基因指导蛋白质的合成高一下学期生物人教版(2019)必修二

第1节

基因指导蛋白质的合成第一章：遗传因子的发现第二章：基因和染色体的关系第三章：基因的本质第四章：基因的表达人类是怎样认识到基因的存在的?基因在哪里?基因是什么?基因是怎样行使功能的?温故知新基因控制蛋白质合成的过程，叫基因的表达。苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）普通棉花转入培育出的棉花植株产生抗虫蛋白基因蛋白质转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样呢？问题：怎样控制的呢？控制

新课导入P63DNA主要在细胞核（真核生物）蛋白质的合成细胞质的核糖体上如何控制？DNA主要存在哪里？蛋白质在哪里合成？DNA的分布和蛋白质的合成场所不同，那么遗传信息如何传递？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。——RNADNA（基因）mRNA细胞质mRNA蛋白质细胞核核糖体核孔RNA是什么物质？为什么RNA适于作DNA的信使呢？RNA的结构：1.RNA的全称：2.RNA的基本单位：3.RNA与DNA在化学组成上的主要区别：核糖核酸4种核糖核苷酸（1）五碳糖不同：RNA的五碳糖是核糖，DNA的五碳糖是脱氧核糖；（2）碱基不完全相同：RNA的碱基组成中没有T，而有U，DNA与之相反；DNA胸腺嘧啶(T)RNA尿嘧啶(U)腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)脱氧核糖核糖磷酸一、遗传信息的转录（局部双链）单链转运氨基酸

转运RNA(tRNA）：核糖体RNA(rRNA）单链核糖体组成部分遗传信息传递的媒介，

蛋白质合成的模板单链信使RNA(mRNA）⑴作为某些病毒的遗传物质⑵某些RNA具有催化作用（酶）⑷识别并转运氨基酸（tRNA）⑶作为合成蛋白质的模板（mRNA）。⑸核糖体的组成成分（rRNA）【思考·讨论】结合学过的内容,归纳RNA的作用有哪些?RNA中存不存在氢键？一、遗传信息的转录RNA的种类与功能：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RNA与DNA结构的比较一、遗传信息的转录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。为什么RNA适合做DNA的信使呢？一、遗传信息的转录DNA的遗传信息RNA的遗传信息转录过程如何呢一、遗传信息的转录DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的？1、什么是转录？2、场所？3、条件（模板、原料、酶、能量）？4、具体过程？5、结果？6、遗传信息的流动方向？一、遗传信息的转录请同学们仔细阅读课本65页和图4-4，并思考下列问题。

1.概念：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。2.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3.条件：模板：

DNA的一条链酶：

RNA聚合酶原料：

4种游离的核糖核苷酸能量：

ATP一、遗传信息的转录4、转录的过程：一、遗传信息的转录⑴

解旋第1步：DNA双链解开（_________的催化），_____暴露出来；RNA聚合酶碱基注意：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用4、转录的过程：一、遗传信息的转录⑵配对⑶连接第2步：游离的____________与____________上的碱基互补配对，

在___________的作用下开始mRNA的合成；核糖核苷酸DNA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。

（____________的催化形成____________）RNA聚合酶磷酸二酯键RNA聚合酶该过程中，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞、互补配对；4、转录的过程：一、遗传信息的转录合成方向：

子链的5’端→3’端⑷释放第4步：合成的_____从______上释放，而后DNA__________。mRNADNA链双螺旋恢复一、遗传信息的转录4、转录的过程：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双螺旋恢复一、遗传信息的转录5、转录的结果一、遗传信息的转录转录RNA（mRNA、tRNA、rRNA）6、遗传信息的流动方向DNA→RNA转录是转录整个DNA么？每次转录的只是DNA分子特定的片段（并非整个DNA）比较项目DNA复制DNA转录时间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聚合酶分裂间期生长发育的整个过程一、遗传信息的转录DNA的复制和DNA转录的比较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：1.转录与DNA复制有哪些共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。P66思考•讨论转录：碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。4种游离的脱氧核苷酸解旋酶和DNA聚合酶4种游离的核糖核苷酸RNA聚合酶一、遗传信息的转录3.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？该RNA碱基与模板链碱基：该RNA碱基与另一链碱基：（非模板链）碱基是互补配对的。RNA链上碱基U的位置，对于在非模板链上的碱基是T。P66思考•讨论一、遗传信息的转录(1)核糖核苷酸是组成RNA的基本单位，共有4种。(

)(2)RNA主要有三种，主要分布在细胞质中。(

)(3)转录时DNA聚合酶能识别DNA分子中特定碱基序列。(

)(4)转录以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA。

(

)(5)一个基因的两条链不能同时转录生成两种不同的mRNA。(

)(6)在细胞的生命历程中，mRNA的种类会不断发生变化。(

)√√××√√自纠自查1.如图表示根据甲链合成乙链的过程，甲、乙是核苷酸长链，①是催化该过程的酶，②③是核苷酸之间的化学键，④是合成原料。下列叙述正确的是(

)AA.①具有解开DNA双螺旋的作用B.②是磷酸二酯键，③是氢键C.④是由胞嘧啶、核苷、磷酸结合而成的D.乙链和甲链中的腺嘌呤数量相等随堂练习转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸排列顺序呢？mRNA蛋白质二、遗传信息的翻译翻译过程如何呢阅读课本P66页与转录相比两个难题:1.翻译的概念：

以mRNA为模板，以细胞质中游离的氨基酸为原料，

合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。难题一？碱基(4种)氨基酸(21种)

如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？

如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？

如果3个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？41=4种42=16种43=64种

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，遗传学上将这三个碱基称为密码子二、遗传信息的翻译

1961年，克里克以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的碱基增加或减少对其所编码蛋白质的影响。克里克发现，在相关碱基序列中增加或删除1个或2个碱基，无法产生具有正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除3个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。为什么会产生这样的结果？

克里克T4噬菌体实验（教材P70）mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。3个碱基排列成的1个密码子分别对应哪一种氨基酸？

克里克是第一个用实验证明：

什么是遗传密码？遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家。生物科学史话

这个实验同时表明：遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。

1961年8月，尼伦伯格和马太采用了蛋白质的体外合成技术、他们在每个试管中分别加入了一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。TyrSerPheCysCys：半胱氨酸SerPheCys各管加入多聚尿嘧啶核苷酸--UUUUUU--Tyr利用这个实验系统，破译了第一个遗传密码——UUU(苯丙氨酸)。

蛋白质体外合成实验（教材P70）Tyr：酪氨酸Ser：丝氨酸Phe：苯丙氨酸生物科学史话结果：加入苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。

(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？2.密码子(2)位置：mRNA上（课本P67表4-121种氨基酸的密码子表）1.密码子表查法

密码子表的解读例:CCU

脯氨酸2.密码子种类：共64种密码子真核只有1种(AUG)AUG（编码甲硫氨酸）GUG（编码甲硫氨酸,若该密码子不作为起始密码子时，其编码缬氨酸）（编码甲硫氨酸）原核可以有2种:2个起始密码子（课本P67表4-121种氨基酸的密码子表）3.终止密码子

一般情况下3个（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。4.编码氨基酸的密码子:一般情况下61种,特殊情况下62种.密码子表的解读一种氨基酸可由一种或多种密码子决定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：从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码