遗传信息的表达（转录+翻译）（第2课时）【知识精讲+备课精研】 高一生物 课件（沪科版2020必修2）

遗传信息的表达为什么人们会有不同的肤色、血型？这些性状是由谁体现的？又是由谁决定的？生物的性状由基因决定，这些性状又是通过蛋白质来体现的。：具有遗传效应的DNA片段基因果蝇某一条染色体上的几个基因基因指导蛋白质的合成。基因通过指导蛋白质的合成来直接或间接地控制性状【实例1】红细胞的结构基因A血红蛋白指导合成维持正常的红细胞结构基因a异常的血红蛋白无法维持正常的红细胞结构镰状红细胞贫血【实例2】黑色素的合成酪氨酸黑色素基因B酪氨酸酶指导合成白化病基因通过指导蛋白质的合成来直接或间接地控制性状基因指导蛋白质合成的过程——基因表达/遗传信息表达以真核细胞为例，思考基因表达如何完成？基因DNA细胞核细胞质膜细胞质中的核糖体（蛋白质合成场所）基因如何将遗传信息传递给核糖体？【提示1】DNA无法出细胞核【提示2】核糖体无法进细胞核细胞质基因携带的遗传信息如何传递到细胞质的呢？1955年，布拉舍以洋葱根尖和变形虫为实验材料进行实验发现：如果在培养液中加入RNA酶，蛋白质的合成停止；再加入从酵母中提取的RNA则又可以重新合成一定数量的蛋白质。这说明：蛋白质的合成与RNA有关同年，戈尔德斯坦（Goldstein）和普劳特（Plaut）观察到用放射性标记的RNA从细胞核转移到细胞质。这又说明：RNA可以作为遗传信息传递的信使DNA（基因）RNA蛋白质（性状）转录翻译以DNA分子中的一条多核苷酸链为模板合成RNA的过程以RNA作为模板合成蛋白质的过程DNA／RNA比较：AGCTAGCU4脱氧核糖核糖双链单链4观看视频：转录过程转录过程基因启动子RNA聚合酶RNA聚合酶识别并结合到启动子区域，使该处的DNA双链局部解旋（该过程所需能量来自于直接能源物质——ATP）启动子：基因前端的DNA序列，是转录的起始位点，能与RNA聚合酶结合。切断氢键起始延伸终止起始转录过程起始延伸终止延伸模板链CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'A~~PPU~~PPC~~PPA~~PPA~~PPA~~PPU~~PPG~~PPC~~PPA~~PPG~~PPU~~PPC~~PPU~~PPA~~PPG~~PPC~~PP5'3'转录过程中，合成RNA的原料是什么？RNA聚合酶转录过程中，合成RNA的原料为4种核糖核苷三磷酸RNA转录过程起始延伸终止延伸模板链CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'A~~PPU~~PPC~~PPA~~PPA~~PPA~~PPU~~PPG~~PPC~~PPA~~PPG~~PPU~~PPC~~PPU~~PPA~~PPG~~PPC~~PP5'3'RNA聚合酶RNARNA聚合酶沿着模板链，向其5’端方向移动；RNA链则从5’向3’延伸在此过程中，RNA聚合酶催化磷酸二酯键的形成，最终合成单链的RNA。~~G~~3’端5’端5’端3’端ATCG转录的模板链（DNA的一条链）RNA（单链）C~~~~观看动画，思考转录过程中的碱基互补配对原则是什么？A~~G~~3’端5’端5’端3’端ATCGC~~~~转录的模板链（DNA的一条链）RNA（单链）观看动画，思考转录过程中的碱基互补配对原则是什么？UA~~G~~3’端5’端5’端3’端ATCGC~~~~转录的模板链（DNA的一条链）RNA（单链）观看动画，思考转录过程中的碱基互补配对原则是什么？A~~G~~3’端5’端5’端3’端ATCGC~~~~U转录的模板链（DNA的一条链）RNA（单链）脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖核糖核糖碱基互补配对原则：A=UT=AC≡G（G≡C）观看动画，思考转录过程中的碱基互补配对原则是什么？该过程中需要注意的两点：1.RNA链从5’向3’不断延伸，边合成边从模板链上脱落。2.RNA聚合酶沿模板链向其5’移动，已经过区域的DNA双链会恢复成双螺旋结构。转录过程起始延伸终止延伸转录过程起始延伸终止终止终止子：基因后端的DNA序列，是转录的终止位点，RNA聚合酶会在此与DNA脱离。转录过程起始延伸终止终止终止子：基因后端的DNA序列，是转录的终止位点，RNA聚合酶会在此与DNA脱离。基因启动子RNA聚合酶终止子转录过程起始延伸终止终止终止子：基因后端的DNA序列，是转录的终止位点，RNA聚合酶会在此与DNA脱离。基因启动子终止子RNA聚合酶转录过程起始延伸终止终止终止子：基因后端的DNA序列，是转录的终止位点，RNA聚合酶会在此与DNA脱离。基因启动子终止子RNA聚合酶终止子的特定结构会导致RNA聚合酶和RNA链从DNA模板上脱离，转录过程终止。形成三种RNA核糖体的成分（核糖体由rRNA与蛋白质组成）翻译的模板翻译的“工具”转录结果AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核

核孔DNAmRNA在细胞核中合成3’端5’端5’端3’端AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质遗传信息遗传密码3’端5’端5’端3’端DNA在细胞核内转录成mRNAmRNA从核孔运出细胞核，进入细胞质。在核糖体上合成蛋白质。DNA分子上的碱基序列称“遗传信息”核酸语言（碱基序列）蛋白质语言翻译转录核酸语言如何转换成蛋白质语言？4种碱基如何转换成20种氨基酸？mRNA分子上的碱基序列称“遗传密码”遗传信息的翻译从核酸语言到蛋白质语言RNA有4种碱基，蛋白质有20种氨基酸,

mRNA的4种碱基如何决定20种氨基酸？1个碱基→1个氨基酸 2个碱基→1个氨基酸 3个碱基→1个氨基酸 4＜204×4=16＜204×4×4=64＞20实验1961年，克里克以T4噬菌体为实验材料研究，他发现：在相关碱基序列中增加或删除一个或两个碱基，不能产生正常功能的蛋白质，但是当增加或者删除三个碱基对，却合成了正常功能的蛋白质。mRNA分子内的碱基的序列——遗传密码UCAUGAUUA密码子——mRNA上决定一种氨基酸的每三个相邻碱基注意区分：

遗传信息遗传密码

密码子DNA（基因）内脱氧核苷酸的序列阅读书P14密码子表，这一段mRNA能够合成什么氨基酸？遗传密码、密码子（核苷酸）3’端5’端与特定的氨基酸结合tRNA氨酰tRNA携带的氨基酸

翻译过程中氨基酸的运载工具——tRNA（转运RNA）

翻译过程中氨基酸的运载工具——tRNA（转运RNA）反密码子是tRNA中段的三个核糖核苷酸。在翻译时，携带特定氨基酸的tRNA通过其反密码子与mRNA上的密码子发生碱基互补配对左图中这种tRNA的反密码子为5’-GAA-3’，查询遗传密码表，判断它携带哪种氨基酸？5’-UUC-3’（mRNA上的密码子）苯丙氨酸苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸注意：一种tRNA只能携带一种氨基酸

翻译的场所——核糖体（化学组分：蛋白质和rRNA）功能：为翻译过程提供场所，并兼有识别mRNA以及催化肽键形成的功能。

翻译的过程小亚基大亚基AUGGUCAACACUCCUUAAAUU5’3’mRNA（模板）UACCAGUUGUGAGGA缬甲硫天冬苏脯tRNA（工具）氨基酸

（原料）核糖体

（场所）翻译过程起始延伸终止翻译过程起始延伸终止小亚基大亚基AUGGUCAACACUCCUUAAAUU5’3’mRNA（模板）UACCAGUUGUGAGGA缬甲硫天冬苏脯tRNA（工具）氨基酸

（原料）核糖体

（场所）翻译过程起始延伸终止小亚基大亚基AUGGUCAACACUCCUUAAAUU5’3’mRNA（模板）CAGUUGUGAGGA缬甲硫天冬苏脯tRNA（工具）氨基酸

（原料）核糖体

（场所）翻译过程起始延伸终止小亚基大亚基AUGGUCAACACUCCUUAAAUU5’3’mRNA（模板）UUGUGAGGA缬甲硫天冬苏脯tRNA（工具）氨基酸

（原料）核糖体

（场所）翻译过程起始延伸终止小亚基大亚基AUGGUCAACACUCCUUAAAUU5’3’mRNA（模板）UGAGGA缬甲硫天冬苏脯tRNA（工具）氨基酸

（原料）核糖体

（场所）归纳总结——翻译通用遗传密码表密码子种类：____种编码氨基酸的密码子：_____种终止密码子：_____种（不决定氨基酸）起始密码子：_______（甲硫氨酸）大多数生物的遗传密码表是相同的密码子与氨基酸的对应关系1种氨基酸对应___________种密码子除终止密码子外，1种密码子对应____种氨基酸1种或多种1多种密码子对应同一种氨基酸，称为简并性。观察对应同一种氨基酸的多种密码子（如苏氨酸的4种密码子），你发现了什么规律？简并性也称第三碱基简并性这些密码子的第1位与第2位碱基均相同，仅第3位碱基存在差异。64613AUG通用遗传密码表意义将RNA碱基序列中的信息，转化为蛋白质多肽链中氨基酸序列蕴含的信息。通过转录、翻译，基因中的遗传信息沿DNA→RNA→蛋白质这一方向进行传递，完成了表达。归纳总结——翻译思考DNA转录形成的RNA的长度要远远短于DNA，你能解释其中的原因吗？DNA复制、转录、翻译的比较信息传递方向场所模板原料酶