【生物】基因指导蛋白质的合成课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，即构建生物体的蓝图。从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现。电影《侏罗纪公园》课本P644.1基因指导蛋白质的合成第四章基因的表达蛋白质是生命活动的主要

者性状的形成离不开

(特别是酶)的作用______控制生物体的性状基因

蛋白质

来

性状！承担蛋白质基因通过指导的合成控制⑥①②③④分泌蛋白的合成过程：⑤生物必修1P52思考1：位于细胞核的基因如何控制细胞质核糖体进行蛋白质的合成？DNA（基因）蛋白质？细胞质核糖体基因细胞核（主要）RNA思考2：RNA为何适于作为DNA的信使？基因通常是有遗传效应的DNA片段染色体是DNA的主要载体染色体在细胞核中种类DNARNA全称基本单位组成部分碱基磷酸五碳糖空间结构分布（真核细胞）特有：T特有：U共有：A、G、C都有磷酸脱氧核糖核糖脱氧核糖核酸核糖核酸脱氧核苷酸核糖核苷酸多为规则双螺旋结构多为单链细胞核（主要）线粒体、叶绿体细胞质（主要）1、DNA和RNA的主要区别生物必修1P35①它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基(C、G、A、U(尿嘧啶))共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。②在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。③RNA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。RNA适于作DNA的信使的原因④RNA完成使命后易迅速降解，保证生命活动的正常进行。课本P64、65种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA功能结构示意图共同点传递遗传信息；蛋白质合成的模板识别并转运特定氨基酸组成核糖体单链单链，部分碱基配对形成三叶草型结构单链①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。2、RNA的种类、结构及功能少数RNA还具有催化作用，有的作为少量病毒的遗传物质课本P65RNA是在

中，通过

以

为模板合成的，这一过程叫做转录。1）概念：3）时间：2）场所：4）产物：细胞核RNA聚合酶DNA的一条链个体生长发育的整个过程（几乎所有活细胞中）主要在

中细胞核*实际上，DNA在哪里，转录就在哪里发生RNA（三种RNA都是）3、转录课本P654、转录的基本过程课本P652024/4/155.过程（以mRNA的合成过程为例）解旋→配对→连接→释放课本P65①解旋第1步：DNA双链解开（

的催化），

暴露出来；RNA聚合酶碱基该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；课本P65②配对第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RNA聚合酶课本P65③连接第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聚合酶磷酸二酯键课本P65④释放第4步：合成的

从

上释放，而后DNA

。mRNADNA链双螺旋恢复课本P656.条件①模板：②原料：③能量：④酶：DNA的一条链游离的4种核糖核苷酸ATPRNA聚合酶（打开氢键、形成磷酸二酯键）7.意义：遗传信息从DNA传递到RNA上，为翻译做准备8.原则：碱基互补配对原则A-___G-___C-___T-___UCGA9.特点：边解旋边转录10.转录方向：RNA新链的延伸从5'-端到3'-端

RNA与模板链反向连接，与RNA聚合酶的运动方向相同课本P65注意：1.转录不是转录整个DNA，是转录基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。2.细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。课本P6511.DNA复制和转录的比较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的一条链上某片段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'-端延伸课本P65、66思考·讨论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？2、与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？转录与DNA复制都需要模板、能量、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。DNA复制需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，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。课本P66遗传信息的转录过程★写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列★写出b链对应的a链的碱基序列DNA双链片段a链GCTTGGAGTGCGb链CGAACCTCACGCmRNAGCUUGGAGUCCG3、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？1.遗传信息转录时，作为模板的是（

）A.rRNA B.DNA C.mRNA D.tRNA2.一个DNA分子可以转录出多少种、多少个mRNA（）A．一种、一个 B．一种、多个C．多种、多个 D．无法确定BC练习3.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是（

）A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的C．若③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D．②的右侧端为3'-端B4.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，②、③是核苷酸之间的化学键，④是合成原料。下列叙述正确的是（）A．①是DNA聚合酶，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、核糖、磷酸结合而成的D．甲乙链会螺旋形成新的大分子C

mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。二、遗传信息的翻译过程核DNA的遗传信息mRNA的遗传信息细胞质中的蛋白质转录翻译课本P66定义：原料：

.21种氨基酸场所：

.细胞质中的核糖体模板：

.产物：

.mRNA蛋白质在细胞质中，游离的各种氨基酸，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。思考：mRNA的4种碱基如何决定组成蛋白质的21种氨基酸？实质：mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列二、遗传信息的翻译过程课本P66ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸若1个碱基决定一个氨基酸，能决定

种氨基酸若2个碱基决定一个氨基酸，能决定

种氨基酸若3个碱基决定一个氨基酸，能决定

种氨基酸（一）碱基与氨基酸之间的对应关系442＝16

43＝64课本P66遗传密码子的破译实验结论：1961年克里克实验T4噬菌体研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质①增加或删除1个/2个碱基，无法正常产生蛋白质；②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。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。实验材料：实验思路：实验过程：实验结果：课本P70科学家：尼伦伯格、马太实验技术：蛋白质的体外合成技术实验过程：①在每个试管中分别加入1种氨基酸；②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。1961年蛋白质的体外合成实验遗传密码子的破译除去DNA和mRNA的细胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸肽链与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。实验结论：课本P701.定义：密码子密码子密码子（二）密码子mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基2.识别：5’3’从mRNA上5'-端开始阅读UCAUGAUUACmRNA位置亮氨酸天冬氨酸异亮氨酸课本P66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提示：正常情况下UGA是终止密码子(不编码氨基酸)，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。原核生物可使用GUG作为起始密码子，此时编码的是甲硫氨酸。21种氨基酸的密码子表课本P67

原核生物可以有2种——

（编码

）和

（编码

，如果该密码子不作为起始密码子时，其编码

）问题：1.一共有多少种密码子？2.终止密码子有多少种？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少种？3.真核生物的起始密码子是哪一个？

共64种密码子4.种类：共2种起始密码子真核生物只有1种——

，编码

；AUG甲硫氨酸AUG甲硫氨酸GUG甲硫氨酸缬氨酸

一般情况下3种终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子61种；特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸，决定氨基酸的密码子62种。课本P67①专一性②简并性地球上几乎所有生物都共用一套密码子5.特点：（思考讨论）一种密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种密码子决定③通用性课本P67游离在细胞质中的氨基酸怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上去的5’3’经过折叠，tRNA呈

形；一端是携带氨基酸的部位，游离的基团为-OH，是此单链RNA的

；一端有3个相邻的碱基，可以与

上的密码子碱基互补配对，叫做

；三叶草3'-端mRNA反密码子（三）氨基酸的“搬运工”——tRNA注意：tRNA上反密码子所含的碱基有3个，但整个tRNA上不止3个碱基，且tRNA分子中含有氢键。课本P67①每种tRNA只能识别并转运

种氨基酸；而一种氨基酸可由

种tRNA转运；一一或多（四）tRNA和反密码子②决定氨基酸的密码子有61或62种，所以反密码子有

；tRNA有

。61或62种61或62种1.一个tRNA只有三个碱基

（

）2.RNA通常都是单链，因此不存在碱基对

（

）3.一个tRNA分子只有一个反密码子（

）4.因为tRNA只有一个3'-端和5'-端，所以即使tRNA有部分片段互补配对形成碱基对，tRNA依然是单链构成的。

（

）××√√练习5.密码子和反密码子（1）属于密码子的是

(填序号)，位于[④]

(填名称)上，其实质是决定一个氨基酸的

的碱基。（2）属于反密码子的是

(填序号)，位于[③]

(填名称)上，其实质是与

发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。（3）此tRNA携带的氨基酸是

。②mRNA3个相邻①tRNA密码子天冬酰胺AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA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。甲CAU组GUG第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入位点2。位点1位点23’5’（五）翻译的过程课本P68AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点2的tRNA上。甲组脱水缩合，形成肽键CAUGUG位点1位点23’5’课本P68AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。色CCA组甲CAUGUG位点1位点2位点1位点23’5’课本P68直至核糖体读取到mRNA上的终止密码，合成才告终止。甲组色精半半脯终止密码子AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’课本P68肽链合成后，就从

上脱离，通常经过一系列步骤，

成

的蛋白质分子。核糖体与mRNA的复合物盘曲折叠具有特定空间结构和功能课本P68小结：场所：产物：模板：原料：条件：细胞质（核糖体）mRNA蛋白质氨基酸ATP、酶、tRNA碱基互补配对：G－C、C－G、U－A、A－U遗传信息流动：mRNA蛋白质（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

条相同肽链的合成。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）mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系课本P69现学现练：由下图判断翻译的方向（从左到右）（从右到左）先转录后翻译边转录边翻译为什么会是这样呢？原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译。真核细胞和原核细胞遗传信息表达的区别真核细胞原核细胞GCACGTGCA模板链丙氨酸DNA（基因片段）mRNA氨基酸DNA碱基数目mRNA碱基数目氨基酸数目：：拓展：基因表达的计算6:3:1例：一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要有碱基多少个（）

A.300；600B.900；1800C.900；900D.600；900BDNA复制转录翻译

场所模板原料产物遗传信息传递方向转录、翻译与DNA复制的比较游离的脱氧核苷酸游离的核糖核苷酸游离的氨基酸DNAmRNA蛋白质DNA→DNADNA→mRNA亲代DNA的两条链DNA的一条链（模板链）mRNARNA基因转录细胞核蛋白质翻译细胞质细胞核细胞核细胞质mRNA→蛋白质真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNA复制转录翻译