【高中生物】基因指导蛋白质的合成 课件 2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

基因指导蛋白质的合成发出绿色荧光水母直接原因绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白基因合成指导转基因鼠基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。细胞质中的核糖体绿色荧光蛋白小鼠细胞细胞核绿色荧光蛋白基因假说①中间物质传递信息假说②核孔0.9nm实现核质之间频繁的物质交换和信息交流RNADNA蛋白质！RNA充当了DNA的信使1.RNA的结构层次基本组成元素：基本组成物质：基本组成单位：RNA(单链)：C、H、O、N、P磷酸基团、核糖、含氮碱基核糖核苷酸（4种）核苷酸链核糖P含氮碱基O1'2'3'4'5'OHHOHHHH4核糖PA核糖PC核糖PG核糖PU比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构（一般）主要存在部位分子大小脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖A、T

、C、GA、

U、C、G双链结构多为单链结构细胞核细胞质较大较小2.RNA与DNA结构的比较(1)RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基(C、G、A、U)共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。(3)RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。3.RNA承担信使功能的原因mRNA——信使RNA携带遗传信息，蛋白质合成的模板tRNA——转运RNArRNA——核糖体RNA识别并运载氨基酸核糖体的组成成分核糖体RNA(rRNA）单链核糖体组成部分mRNA通过_______，从________转移到________中。核孔细胞核细胞质DNA的遗传信息RNA的遗传信息转录过程如何呢阅读课本P65内容，然后总结出转录的概念、场所、条件以及过程分别是什么？概念场所时期条件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。主要是在细胞核（少量细胞质）个体生长发育的整个过程（真核细胞分裂期较少）遗传信息的转录模板原料酶能量DNA的一条链以细胞中游离的4种核糖核苷酸RNA聚合酶ATP等（打开氢键、形成磷酸二酯键）5’3’3’5’第一步解旋DNA双链解开（_____________的催化），碱基暴露出来；RNA聚合酶注意：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；3’5’3’5’第2步mRNA开始合成在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键）第3步mRNA的延伸特点：边解旋边转录（方向：

）

从5’-端到3’-端（1）解旋：在能量的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开，得到模板链CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA5'3'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'ATP不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用转录的过程：随机，为基因片段不完全解开（2）配对：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，

确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'UAUGCAUGAUCGAGCUU氢键形成不需酶DNARNAGCCGTAAU配对方式:模板链非固定不变CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU3'5'ATP（3）连接：在RNA聚合酶的作用下，核糖核苷酸连接成核糖核苷酸链。

（形成磷酸二酯键）合成方向：特点：边解旋边转录RNA链的5’端→3’端（4）释放：合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA5'3'细胞质细胞核mRNA补充：mRNA通过核孔进入细胞质中，穿过0层膜，需要消耗能量UAACUGCCTAGGAUGTARNA聚合酶①解旋②配对③连接④释放DNA双链解开，碱基暴露出来游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双螺旋恢复转录的过程特点精确复制的原因意义

方向结果边解旋边转录碱基互补配对原则A－U、T－A、G－C、C－G遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。转录RNA（mRNA、tRNA、rRNA）从5'端向3'端延伸遗传信息的转录[例1]与DNA相比，RNA特有的成分是(

)A.核糖和尿嘧啶

B.脱氧核糖和尿嘧啶C.核糖和胸腺嘧啶D.脱氧核糖和胸腺嘧啶

解析与DNA相比，RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶，A正确。AP63[例2]RNA可能的功能是(

) ①作为某些病毒的遗传物质②作为某些细菌的遗传物质③催化某些代谢反应④转运氨基酸⑤核糖体组成成分 A.①②③④⑤ B.①②③④ C.②③④⑤ D.①③④⑤

解析RNA可以作为某些病毒的遗传物质，如HIV，①正确；细菌的遗传物质是DNA，②错误；酶具有催化作用，酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，故某些RNA能催化代谢反应，③正确；mRNA可以作为翻译的模板，④正确；tRNA可以转运氨基酸，⑤正确；核糖体组成成分是rRNA和蛋白质，⑥正确。DP64【过程检测1】下列关于RNA可以作为DNA信使的原因，说法不正确的是()A.RNA也是由核苷酸组成。B.RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔。C.RNA与DNA均主要存在于细胞核中。D.RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”C判断：DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（）×TAAGTCGTGA5′3′3′5′5′3′转录模板链ATTCAGCACTAUUCAGCACUDNARNA非模板链1、转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。2、该RNA的碱基序列与DNA另一条链（非模板链）的碱基序列基本相同，区别是T替换成了U。例题：DNA一条单链的碱基序列是5’-ACGGATCTA-3’，1、请写出与它互补的另一条单链的碱基序列；2、写出以它为模板转录出的mRNA的碱基序列。互补链：5’-TAGATCCGT-3’mRNA：5’-UAGAUCCGU-3’2.过程：3.条件模板：酶：原料：能量：5.产物：DNA(基因)的一条链游离的四种核糖核苷酸ATPRNA聚合酶RNA(mRNA、tRNA、rRNA)1.概念：以DNA一条链为模板，合成RNA的过程7.遗传信息传递方向：A-U

T-AG-CC-G4.配对原则：DNA

RNA解旋配对连接释放(解旋断开氢键，合成磷酸二酯键)

8.场所：9.发生时期：个体生长发育的整个过程细胞核、线粒体、叶绿体、拟核6.转录的方向：子链的5´端

→

3´端子链的5´端

→

3´端子链的5´端

→

3´端DNA复制转录时间场所解旋模板原料酶配对方式特点方向产物意义细胞分裂前的间期生长发育全过程完全解旋只解旋有遗传效应片段（基因）DNA的两条链均为模板DNA的一条链为模板四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸解旋酶、

DNA聚合酶等RNA聚合酶等A-T、T—A、C—G

、G—CA-U、C—G、T—A、G—C半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录2个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒新链从5’端3’端延伸新链从5’端3’端延伸转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，mRNA上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？碱基4种：A、U、C、G组成蛋白质氨基酸：21种mRNA蛋白质如何决定1个碱基决定1个氨基酸2个碱基决定1个氨基酸3个碱基决定1个氨基酸决定4种氨基酸决定16种氨基酸氨基酸组合64种1个氨基酸1个氨基酸4种4种4种4种4种1个氨基酸4种(1)定义：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基(3)识别：mRNA5'3'GUGGAACCU密码子密码子密码子密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠决定缬氨酸决定组氨酸决定精氨酸怎么判断？1.密码子(2)位置：mRNA上UUUCGAAAG第一个碱基第二个碱基第二个碱基第二个碱基第二个碱基第三个碱基第三个碱基UCAGGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG密码子共64个终止密码子UAA、UAG、UGAUGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸起始密码子真核生物：GUG编码缬氨酸，不作为起始密码子。能编码氨基酸的密码子共62个AUG：甲硫氨酸GUG：甲硫氨酸密码子的通用性：密码子的简并性一种氨基酸可以由1种或多种不同的密码子决定不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子密码子的专一性一种密码子决定1种氨基酸

①专一性：一般情况下，1种密码子决定

1

种氨基酸。②简并性：一种氨基酸可由

1或多种密码子决定，可以增强密码子的容错性

地球上几乎所有生物都共用一套密码子，说明地球上生物有共同起源。可以减少有害突变。简并性使得那些由于基因突变造成的使密码子中碱基被改变，仍然能编码原来氨基酸的可能性大为提高。③通用性：(4)特点：UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？tRNA3'5'特异性结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子3.运输氨基酸的工具——tRNA(1)形态：RNA单链经过折叠，形成三叶草结构(2)功能：识别密码子并转运特定的氨基酸①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸②一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运(3)特点：形成氢键(4)种类：反密码子，共61或62种氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？

读反密码子的方向：3’→5’氨基酸与转运RNA结合，这个过程要消耗能量。UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA第1步mRNA进入细胞质，与核糖体结合。——过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对，进入位点1——过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2第2步携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2——过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA第3步位点1位点2氨基酸脱水缩合形成肽键CAC色甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上——过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2第4步核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1,一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2,继续肽链的合成——过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2形成肽键——过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子——过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键——过程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子终止密码子无tRNA与之配对UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA肽链释放，核糖体从mRNA上解离，翻译结束苯丙氨酸CGA

甲硫氨酸UAC

丝氨酸AGAAAG

丙氨酸CGA位点1位点2丙氨酸UGCUUAGAUAUGUGCUCU核糖体核糖体核糖体

U

AU

C

Gu

C

U

G

G

G

A

U

A

C

U

A

C

C

G

u

G

G

A

C

U

GUAGAAUACAGUCACCGGAUmRNA脱水缩合肽键①概念：②场所：③条件：④产物：⑤遗传信息传递方向：a、模板：b、原料：c、能量：d、酶：d、转运工具：e、碱基互补配对：以mRNA为模板，合成有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。细胞质的核糖体mRNA21种氨基酸tRNAATP具有特定氨基酸顺序的蛋白质(肽链）RNA→蛋白质A－U、U－A、C－G、G－CmRNA-tRNA多种酶1、如何快速高效地进行翻译呢？

多聚核糖体现象一个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。2、多条肽链的氨基酸序列是否相同？

相同，因为其模板相同。3、翻译能够精确进行的原因是什么？

①mRNA为翻译提供了精确的模板；②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。4、翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？不具有，还需要加工。5、翻译的方向？

由肽链_____→肽链_____的方向进行短长（从右到左）真核生物先转录，后翻译DNAmRNARNA聚合酶边转录边翻译原核生物DNA复制转录翻译时间场所模板原料酶能量原则特点产物方向信息传递细胞分裂前的间期生长发育全过程主要是细胞核、线粒体、叶绿体细胞质DNA的两条链基因特定的一条链mRNA四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸21种氨基酸解旋酶，DNA聚合酶RNA聚合酶多种酶ATPATPATP子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA肽链（蛋白质）A-T,T-A,C-G,G-CA-U,T-A,C-G,G-CA-U,U-A,C-G,G-C半保留复制边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA可结合多个核糖体同时合成多条肽链DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质从短肽链到长肽链5’端-3’端延伸5’端-3’端延伸基因表达过程中的数量关系基因中的3个碱基对mRNA中的3个碱基（1个密码子）多肽链中的1个氨基酸对应对应如mRNA上有n个碱基，转录时产生它的基因片段中至少有________个碱基，该mRNA指导合成蛋白质中至多有________个氨基酸。DNA碱基总数：mRN