4-1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

第4章基因的表达第1节

基因指导蛋白质的合成

元素、脱氧核苷酸、DNA分子、染色体的关系基本组成元素：__________________

基本组成物质：磷酸、

、含氮碱基基本组成单位：

（4种）DNA双链染色体C、H、O、N、P脱氧核糖脱氧核苷酸基因是有遗传效应的DNA片段基因在染色体上呈线性排列+蛋白质1．从恐龙化石中提取出恐龙DNA，真的可以使恐龙复活吗？2．如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？需要使恐龙DNA上的基因控制的性状表达出来，表现恐龙的特性。电影《侏罗纪公园》中的恐龙基因如何指导蛋白质的合成？基因表达：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程绿色荧光绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白基因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基因主要通过指导蛋白质的合成来控制性状基因如何指导蛋白质的合成？（一）核基因携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中？1.信使物质是RNA的证据假设：克里克提出了RNA是信使物质的假设实验1：1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验；发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。

得出结论1：蛋白质的合成依赖于RNA。基因如何指导蛋白质的合成？（一）核基因携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中？1.信使物质是RNA的证据假设：克里克提出了RNA是信使物质的假设实验2：1961年南非生物学家布伦纳等科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体DNA形成双链杂交分子。（1）本实验为什么选择14C的尿嘧啶作为标记物？（2）细菌中新合成的含14C标记的RNA,能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明什么问题？得出结论2：说明新合成的RNA与噬菌体的DNA具有很高的同源性，新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。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---RNA基因主要通过指导蛋白质的合成来控制性状转录翻译阅读课本第二段内容，然后回答下列问题：1、RNA的结构单位是什么？2、RNA与DNA在化学组成上的区别有哪些？3、RNA为什么适合作DNA的信使？4、RNA的种类有哪三种？遗传信息的转录比较DNA和RNA为什么RNA适于做DNA的信使呢？总结RNA适于做DNA的信使的条件：RNA与DNA的结构相似，可以储存遗传信息；RNA一般是单链比DNA短，能够通过核孔转移到细胞质中。碱基互补配对

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）DNA和RNA的异同点种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA功能结构示意图共同点遗传信息传递的媒介转运氨基酸的工具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都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关RNA的种类少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质01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，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。一、遗传信息的转录转录的产物是否只有mRNA？

转录的过程DNA的平面结构图AGT

AC

AA

A

T

TCATGTTTA解旋AG

T

AC

AA

A

T

TCATGTTTADNA游离的核糖核苷酸以DNA的一条链为模板合成RNAAG

T

ACAA

A

T

UUAUGGGUUCAGCRNA聚合酶AGT

AC

AA

A

T

UUAUGGGUUCAGCAG

T

AC

AA

A

T

UUAUGGGUUCAGC

组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来AGT

AC

AA

A

T

UAUGGGUUCAGCU

转录的过程（一）遗传信息的转录AGT

AC

AA

A

T

UUGGGUUCAGCUAAGT

AC

AA

A

T

UUGGGUUCAGCUAAGT

AC

AA

A

T

UUGGGUCAGCUAUAGT

AC

AA

A

T

UUGGGCAGCUAUUAGT

AC

AA

A

T

UUGGGCGCUAUUAAGT

AC

AA

A

T

UGGGCGCUAUUAUAGT

AC

AA

A

T

UGGGCGUAUUAUCAGT

AC

AA

A

T

UGGGCGUAUUAUCRNADNA形成的mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上。细胞核DNAmRNA释放，DNA双链恢复AGT

AC

AA

A

T

TCATGTTTAUGUAUUAUCmRNA细胞质DNAmRNA释放，DNA双链恢复AGT

AC

AA

A

T

TCATGTTTA细胞核细胞质UGUAUUAUCmRNA2.转录的过程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第二步在RNA聚合酶的作用下，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´RNA与模板链是反向互补的

碱基互补配对主要在细胞核4种游离的核糖核苷酸DNA的一条链RNA聚合酶（1.解旋2.催化磷酸二酯键的形成）A－U、T－A、G－C、C－G4.场所：6.原则：模板：5.条件：3.时间：个体发育的任何时期一、遗传信息的转录原料：酶：能量：ATP等7.转录的产物：单链RNA（mRNArRNAtRNA)8.意义：使遗传信息从DNA转移至RNA，为翻译过程提供模板mRNA。一、遗传信息的转录转录与DNA复制有什么异同点？不同点：相同点：都需要模板、酶、能量等；边解旋边复制，边解旋边转录；都遵循碱基互补配对原则，碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性；DNA复制转录模板DNA的两条链DNA中的一条链原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶碱基对A-T、T-A、G-C、C-GA-U、T-A、G-C、C-G产物两个双链DNA分子单链RNA按照碱基配对原则1.写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，2.写出b链对应的a链的碱基序列。DNA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。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG思考与讨论与模板链：碱基互补配对与非模板链：碱基序列基本相同（T变成U）编码链模板链1.对于图示，说法不正确的有(

)

①表示DNA复制过程②表示DNA转录过程③图中共有5种碱基④图中共有8种核苷酸⑤图中共有5种核苷酸⑥图中的A均代表同一种核苷酸A．①②③ B．②③⑤C．②③④

D．①⑤⑥D即时练习1.下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是(

)

A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右B．图中RNA与a链碱基互补C．图示RNA—DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量A即时练习mRNA携带的遗传信息蛋白质碱基排序氨基酸排序DNA携带的遗传信息碱基排序转录翻译02遗传信息的翻译翻译的概念：

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序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。二、遗传信息的翻译mRNA携带的遗传信息蛋白质碱基排序氨基酸排序翻译4种21种实质mRNA碱基与氨基酸之间的对应关系决定一个氨基酸的碱基个数决定氨基酸种类图示1个42个42＝163个43＝64氨基酸AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4AUCG

4遗传信息的翻译遗传密码子的破译1961年克里克实验实验材料：T4噬菌体实验思路：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。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：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。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；③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。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。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实验结论：与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。科学家经过不断的推测与实验得知：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸

密码子1个密码子称为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密码子（共64个）起始密码子：2种：AUG、GUG终止密码子：3种：UAA、UGA、UAG,一般不编码氨基酸普通密码子：59种：只编码氨基酸注意：1.特殊情况下，UGA可编码硒代半胱氨酸；2.原核生物中，GUG可作为起始密码子，编码甲硫氨酸。能决定氨基酸的密码：61个或62个绝大多数氨基酸都有几个密码子。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。密码子的通用性思考.讨论密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？（1）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；（2）密码子的使用频率。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。一种密码子决定一种氨基酸。密码子的专一性

mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。有了“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。

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？tRNA：(1)形态：RNA链经过折叠，形成三叶草形3'5'(2)功能特点：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。每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运）结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子位于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。第1步mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。第2步携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。第3步甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。图中M表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸2.翻译过程第4步核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成就这样，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2.翻译过程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翻译的概念？1翻译的场所？2翻译的模板？3翻译的原料？4翻译的条件？5翻译的碱基配对方式？6翻译的产物？7遗传信息传递的方向？8细胞质中的核糖体上mRNA21种氨基酸模板、原料、能量、酶、tRNA等A-U，U-A，G-C，C-G多肽，经加工后成为成熟的蛋白质RNA蛋白质二、遗传信息的翻译位点1E位点2甲AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子CAU5’3’遗传信息的翻译过程第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P位点。位点1E位点2甲第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入A位点。CAU5’3’组GUG5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据A位点的tRNA上。遗传信息的翻译过程位点1E位点2甲CAU5’3’色CCA5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子组GUG5’3’精ACG5’3’半GCA5’3’半ACA5’3’脯AGG5’3’第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，合成肽链。遗传信息的翻译过程位点1E位点2AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子ACA5’3’甲色组精半半脯AGG5’3’释放因子直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。肽链释放后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。遗传信息的翻译过程多聚核糖体在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常，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（如左图），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。核糖体移动方向多聚核糖体上形成的多条肽链相同吗？真核生物:先转录，后翻译DNAmRNARNA聚合酶边转录边翻译原核生物:多起点翻译DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系DNA碱基总数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数=6：3：1例：如mRNA上有n个碱基，转录时产生它的基因片段中至少有________个碱基，该mRNA指导合成蛋白质中至多有________个氨基酸。2nn/3基因如何指导蛋白质的合成？请从以下角度比较转录与翻译过程，并说明两者之间的联系。03中心法则中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；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。复制转录翻译蛋白质DNARNA中心法则的完善：1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，它能对RNA进行复制。1970年，在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。复制转录翻译蛋白质DNA复制RNA逆转录中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）生物种类遗传信息的传递过程原核生物真核生物DNA病毒RNA复制病毒逆转录病毒转录DNARNA翻译蛋白质复制转录DNARNA翻译蛋白质复制转录DNARNA翻译蛋白质复制复制RNA翻译蛋白质逆转录转录DNARNA翻译蛋白质复制复制RNA不同生物遗传信息传递途径：蛋白质是信息的表达产物DNA、RNA是信息的载体ATP为信息的流动提供能量生命是物质、能量和信息的统一体随堂练习×参与翻译的RNA有____种DNA中有氢键，RNA中无氢键（）转录只能在细胞核中进行（）转录和翻译过程中碱基配对方式完全相同（）一种氨基酸一定由多种tRNA转运（）一种氨基酸只能有一种密码子决定（）RNA酶就是具有催化作用的RNA分子（）转录时RNA聚合酶的识别位点在RNA分子上（）DNA的复制和转录过程一定都需要解旋酶（）××××一种或多种×××3易错判断

(1)一个DNA分子上有很多基因，转录是以基因的一条链为模板的。(

)(2)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。()(3)由于基因选择性表达，一个DNA分子在不同细胞内转录出来的mRNA不完全相同。()(4)三种RNA均由DNA转录而来。()(5)RNA聚合酶具备解旋的功能。(