNA胸腺嘧啶（T）磷酸腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）RNA核糖尿嘧啶（U）RNA组成与DNA的很相似:它也是由基本单位——核苷酸连接而成的，核苷酸也含有4种碱基，这些特点使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。RNA的种类

P65mRNArRNAtRNA

——信使RNA——转运RNA——核糖体RNA核糖体的组成成分遗传信息的转录P65③DNA的遗传信息是怎么样传给mRNA的？核糖核苷酸RNA聚合酶DNARNA5´3´5´5´3´RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来第一步-解旋游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对第二步-配对在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上第三步-连接合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复第四步-释放RNA与模板链是反向的转录方向（子链的5´→3´）①模板链是DNA的两条链还是一条链？1条②DNA和RNA的碱基如何配对？A-U,T-A,G-C,C-G模板链2022/12/10遗传信息的转录——小结P651.概念：2.时间：3.场所：4.条件：5.产物：6.特点：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录个体生长发育的整个过程细胞核（主要场所）模板：原料：能量：酶：RNA（三种RNA都是）边解旋边转录提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段（并非一整个DNA）。7.遗传信息传递的方向：DNA→RNADNA的一条链4种游离的核糖核苷酸ATPRNA聚合酶遗传信息的转录按照碱基配对原则，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双链片段a链b链CGAACCTCACGC信使RNA比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG习题巩固1、在人体中，由A、U、C三种碱基参与构成的核苷酸共()

A．3种B．4种C．5种D．6种2、DNA复制，转录后所形成的产物分别是()

A．DNA，RNA

B．DNA，氨基酸

C．RNA，核糖D．RNA，DNA3、“遗传信息”是指()A、基因的脱氧核苷酸排列顺序B、DNA的碱基对排列顺序C、信使RNA的核苷酸排列顺序D、蛋白质的氨基酸排列顺序CAA习题巩固4、在胰蛋白质酶合成过程中，决定它性质的根本因素是()A．mRNAB．tRNAC.核糖体D．DNA5、某信使RNA中有碱基60个，其中G+A为25个，那么转录此RNA的DNA中G+A为()A．25B．35C．50D．60DD遗传信息的翻译P66转录得到的是RNA，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸排列顺序呢？

mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合，开始它新的历程——翻译。

遗传信息的翻译P661、翻译的概念：

游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。

要想知道mRNA是如何翻译成蛋白质的，首先要寻找mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系。mRNA的碱基序列蛋白质的氨基酸序列2、翻译的实质：遗传信息的翻译P66问题1：mRNA的4种碱基如何对应蛋白质的21种氨基酸？最多可以决定64（43）种氨基酸若1个碱基决定1个氨基酸最多可以决定4种氨基酸若2个碱基决定1个氨基酸最多可以决定16（42）种氨基酸若3个碱基决定1个氨基酸组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸1961年，英国的克里克和同事用实验证明：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作一个密码子。GUGCAUCGAmRNA5'3'密码子缬氨酸密码子组氨酸密码子精氨酸遗传信息的翻译1967年，科学家将21种氨基酸的密码全部破译，将其编制成密码子表。第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

起始密码子______种

种类（

)种终止密码子______种

编码氨基酸的密码子______种642623密码子决定的氨基酸

UUUAUGUAA终止甲硫氨酸(起始）苯丙氨酸第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

第1个碱基第2个碱基 第3个碱基密码子苯丙氨酸谷氨酸色氨酸

一种密码子决定____种氨基酸，一种氨基酸由

密码子决定。1种或几种1

GAA和GGAA和GAG

U

UC和U

UUC和UUUU

G

G

UGG——密码子的简并

遗传信息的翻译P67思考.讨论：1.绝大多数氨基酸都有好几个密码子，这一现象称为密码的简并（性），你认为密码的简并对生物体的生存和发展有什么意义？2.几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸。意义：维持物种的稳定说明当今生物可能有着共同的起源。mRNA5´3´遗传信息的翻译P67问题2：知道碱基和氨基酸的对应关系后，谁能胜任这个对应工作呢？（完成这个工作，要求既能“懂”碱基的语言，也能“懂”氨基酸的语言）5´3´①结构：tRNA链经过折叠，像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。结合氨基酸的部位密码子反密码子OHAAC碱基配对③种类：62种，与决定氨基酸的密码子

一一对应。②特点：1种tRNA只能识别并转运1种氨基酸这个tRNA携带的氨基酸是

？亮氨酸遗传信息的翻译P68UAC甲硫氨酸组氨酸G

U

G色氨酸A

CC第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG________，进入位点____。AGUCCAUAAGGUmRNAmRNA核糖体遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG________，进入位点____。mRNA核糖体互补配对1第2步:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点_____。2组氨酸G

U

G遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG________，进入位点____。mRNA核糖体互补配对1第2步:携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点_____。2肽键第3步:甲硫氨酸与这个氨基酸形成_____，从而转移到位点_____的tRNA上。2肽键遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

GUAC甲硫氨酸第4步:

_______沿______移动，读取下一个密码子，原占位点___的tRNA离开核糖体，原位点___的tRNA进入位点__，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点___，继续肽链的合成。核糖体mRNA1212色氨酸A

CC遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU组氨酸色氨酸A

CC甲硫氨酸XXXXXX随着________的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的____________，合成才告终止。核糖体终止密码子遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU甲硫氨酸组氨酸色氨酸XXX遗传信息的翻译——小结P681.概念：2.场所：3.条件：4.产物：5.原则：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。核糖体模板：原料：能量：工具：酶具有一定氨基酸序列的蛋白质（肽链）碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C）6.遗传信息传递的方向：RNA→蛋白质提醒：肽链合成后，通常经过盘曲折叠，才能形成特定空间结构和功能的蛋白质分子。mRNA21种氨基酸ATPtRNA遗传信息的翻译P69

在细胞质中，翻译是一个快速的过程。通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。①由该图能不能得出翻译的方向（核糖体移动的方向）呢？由肽链_____→肽链_____的方向进行短长（从左到右）②这样合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？相同。因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。中心法则P691957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；复制转录翻译蛋白质DNARNA也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。随着研究的深入，科学家对中心法则进行补充：资料：1.1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，RNA复制酶

能催化RNA的复制。2.1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。逆转录复制在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系A—C—U—G—G—A—U—C—UmRNA：苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸肽链：DNA：A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A肽键肽键（假设以B链为模板进行转录）A链B链转录翻译基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数＝6∶3∶16.合成一条含1000个氨基酸的多肽链，需要转运RNA的个数、信使RNA上的碱基个数和双链DNA上的碱基对对数至少依次是(

)A.1000个、3000个和3000对B.1000个、3000个和6000对C.300个、300个和3000对D.1000个、3000个和1000对金榜49页第6题1.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为（）A.33、11、66B.3