【生物】基因指导蛋白质的合成（第2课时）课件

第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成第2课时目标010203概述遗传信息的转录和翻译过程，阐明中心法则的具体内容。（生命观念）由中心法则的提出到完善，认同科学是不断发展的；基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。（科学探究）计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。（科学思维）学习目标

温故知新：遗传信息的转录过程（视频）在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。模板：DNA的一条链原料：4种核糖核苷酸能量：由细胞呼吸提供酶：RNA聚合酶等场所：真核：细胞核、线粒体、叶绿体

原核：细胞质中定义条件温故知新：遗传信息的转录过程个体生长发育的整个过程时间

碱基互补配对A－U、T－A、G－C、C－GRNA（mRNA、tRNA、rRNA）边解旋边转录DNA→RNA遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备从5’-端到3’-端产物原则特点遗传信息传递的方向转录的意义mRNA的延伸方向温故知新：遗传信息的转录过程转录得到的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？一、遗传信息的翻译1.翻译的概念及实质mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。(1)概念：(2)实质：？UUAGAUAUCmRNA蛋白质碱基序列氨基酸序列4种21种翻译一、遗传信息的翻译？UUAGAUAUCmRNA蛋白质碱基序列氨基酸序列氨基酸4种21种翻译一、遗传信息的翻译4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢?1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸，氨基酸AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

446416第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要一、遗传信息的翻译请同学们自主阅读教材P66-68，图4-5、表4-1,思考并回答问题：

1.什么是密码子？2.决定氨基酸的密码子有多少种？3.起始密码子是什么？起始密码子编码什么氨基酸？终止密码子有几个？4.一种密码子决定几种氨基酸？一种氨基酸酸有几种密码子？(1)定义：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基(2)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？

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。1.密码子(2)位置：mRNA上一、遗传信息的翻译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UUUUUU

精氨酸AGGAGG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64UAAGUGAUGUGA（硒代半胱氨酸）62UAG分析密码子的特点思考.讨论

一、遗传信息的翻译1.从密码子表可以看出：一种密码子决定几种氨基酸？色氨酸有几种密码子？苯丙氨酸、亮氨酸等有几种密码子？一种氨基酸酸有几种密码子？①1种密码子只能决定1种氨基酸（正常情况下）。②色氨酸色氨酸只有UGG一种密码子，苯丙氨酸、亮氨酸分别有2种、种密码子。总结：1种氨基酸可以由1种或几种密码子决定。分析密码子的特点思考.讨论

一、遗传信息的翻译当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保证遗传信息的翻译速度。ACGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUUGACCGACGA错误mRNA2.从密码子表中可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作

密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？分析密码子的特点思考.讨论

一、遗传信息的翻译说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。称为密码的通用性3.地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。根据这一事实，你能想到什么？一、遗传信息的翻译（4）密码子的特性：①专一性

一种密码子只决定一种氨基酸②简并性

一种氨基酸可由一种或多种密码子决定，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。1.密码子

地球上几乎所有生物都共用一套密码子。③通用性根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？

说明当今生物可能有着共同的起源。UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？tRNA知道碱基和氨基酸的对应关系后，游离在细胞质中的氨基酸,是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢?思考mRNA5´3´5´3´①结构：结合氨基酸的部位密码子反密码子OHAAC碱基配对④种类：③特点：这个tRNA携带的氨基酸是

？亮氨酸②功能：识别和转运氨基酸tRNA链经过折叠，像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。1种tRNA只能识别并转运1种氨基酸1种氨基酸可有1种或多种tRNA识别并转运62种，与决定氨基酸的密码子一一对应。一、遗传信息的翻译2.转运RNA、反密码子遗传信息、密码子、反密码子的比较项目存在位置含义生理作用遗传信息密码子反密码子DNAmRNAtRNA碱基的排列顺序mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基tRNA上与密码子互补配对的三个碱基直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序识别密码子一、遗传信息的翻译3.翻译的过程一、遗传信息的翻译①mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止?请结合以下问题阅读教材图4-7及相关内容，概述翻译过程。②根据遗传密码的阅读方式分析，图中mRNA上共有几个密码子?③翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的?3.翻译的过程一、遗传信息的翻译起始密码子mRNA进入细胞质，与

结合；携带

的tRNA通过与mRNA上的碱基AUG互补配对进入

。4.翻译的过程第一步：核糖体移动方向E125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAAM核糖体核糖体甲硫氨酸位点1一、遗传信息的翻译E12第二步：甲携带

的tRNA以同样的方法进入

。通过脱水缩合形成

，甲硫氨酸被转移到

上。第三步：H5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA组氨酸位点2肽键位点2的tRNA4.翻译的过程一、遗传信息的翻译E12第四步：

沿

移动，读取下一个密码子，原占位点1的

离开核糖体，原位点2的tRNA进入

，一个新的携带氨基酸的tRNA进入

，继续肽链的合成。精色半半甲组5’3’5’3’5’3’脯5’3’5’3’5’3’核糖体移动方向AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA核糖体mRNAtRNA位点1位点24.翻译的过程一、遗传信息的翻译直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。肽链合成后，从

上脱离，

成具有特定

的蛋白质分子。第五步：核糖体盘曲折叠空间结构和功能4.翻译的过程一、遗传信息的翻译1.起始2.运输3.延伸4.终止5.脱离位点1位点24.翻译的过程一、遗传信息的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特定的酶DNA的复制、转录和翻译的比较二、多聚核糖体请同学们自主阅读教材P69，思考并回答问题：①②③④⑤⑥1.如何快速高效地进行翻译呢？2.图中①、⑥分别是什么分子或结构？最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？3.核糖体移动的方向是怎样的？4.翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？5.翻译能够精确进行的原因是什么？6.图所示的翻译特点，其意义是什么？二、多聚核糖体多聚核糖体现象二、多聚核糖体①②③④⑤⑥1.如何快速高效地进行翻译呢？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.图中①、⑥分别是什么分子或结构？最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？3.核糖体移动的方向是怎样的？4.翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？mRNA核糖体相同。因为它们的模板是同一条mRNA。不具有，还需要加工。由肽链_____→肽链_____的方向进行短长二、多聚核糖体①②③④⑤⑥5.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。6.图所示的翻译特点，其意义是什么？少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。真核细胞和原核细胞翻译的区别真核生物：核基因先转录后翻译原核生物：可以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病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。逆转录复制在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。三、中心法则生物种类遗传信息的传递过程以DNA作为遗传物质的生物原核生物真核生物DNA病毒以RNA作为遗传物质的生物一般RNA病毒逆转录病毒(HIV)各种生物的遗传信息传递过程基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系A—C—U—G—G—A—U—C—U苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A肽键肽键（假设以B链为模板进行转录）A链B链转录翻译基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数＝6∶3∶1转录翻译DNAmRNA蛋白质50个氨基酸150300四、基因控制蛋白质合成的相关计算136四、基因控制蛋白质合成的相关计算基因的表达过程