【课件】基因指导蛋白质的合成课件高一下学期生物人教版必修2

基因的表达普通棉花转基因抗虫棉

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。

基因蛋白质的合成控制基因的表达：为什么转基因棉花能抗虫？为什么转基因棉花能产生抗虫蛋白？苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白

转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？第4章基因的表达4.1基因指导蛋白质的合成课时1转录1.概述遗传信息的转录和翻译过程。2.计算DNA碱基数日、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。3.阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的学习目标细胞质细胞核DNA(2nm)(遗传信息)核孔0.9nm核糖体（蛋白质合成场所）?RNA思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？信使皇帝不出宫DNA核糖体地方官员一、RNA任务一：请同学们自主阅读教材P64-65，P67，小组合作思考讨论完成问题。

1.RNA的结构单位是什么？由哪些成分组成？3.RNA与DNA在化学组成和结构上的异同？

4.RNA为什么适合作DNA的信使？2.RNA的种类有哪三种？分别有什么样的功能？RNA的结构和功能核糖核苷酸1.RNA的组成C、H、O、N、P基本单位：核糖核苷酸A(腺嘌呤）U(尿嘧啶)C(胞嘧啶)G(鸟嘌呤)5’1’2’3’4’元素组成：一般为单链:1.RNA的结构单位是什么？由哪些成分组成？RNA的结构和功能种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA功能结构示意图识别并转运氨基酸组成核糖体单链局部形成氢键，部分碱基配对形成三叶草型结构单链核糖体RNA(rRNA）遗传信息传递的媒介蛋白质合成的模板少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质→蛋白质合成的“三剑客”2.RNA的种类有哪三种？分别有什么样的功能？DNA和RNA的比较

种类DNARNA组成成分碱基磷酸五碳糖全称基本组成单位空间结构分布（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）3.RNA与DNA在化学组成和结构上的异同？

(1)RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，碱基的排列顺序也能储存遗传信息(3)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(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U与A配对4、RNA为什么适合作DNA的信使？二、遗传信息的转录思考：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？转录TATGCATGATCGAGCTTATCATGACGAGCTTCAA3'5'…………DNA上的遗传信息UAUGCAUGAUCGAGCUURNA5'过程如何呢二、遗传信息的转录任务二：结合教材64页的文字，和图4-4探究下列问题。转录的概念？1转录的场所？2转录的模板?3转录的原料?4转录的酶?5转录的碱基配对方式?6转录的产物？7转录的过程？81、过程：游离的核糖核苷酸UAAAUUCGCAGCGUGCGCTTTGCGTCC3’5’5’3’5’3’（RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键）1.解旋RNA聚合酶使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。2.配对新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。3.连接合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。4.释放遗传信息的转录遗传信息的转录遗传信息的转录真核生物：原核生物：拟核、细胞质（质粒）通过

以DNA的

为模板合成

的过程。2、概念：3、场所：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质）4、产物：mRNA、rRNA、tRNA等RNA聚合酶一条链RNA病毒：宿主细胞内遗传信息的转录5、条件：原料：模板：能量：酶：RNA聚合酶（能解旋+聚合）DNA的一条链的某片段4种游离的核糖核苷酸由ATP提供6、特点：边解旋边转录8、遗传信息的流动方向：DNA→mRNA7、子链合成方向：5′

端到3′端1.转录成的RNA的碱基序列与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同？RNADNA2.转录与DNA复制有哪些共同之处？这对保证遗传信息的传递有什么意义？转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。模板链非模板链互补配对T换为U思考：碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。3、看图回答下列问题：ATCGAGCGAGTCTTCGTCAATCGATGACATCGGCDNAUCGCUAGCmRNAmRNA基因1基因2a链b链部分解旋不能，转录只能以基因的一条链为模板不一定相同遗传信息的转录不是，转录是以基因为单位进行（2）

一个基因的两条链都能转录吗？（3）不同基因的模板链是否相同？（1）转录过程是对整个DNA分子进行转录吗？小试牛刀2.如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是(

)BA.图中酶1和酶2是同一种酶B.图丙中b链可能是构成核糖体的成分

C.图丙是图甲的部分片段放大D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不能发生DNA聚合酶RNA聚合酶RNADNA(模板链）rRNA乙能小试牛刀小试牛刀3.如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：(1)图中遗传信息的转录方向为

(用“→”或“←”表示)；RNA链延伸的方向是由

－端到

－端。(2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是

，其作用：①作用于氢键，使DNA双螺旋

；②催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成

键)。(3)b和c的名称分别是

、

。(4)此过程中的碱基配对方式为

。←5′

3′RNA聚合酶解开磷酸二酯胞嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸A—U、T—A、C—G、G—CDNA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

间期生长发育过程先后

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,为后续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’端延伸填空：DNA复制和转录的比较转录翻译蛋白质DNA（脱氧核苷酸）（核糖核苷酸）4种AGCU21种？（氨基酸）mRNA4种AGCT

游离在细胞质中的各种氨基酸，以

为模板合成具有一定氨基酸顺序的

，这一过程叫做翻译。mRNA蛋白质基因指导蛋白质的合成4种碱基如何决定21种氨基酸?基因的表达一一对应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种氨基酸的需要遗传信息的翻译遗传信息的翻译【任务3】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？实验证据1961年克里克实验

课本p70实验材料：T4噬菌体实验过程：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。支持遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传信息的翻译实验结果：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。实验结论：1961年蛋白质的体外合成实验科学家：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；加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。遗传信息的翻译UUUUUUUUUUUUUURNA3个碱基是如何与1个氨基酸对应的呢？如UUU对应哪种氨基酸？实验结果：③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。除去了DNA和mRNA的细胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸遗传信息的翻译密码子(1)定义：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基(2)认读：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(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个碱基密码子苯丙氨酸UUUUUU

精氨酸AGGAGG21种氨基酸的密码子表

终止密码子：__种：

、

、

.

密码子种类起始密码子：真核生物：___种：

.

（共

种）

原核生物：___种：

.

GUG不作起始密码子时，编码

.

编码氨基酸的密码子：___种或___种64

3UAAUAGUGA（可编码硒代半胱氨酸）1AUG（编码甲硫氨酸）2AUG、GUG（编码甲硫氨酸）缬氨酸6162第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG3、密码子与氨基酸的关系：①1种密码子只能决定

氨基酸1种②1种氨基酸可能由

密码子决定1种或几种①专一性②简并性1.绝大多数氨基酸都有几个密码子，密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？分析密码子的特点GCGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUCGACCGACGA错误mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸2.几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的祖先通用性：增强密码子的容错性。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；基因信使物质蛋白质的合成转录组甲硫精半胱半胱脯谷丝“搬运工”mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”。(1)形态：RNA单链经折叠（形成氢键），形成三叶草结构(2)功能：识别并转运特定的氨基酸3'5'结合氨基酸的部位UGA反密码子mRNA5'3'ACU密码子遗传信息的翻译——tRNA（转运RNA）氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？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；一一或多第一节结合氨基酸的部位反密码子5´3´5´3´mRNAtRNAPOHACA若反密码子为3′-AAC-5′，则携带的氨基酸是？位置含义生理作用遗传信息密码子反密码子总结比较：遗传信息、密码子、反密码子的比较DNA碱基的排列顺序直接决定mRNA中碱基排列顺序间接决定氨基酸排列顺序mRNAmRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基直接决定氨基酸排列顺序tRNAtRNA上与密码子互补配对的三个碱基识别密码子三、遗传信息的翻译翻译的过程1.翻译的场所在哪？其产物是什么？2.阐述翻译的具体过程，该过程中需要的条件有哪些？3.遗传信息的流动方向？观看视频，结合课本68页的文字和图4-7思考并回答以下问题。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

。翻译的过程第1步：起始核糖体移动方向E125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAAM核糖体核糖体甲硫氨酸位点1遗传信息的翻译E12第2步：进位甲携带

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3步：缩合H5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA某个氨基酸位点2肽键位点2的tRNA翻译的过程遗传信息的翻译E12第4步：移位

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2翻译的过程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5步：终止核糖体盘曲折叠空间结构和功能翻译的过程遗传信息的翻译1.起始2.进位3.缩合4.移位5.脱离位点1位点2翻译的过程遗传信息的翻译小结1.概念：2.场所：3.条件：4.产物：5.原则：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的过程。核糖体模板：原料：能量：工具：

多种酶具有一定氨基酸序列的蛋白质

（肽链）碱基互补配对

（A-U，U-A，C-G，G-C）6.遗传信息传递的方向：RNA

→

蛋白质mRNA21种氨基酸ATPtRNA①由该图能不能得出翻译的方向（核糖体移动的方向）呢？由肽链_____→肽链_____的方向进行短长②这样合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？相同。因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。遗传信息的翻译1.看图回答问题：一个mRNA分子结合______核糖体，可以同时合成______肽链。

目的意义：

少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质多个多条真核生物先转录，后翻译（转录和翻译的场所不同）边转录边翻译（无核膜，转录和翻译都在细胞质）原核生物2．请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。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-UT-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DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白质DNARNA蛋白质转录翻译复制弗朗西斯·克里克克里克提出的中心法则所有生物均能适用吗？中心法则及其发展你能从信息传递的角度，用文字和箭头表示细胞中遗传信息的传递规律吗？资料1：1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。RNA复制酶RNARNA烟草花叶病毒资料2：1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。艾滋病病毒RNA逆转录酶DNA中心法则及其发展

在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的__________，蛋白质是信息的___________，而_____为信息