【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

第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成资料1：生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光(图B)，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。基因是特定的DNA片段，可以控制某种性状。发绿色荧光的水母绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白控制合成绿色荧光发出思考·讨论资料2：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。转基因棉花（右）Bt抗虫蛋白基因Bt抗虫蛋白控制合成抗虫表现性状基因可以控制蛋白的合成，这个过程就是基因的表达。基因主要通过指导蛋白质的合成来控制性状为什么转入的是基因，得到的却是蛋白质?思考·讨论细胞核DNA能不能出细胞核？细胞质中的核糖体推测：有一种中间物质

蛋白质在核糖体合成DNA在细胞核通过信使RNA基因是怎样指导蛋白质合成的呢？

基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。1RNA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CH2O1'2'3'4'5'OHHOHHHH6核糖PA核糖PC核糖PG核糖PURNA一般是单链，而且比DNA短，因此能通过核孔，从细胞核转移至细胞质中。RNA的结构RNA中文名称：核糖核酸名称基本单位化学组成五碳糖含氮碱基无机酸结构(双螺旋/单链)细胞中分布脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)脱氧核苷酸(4种)核糖核苷酸(4种)脱氧核糖核糖T(胸腺嘧啶)U(尿嘧啶)A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)磷酸双螺旋结构单链结构主要在细胞核中主要在细胞质中RNA与DNA的异同1、mRNA——信使RNA携带遗传信息，蛋白质合成的模板2、tRNA——转运RNA3、rRNA——核糖体RNA识别并运载氨基酸核糖体的组成成分RNA的种类及功能①都是转录产物

②基本单位相同

③都与翻译过程有关共同点:注意：并非所有RNA分子均为单链结构。tRNA分子虽为单链，但存在碱基互补配对的区域，具有氢键。少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质①RNA的基本组成单位是核苷酸，含氮碱基有A、G、C、U，具备准确传递遗传信息的可能。②RNA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。③RNA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。④RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。RNA适合做信使的原因

遗传信息储存在细胞核的DNA中蛋白质的合成在细胞质（核糖体）充当信使的中间物质——RNA2遗传信息的转录概念：通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。场所：真核生物：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质）原核生物：拟核、细胞质条件：模板：

DNA的一条链酶：

RNA聚合酶（断裂氢键、形成磷酸二酯键）等原料：

4种游离的核糖核苷酸能量：

ATP2.1遗传信息的转录RNA聚合酶TCGATCGATTGCAACGTACACGGTAATT第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来。过程：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；断开氢键注意：DNA两条链不是完全打开，只解旋要表达的基因片段；TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAA5’3’5’3’转录方向5’3’CGGGAU游离的核糖核苷酸CAACGGGCCAAAUUUUUUU第2步：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合成。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAA5’3’5’3’转录方向5’3’CGGGAUCAACGGGCCAAAUUUUUUU模板链第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键）子链的5’端→3’端即：mRNA延伸：通过RNA聚合酶形成磷酸二酯键，从5’→3’延伸。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU5'3'ATP形成磷酸二酯键TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAACGGGAUCAACGGGCCAAAUUUUUUUTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAACGGGAUCAACGGGCCAAAUUUUUUU第4步：合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。补充：mRNA通过核孔进入细胞质中，穿过0层膜，需要消耗能量解旋RNA聚合酶——氢键断裂配对碱基互补配对原则连接RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键释放RNA释放到细胞质，DNA恢复双螺旋二、遗传信息的转录转录过程总结条件（4）能量：（1）模板：（2）原料：（3）酶：个体生长发育的整个过程(5)时间:(8)原则：(9)产物：(10)遗传信息传递的方向：（6）特点：（7）方向：碱基互补配对原则。A－U、T－A、G－C、C－GDNA分子的一条链4种游离的核糖核苷酸RNA聚合酶（断裂氢键、形成磷酸二酯键）等ATP边解旋边转录mRNA5’→3’RNA（三种RNA）DNA→RNA（1）转录是以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段，并非整个DNA；一个基因只以一条链为模板，不同基因模板链不同ATCGAGCGAGTCTTCGTCAATCGATGACATCGGCDNAUCGCUAGCmRNAmRNA基因1基因2a链b链部分解旋（2）一个DNA转录出的mRNA不完全相同；注意1.分裂间期和细胞分裂期可以进行转录吗？2.高度分化的细胞转录吗？3.同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA、rRNA的种类相同吗？分裂间期可以转录，细胞分裂期的染色体高度螺旋，DNA很难解旋，转录很难发生不是所有的细胞都能进行DNA的复制，但是几乎所有的细胞都可以进行转录。例如：高度分化的细胞。同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA、rRNA的种类一般没有差异。讨论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。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG①

该RNA与DNA模板链:②

该RNA与DNA互补链:

碱基互补配对，A与U配对，而非T；碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。讨论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间期生长发育过程完全解旋只解有遗传效应片段（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’端延伸复制与转录的比较1.DNA分子的解旋发生在________过程中。

A.复制B.转录C.翻译D.复制和转录2.果蝇的遗传物质由_________种核苷酸组成。

A.2B.4C.5D.83.DNA和RNA的区别是（）

A、五碳糖不同B、碱基种类不同

C、空间结构不同D、以上都是DBD习题巩固4、对于图示，说法不正确的有

①表示DNA复制过程

②表示DNA转录过程

③图中共有5种碱基

④图中共有8种核苷酸

⑤图中共有5种核苷酸

⑥图中的A均代表同一种核苷酸A．①②③B．②③⑤C．②③④ D．①⑤⑥D习题巩固5、如图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判断下列说法正确的是

A．图示过程为转录

B．图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的

C．如果图中③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶

D．图中的②只能是mRNAA习题巩固

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？DNA携带的遗传信息——碱基序列蛋白质——氨基酸序列mRNA携带的遗传信息——碱基序列转录?3遗传信息的翻译概念：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序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。UAUGCAUGAUCGAGCUU实质mRNA——碱基序列蛋白质——氨基酸序列碱基4种氨基酸21种2.1遗传信息的翻译mRNA碱基种类蛋白质氨基酸种类4种21种1个碱基决定1个氨基酸41＝4种，不够2个碱基决定1个氨基酸42＝16种，不够3个碱基决定1个氨基酸43＝64种，足够有余汉水丑生侯伟作品？4AUGCmRNAmRNAmRNA4AUGC4AUGC4AUGC4AUGC4AUGC碱基与氨基酸的对应关系(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认读方向是从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？

后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，最终破解了64个遗传密码子。密码子：(2)位置：mRNA上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

UUUUUU

AGGAGG苯丙氨酸精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编码氨基酸的密码子______种或_____种UGAAUGGUG6162UAAUAG真核生物原核生物2.1密码子种类：64种起始密码子（2种）：AUG、GUG真核生物：

一种AUG（甲硫氨酸）原核生物：2种AUG（甲硫氨酸）GUG（甲硫氨酸）

普通密码子（59种）：只编码氨基酸终止密码子（3种）：UAA、UAG、UGA，一般不编码氨基酸特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。（注：GUG如果不作为起始密码子时，编码缬氨酸）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（专一性）大多数氨基酸由

密码子决定。几个1

GAA和GGAA和GAG

UUC和UUUC和UUUUGGUGG—密码子的简并性密码子表的特点：

一种密码子只能决定一种氨基酸。地球上几乎所有的生物共用一套密码子表一种氨基酸有两个或多个的密码子对应专一性：简并性：通用性：增强密码子容错性，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变对应氨基酸；提高使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。说明生物都有相同的遗传语言，所有生物可能有共同起源或生命的本质是一样的。mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ACGUGAUUA异亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸04如何精准运送过来的？tRNA2.2运输氨基酸的工具——tRNARNA链经过折叠，形成三叶草形。形态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多种tRNA转运功能特性3'5'结合氨基酸的部位碱基配对比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂，环的部分没有碱基互补配对，臂的部分由于碱基互补配对形成氢键。3'5'结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子组读反密码子的方向：3’→5’反密码子为AUG酪tRNA2.2运输氨基酸的工具——tRNA位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。

核糖体

大亚基

小亚基

位点1

位点2核糖体结构2.3翻译的过程1E2甲AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子CAU5’3’核糖体移动方向过程第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入位点1。2.3翻译的过程1E2甲CAU5’3’组GUG5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子核糖体移动方向第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2。第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。2.3翻译的过程1E2甲CAU5’3’色CCA5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子组GUG5’3’精ACG5’3’半GCA5’3’半ACA5’3’脯AGG5’3’核糖体移动方向第4步：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点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。2.3翻译的过程1E2AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子ACA5’3’甲色组精半半脯AGG5’3’直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。核糖体移动方向

肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。从核糖体上脱离的蛋白质是不是具有功能的蛋白质？04翻译mRNA分子

碱基互补配对细胞质的核糖体mRNAA－U、U－AG－C、C－GmRNA→蛋白质场所：原则：模板：条件：

遗传信息流动：肽链21种游离氨基酸、ATP、酶tRNA转录翻译蛋白质（特定空间结构和功能）（盘曲折叠）盘曲折叠04mRNA分子肽链转录翻译蛋白质盘曲折叠盘曲折叠翻译的产物：蛋白质直接产物:多肽链最终产物:翻译特点：翻译结束后，mRNA被迅速降解成单体，以保证生物体生命活动的有序进行。遗传信息传递方向：mRNA蛋白质翻译能精确进行的原因：②通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确进行①mRNA为翻译提供了精确的模板1.数量关系2.意义3.翻译的方向（即核糖体移动的方向）一个mRNA分子上可以相继结合___个核糖体，同时进行____条肽链的合成。多多少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。由肽链_____→肽链_____的方向进行短长（从左到右）多聚核糖体：结合在同一条mRNA上的核糖体提高了合成效率而不是合成速率mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系Q:合成的多肽链是否相同？4.产物之间的关系①多个核糖体各自合成各自的链，产物是多条肽链，不是一条；②由于模板是同一段mRNA，所以图示多个核糖体合成的肽链是相同的；现学现练：由下图判断翻译的方向（从右到左）比较真原核细胞基因表达的差异性真核生物：先转录，后翻译边转录边翻译原核生物：原核生物没有核膜，转录和翻译在同一空间进行，可以同时发生（边转录边翻译）；真核生物主要在细胞核中进行转录，然后在细胞质中进行翻译；

真核细胞质基因（线粒体、叶绿体中的基因）边转录边翻译。项目复制转录翻译场所条件模板原料能量酶产物原则细胞核（主要场所）细胞核（主要场所）核糖体DNA的两条链DNA(基因)的一条链mRNA4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种游离的氨基酸ATPATPATP解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶多种酶DNARNA多肽碱基互补配对A-TT-AG-CC-G碱基互补配对A-U

T-AG-CC-G

碱基互补配对A-UU-AG-CC-GDNA的复制、转录和翻译的比较DNA聚合酶解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶RNA聚合酶核糖体DNAmRNA多肽链DNA复制转录翻译你能根据DNA复制和基因指导蛋白质合成的过程画一张流程图，表示遗传信息的传递方向吗？[例1]下列关于遗传信息的翻译的叙述中，正确的是(

)A.通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列B.生物体内合成蛋白质时，一种氨基酸只能由一种密码子决定C.生物体内合成蛋白质的氨基酸有21种，则tRNA也有21种D.生物体内合成蛋白质时，一种密码子一定能决定一种氨基酸A习题巩固如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是(

)AA.图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B.mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGUC.图中碱基的配对方式有A—U、C—G、A—TD.图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶习题巩固4基因表达有关数量关系DNA蛋白质转录翻译基因指导蛋白质的合成核糖体DNA蛋白质3个碱基1个氨基酸编码mRNA基因的表达

=转录+翻译DNA翻译蛋白质苏氨酸甘氨酸丝氨酸肽键DNA中碱基数mRNA中碱基数蛋白质中氨基酸数1个3个6个

肽键A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—AmRNAA—C—U—G—G—A—U—C—U转录模板链1.DNA碱基数︰mRNA碱基数︰蛋白质氨基酸数=___________6︰3︰12.不考虑终止密码子：合成n个氨基酸至少需要mRNA中3n个碱基，DNA中6n个碱基。说明：因为DNA中非基因片段，不转录出mRNA；转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上DNA上所含有的碱基数要大于6n。n6n3n3n3nDNAmRNA蛋白质转录翻译A—C—U—G—G—A—U—A—G苏氨酸——甘氨酸mRNA转录翻译蛋白质DNAA—C—T—G—G—A—T—A—GT—G—A—C—C—T—A—T—C肽键模板链3.考虑终止密码子：合成n个氨基酸至少需要mRNA中3n+3个碱基，DNA中6n+6个碱基。终止密码子n6n+63n+33n+33n+31．DNA复制、转录、翻译分别形成A．DNA、RNA、蛋白质

B．RNA、DNA、多肽

C．RNA、DNA、核糖体

D．RNA、