【生物】基因指导蛋白质的合成课件 2024-2025学年高一下学期生物人教版必修二

第4章基因的表达

第1节

基因指导蛋白的合成学习目标1.理解tRNA、mRNA等基本概念;2.通过阅读教材和小组合作说出转录的相关内容，加深理解，培养合作探究能力。3.阐明遗传信息的翻译过程。说明密码子的简并性。4.概述遗传信息传递的中心法则。5.体会细胞各部分之间是紧密联系的，各部分结构与功能相适应。问题探讨引新课美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想；各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？

将苏云金芽胞杆菌抗虫蛋白基因转入棉花,培育出的棉花会产生Bt抗虫蛋白,导入的是基因,得到的却是蛋白质,个体具有抗虫性状,为什么?

基

因性状蛋白质思考：1、真核生物细胞核是代谢的控制中心,细胞质是代谢的主要场所，细胞核如何指导细胞质中蛋白质的合成？

2、DNA不能从核中出来，核质之间必然存在信使，何种物质来充当信使？回归课本探新知一：基因表达资料1：1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。资料2：

1955年，戈德斯坦和普劳特用放射性同位素标记的尿嘧啶培养液培养变形虫，检测到放射性物质从细胞核转移到细胞质。回归课本探新知一：基因表达1、RNA的组成和种类阅读教材P64和P65页前两段内容，解决下列问题问题1：DNA和RNA有哪些方面的不同？尽量多的列举问题2：RNA的种类有哪些？问题3：RNA的作为信使的条件有哪些？问题4：推测DNA上的信息如何传给RNA？回归课本探新知一：基因表达1、RNA的组成和种类问题1：DNA和RNA有哪些方面的不同？尽量多的列举问题2：RNA的种类有哪些？化学组成、结构、分布、作用mRNAtRNArRNA回归课本探新知一：基因表达1、RNA的组成和种类问题3：RNA的作为信使的条件有哪些？问题4：推测DNA上的信息如何传给RNA？①RNA也是由核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，具备携带遗传信息的可能。②RNA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回归课本探新知一：基因表达2、遗传信息的转录1）概念：实质：

遗传信息从DNA转移到RNA的过程。2）场所：细胞核、叶绿体、线粒体、拟核3）过程：阅读教材P65页相关内容，解决下列问题问题1：转录过程的条件有哪些？与DNA复制过程的条件做好比较。问题2：RNA聚合酶的作用？与DNA聚合酶的作用做好比较。问题3：RNA链的合成方向？与DNA的两条链的碱基序列各有哪些异同。回归课本探新知一：基因表达2、遗传信息的转录问题4：转录过程的条件有哪些？与DNA复制过程的条件做好比较。问题5：RNA聚合酶的作用？与DNA聚合酶的作用做好比较。问题6：RNA链的合成方向？与DNA的两条链的碱基序列各有哪些异同。模板：DNA的一条链酶：RNA聚合酶原料：4种核糖核苷酸能量断裂氢键，解开双螺旋；连接单个的核糖核苷酸。合成方向：5’端→3’端。①

该RNA与DNA模板链的碱基互补配对，A与U配对，而非T；②

该RNA与DNA非模板链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUU一：基因表达回归课本探新知2、遗传信息的转录CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU5'3'ATP形成磷酸二酯键回归课本探新知一：基因表达2、遗传信息的转录回归课本探新知一：基因表达2、遗传信息的转录问题7：经转录过程形成的mRNA上携带的遗传信息来自于DNA的哪条链。非模板链。DNA的两条链只有一条具有转录功能，具有转录功能的链叫模板链或反义链，不具有转录功能的链叫编码链或有义链。问题8：分裂间期和分裂期都可以进行转录吗？分裂期的染色体高度螺旋DNA难以解旋，转录难以发生。回归课本探新知一：基因表达2、遗传信息的转录1）概念：实质：

遗传信息从DNA转移到RNA的过程。2）场所：细胞核、叶绿体、线粒体、拟核3）过程：条件、RNA聚合酶的作用、合成方向4）产物：3种RNA回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译mRNA蛋白质？DNA转录碱基排序碱基排序氨基酸排序翻译1）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顺序的蛋白质的过程。实质是将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。思考：mRNA的碱基序列与氨基酸之间的对应关系是如何的呢？回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译2）遗传密码的破译问题1：

4种碱基如何决定21种氨基酸？一个碱基决定一种氨基酸，最多能对应几种氨基酸？连续的两个碱基决定一种氨基酸，最多能对应几种氨基酸？21种氨基酸至少需要几个碱基决定一种氨基酸？推测：至少三个碱基决定一个氨基酸

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序列。增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；增加或删除三个碱基时，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？回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译2）遗传密码的破译

克里克第一个通过实验证明三个碱基编码一个氨基酸;

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

回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译2）遗传密码的破译密码子：

mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基问题2：理论上密码子应该有64种，3个碱基排列的1个密码子对应的究竟是哪种氨基酸？

尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码问题3：至少应该设置几组试管，每组试管加哪些成分？

UCAUGAUUAmRNA

密码子

密码子

密码子问题4：为什么要去除细胞提取液中的DNA和RNA？

回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译2）遗传密码的破译科学家沿着蛋白质合成的思路，不断改进实验方法，终于破译全部64个密码子，并将64个密码子编制成了表格。称为密码子表。问题5：64个密码子可以分为哪几类？

问题6：多个密码子可以同时编码一种氨基酸，称作密码子的简并性，你认为此特性对生物体的生存发展有何意义？

问题7：几乎所有生物都共用上述密码子，说明了什么？

回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译2）遗传密码的破译问题5：64个密码子可以分为哪几类？

问题6：多个密码子可以同时编码一种氨基酸，称作密码子的简并性，你认为此特性对生物体的生存发展有何意义？

59种普通密码子+2种起始密码子+3种终止密码子

密码子中一个碱基改变可能不改变其对应的氨基酸，一定程度上保证遗传性状的稳定性，增加了密码子的容错性。问题7：几乎所有生物都共用上述密码子，说明了什么？

回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译3）翻译过程阅读教材P67和P68页相关内容，解决下列问题问题1：tRNA的结构和作用特点，携带氨基酸的部位，反密码子的概念和数量。

问题2：核糖体与mRNA结合后形成几个结合位点，第一个编码的氨基酸是哪种，肽链如何形成？

问题3：核糖体沿mRNA的移动方向？总结之前讲过的方向问题。

问题4：总结翻译过程需要哪些条件，对比DNA复制和转录过程。

回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译3）翻译过程问题1：tRNA的结构和作用特点，携带氨基酸的部位，反密码子的概念和数量。

氨基酸结合部位反密码子：

tRNA上可与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。

编码氨基酸的密码子有

种，反密码子有

种，

tRNA有

种。

每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,但是一种氨基酸由一种或几种tRNA携带。回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译3）翻译过程问题2：核糖体与mRNA结合后形成几个结合位点，第一个编码的氨基酸是哪种，肽链如何形成？

ACGUCACUACAC…………翻译方向UAC甲硫氨酸GGU组氨酸当读取到mRNA上的起始密码子，翻译开始脱水缩合①②AUG异亮氨酸核糖体AGC精氨酸5’3’回归课本探新知回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译3）翻译过程问题2：核糖体与mRNA结合后形成几个结合位点，第一个编码的氨基酸是哪种，肽链如何形成？

问题3：核糖体沿mRNA的移动方向？总结之前讲过的方向问题。

①②AGGUCACGUCAC甲硫氨酸UACGGU组氨酸CAC色氨酸…………AUG异亮氨酸AGC精氨酸5’3’回归课本探新知①②AGGUCACGUCGU甲硫氨酸GGU组氨酸CAC色氨酸AGC精氨酸……当读取到mRNA上的终止密码子，翻译结束…………AUG异亮氨酸5’3’回归课本探新知回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译3）翻译过程问题2：核糖体与mRNA结合后形成几个结合位点，第一个编码的氨基酸是哪种，肽链如何形成？

问题3：核糖体沿mRNA的移动方向？总结之前讲过的方向问题。

问题4：总结翻译过程需要哪些条件，对比DNA复制和转录过程。

模板原料能量酶工具回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译3）翻译过程问题5：细胞如何快速高效的实现翻译？

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。少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。回归课本探新知一：基因表达3、遗传信息的翻译4）翻译结果多肽链

肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。回归课本探新知一：基因表达真核生物原核生物先转录，后翻译边转录边翻译DNA复制转录翻译时间场所条件模板原料酶能量原则特点产物方向信息传递

DNA的复制转录翻译过程的比较二：中心法则1、提出者：克里克

2、内容：DNARNA蛋白质转录翻译复制逆转录复制回归课本探新知遗传信息的传递一般规律

说明：生命是物质、能量和信息的统一体

二：中心法则回归课本探新知问题1：会在某一生物中出现中心法则的全部过程吗？人有哪些过程？

问题2：RNA的复制需要RNA复制酶，推测RNA复制类型的病毒遗传物质的复制过程？

问题3：RNA逆转录型的病毒先逆转录形成DNA，尝试写出逆转录病毒的遗传信息传递的全部过程，推测宿主细胞能否为其提供逆转录酶？拓展延伸二：中心法则拓展延伸回归课本探新知问题1：会在某一生物中出现中心法则的全部过程吗？人有哪些过程？

转录DNARNA翻译蛋白质复制二：中心法则回归课本探新知问题2：RNA的复制需要RNA复制酶，推测RNA复制类型的病毒遗传物质的复制过程？

问题3：RNA逆转录型的病毒先逆转录形成DNA，尝试写出逆转录病毒的遗传信息传递的全部过程，推测宿主细胞能否为其提供逆转录酶？拓展延伸逆转录转录DNARNA翻译蛋白质复制RNAA—C—U—G—G—A—U—C—U苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸mRNA转录翻译肽链DNAA—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A肽键肽键基因中碱基数︰mRNA中碱基数︰蛋白质的氨基