基因指导蛋白质的合成高中生物

基因指导蛋白质的合成第1节

第四章美国科幻电影《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还原而来的。

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？新课导入RNA的结构和功能01遗传信息的转录0203遗传信息的翻译、中心法则遗传信息储存在细胞核的DNA中蛋白质的合成发生在核糖体充当信使的中间物质---RNAPART01RNA的结构和功能一、RNA的结构和功能1.元素组成：C、H、O、N、P2.基本组成单位：核糖核苷酸3.结构：一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质rRNA4.RNA种类信使RNA转运RNA核糖体RNA种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA分布功能示意图共同点细胞核、细胞质细胞质（主要）与蛋白质结合成核糖体翻译的直接模板翻译时运载氨基酸组成核糖体①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关5.三种RNA的比较比较项目DNARNA基本单位五碳糖含氮碱基结构主要存在部位DNA与RNA的比较脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖AGCTAGCU通常呈双螺旋结构多为单链结构细胞核细胞质思考：RNA为什么可以作为DNA的信使传递信息呢？（P65）①RNA的基本组成单位是核苷酸，含有四种碱基，可以传递遗传信息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③组成RNA的碱基也遵循“碱基互补配对原则”思考：RNA为什么可以作为DNA的信使传递信息呢？（P65）DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？遗传信息的转录PART02二、遗传信息的转录1.转录的概念：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。2.条件：①模板：解开的DNA双链中的一条链4种核糖核苷酸细胞核RNA聚合酶②原料：③场所：④酶：⑤碱基互补配对：A-UT-AG-CC-G⑥能量：ATP主要在细胞核，含有DNA的部位如线粒体、叶绿体、拟核也可以发生转录RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来第一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的合成第二步新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上第三步合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复第四步3´3´5´5´5´3.过程1.转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？遗传信息的转录过程转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则，等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。思考·讨论P66DNA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。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG3.转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点？与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点？①

该RNA与DNA模板链的碱基互补配对，A与U配对，而非T；思考·讨论②

该RNA与DNA互补链的碱基序列基本相同,只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。DNA复制与DNA转录比较项目DNA复制DNA转录模板原料碱基互补配对原则酶产物DNARNADNA的两条链DNA的一条链四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸A-T；G-CA-U；T-A；G-C解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶mRNA携带的遗传信息如何翻译成蛋白质？遗传信息的翻译、中心法则PART03三、遗传信息的翻译1.定义：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，这一过程叫做翻译。DNA携带的遗传信息mRNA携带的遗传信息蛋白质转录翻译碱基排序碱基排序氨基酸排序mRNA：碱基的数量排列顺序种类蛋白质：氨基酸的数量排列顺序种类决定决定决定讨论：4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸？1个碱基决定1种氨基酸就只能决定

种，即

2个碱基决定1种氨基酸就只能决定

种，即

3个碱基决定1种氨基酸就只能决定

种，即

44种21种41164264432.密码子：mRNA

上

3

个相邻的碱基决定

1

个氨基酸，每

3

个这样的碱基叫作1

个密码子（P66）。mRNA5'3'A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。缬氨酸组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

终止密码子：

、__________________________、____

种类

起始密码子：

（甲硫氨酸）、（

种）

_____（缬氨酸、甲硫氨酸）

编码氨基酸的密码子______种（特殊情况下62种）64UAAUGA（硒代半胱氨酸）UAGAUGGUG61特殊密码子说明：①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。绝大多数氨基酸都有几个密码子。2.密码子的简并性地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。3.密码子的通用性讨论1：你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？讨论2：根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？①增强基因表达的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸②提高翻译的速率。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。说明当今生物可能有着共同的起源，有或远或近的亲缘关系一种密码子决定一种氨基酸。1.密码子的专一性分析密码子的特性思考·讨论3.tRNA(转运RNA)：①形态：③功能特点：②反密码子RNA链经过折叠，形成三叶草形识别密码子，转运氨基酸。（每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运）mRNA5'3'ACU反密码子密码子位于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。CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCUUCA甲色ACC组精GACmRNA在细胞质中与核糖体结合GGU4.过程：P68位点1位点2位点3UCA甲色ACC组精GAC携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1UCA甲UCAGGUCUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCU甲UCA4.过程：位点1位点2位点3CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCU色ACC组精GAC携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2甲UCAGGUGGU组GGU组GGU4.过程：位点1位点2位点3CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCU色ACC精GAC甲硫氨酸与组氨酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上甲UCA组GGU甲4.过程：位点1位点2位点3位点1位点2位点3色ACC精GAC核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。UCA组GGU甲CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCUUCA原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1。4.过程：位点1位点2位点3色ACC精GAC一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成GGU组甲CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCUUCAACC色ACC色ACC组甲4.过程：位点1位点2位点3GAC就这样，随着核糖体的移动，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的终止密码子，合成才告终止。GGUCUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCUUCAACCAGG半色组甲精谷半脯丝UCU终止密码4.过程：5.场所：6.条件：7.结果：核糖体能量：

酶：模板：原料：原则：ATP多种酶mRNA21种氨基酸

碱基互补配对A－U、U－AG－C、C－G多肽链8.特征：（1）如何快速高效地进行翻译呢？（P69）一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链合成。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。（2）以同一模板合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？相同，因为其模板相同mRNA核糖体（3）真、原核细胞基因的表达有什么区别？真核细胞中先转录后翻译，原核细胞中边转录边翻译8.特征：DNA的复制、转录和翻译的比较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的一条链mRNA4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸21种氨基酸ATPATPATP解旋酶DNA聚合酶等RNA聚合酶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-G多种酶1957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