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1节基因指导蛋白质的合成第四章基因的表达电影《侏罗纪公园》亿万富豪韩文根据遗传工程学理论，透过史前蚊子所遗留血液中的恐龙的DNA，悉心以胚胎繁殖，竟令在地球上绝迹了六千五百万年的史前动物得以再生。问题探讨从化石中提取出恐龙的DNA,真的可以使恐龙复活吗？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，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，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调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。问题探讨细胞核核糖体细胞质DNA(2nm)主要存在于细胞核中蛋白质在细胞质中的核糖体上合成信使细胞核中的基因如何指导细胞质中的蛋白质合成？

基因通过一种中间物质——信使，到细胞质中指导蛋白质合成DNA(基因）核孔：0.9nm、实现核质之间频繁的物质交换和信息交流信使基因能指导蛋白质的合成，控制生物的性状这个过程就是基因的表达。1.RNA的结构基本单位：核糖核苷酸碱基磷酸核糖A腺嘌呤G鸟嘌呤C胞嘧啶U尿嘧啶空间结构：一般是单链，而且比DNA短元素组成：C、H、O、N、P一、RNA的结构和功能比较项目DNARNA中文名称基本单位五碳糖碱基空间结构一般为

，一般为_____分布主要在

、

，主要在

，核糖核苷酸脱氧核糖核糖双螺旋结构单链脱氧核糖核酸核糖核酸脱氧(核糖)核苷酸A、G、C、TA、G、C、U细胞核细胞质拟核一、RNA的结构和功能2.DNA与RNA的比较信使RNA(mRNA)转运RNA(tRNA)作为DNA的信使，翻译的模板核糖体RNA(rRNA)识别并转运氨基酸与蛋白质组成核糖体tRNA“三叶草型”作为某些病毒的遗传物质某些RNA具有催化作用（酶）一、RNA的结构和功能3.RNA的种类及其作用它的基本结构与DNA很相似，具备准确传递遗传信息的可能。RNA一般单链，且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核进入细胞质。思考：DNA的遗传信息是怎样传给信使RNA的？在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。DNA：ATGCRNA：

UACG一、RNA的结构和功能4.RNA适于作DNA信使的原因在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。真核生物：原核生物：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体拟核（主要）二、遗传信息的转录1.定义2.场所遗传信息的转录过程（视频）二、遗传信息的转录3.过程DNA3'3'5'5'5'①解旋：RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。不需要解旋酶②配对：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。游离的4种核糖核苷酸RNA聚合酶mRNADNA模板链③连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。④释放：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。3'DNA的一条链RNA聚合酶能量：模板：酶：原料：4种游离的核糖核苷酸由ATP提供打开氢键催化RNA的合成，催化形成磷酸二酯键二、遗传信息的转录4.条件5.时间：个体生长发育的整个过程6.原则:碱基互补配对A－U、T－A、G－C、C－G7.产物:RNA（mRNA、tRNA、rRNA）8.特点:边解旋边转录二、遗传信息的转录9.遗传信息流动的方向：10.转录的意义：11.转录方向：DNA→RNA遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备子链的5’端→3’端与RNA聚合酶的运动方向相同RNA与模板链是反向连接的先合成先释放已合成的mRNA释放的一端(5′－端)为转录的起始方向。转录方向注意：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离的脱氧核苷酸为原料；转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苷酸为原料。1.转录与DNA复制有那么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。思考•讨论P66二、遗传信息的转录3.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。DNA双链片段a链b链CGAACCTCACGC信使RNAGCTTGGAGTGCG

GCUUGGAGUGCG比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。二、遗传信息的转录思考•讨论P66DNA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DNA复制和转录的比较小结转录得到的是RNA，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸排列顺序呢？mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合，开始它新的历程--翻译。三、遗传信息的翻译1.定义：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。DNA携带的遗传信息mRNA携带的遗传信息蛋白质转录翻译碱基序列碱基序列氨基酸序列三、遗传信息的翻译4种21种4种碱基如何决定21种氨基酸?

2.碱基与氨基酸之间的对应关系决定？mRNA4种碱基蛋白质21种氨基酸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。4(41)64(43)16(42)三、遗传信息的翻译＜21种氨基酸＜21种氨基酸＞21种氨基酸至少3个碱基决定1个氨基酸才能满足需要。定义：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基识别：密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠mRNA5'3'GUGGAACCU密码子密码子密码子决定缬氨酸决定组氨酸决定精氨酸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。位置：mRNA上三、遗传信息的翻译3.密码子三、遗传信息的翻译种类：(64)种起始密码子:AUG（甲硫氨酸）GUG（甲硫氨酸）在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。终止密码子:UAA、UAG、UGA（前两种不编码任何氨基酸）在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。三、遗传信息的翻译密码子的特点：1种密码子决定1种氨基酸专一性：1种氨基酸可由1种或多种密码子决定。简并性：几乎所有生物共用一套遗传密码子通用性：生物可能有着共同的起源。3'5'结合氨基酸的部位碱基配对（形成氢键）mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子形态：RNA链经过折叠，形成三叶草形功能：识别氨基酸、转运氨基酸一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸（一对一）一种氨基酸可以由多种tRNA转运（一对多）功能特点：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，有61或62种。三、遗传信息的翻译4.运输氨基酸的工具——tRNA：三、遗传信息的翻译5.翻译的过程：起始密码子01起始：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AUG互补配对进入位点1。核糖体移动方向E125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAAM核糖体三、遗传信息的翻译5.翻译的过程：E12甲02进位：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2。03缩合：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。H5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA三、遗传信息的翻译5.翻译的过程：E1204移位：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。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三、遗传信息的翻译5.翻译的过程：直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。05终止：肽链合成后，从核糖体上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。三、遗传信息的翻译5.翻译的过程：1.起始2.运输3.延伸4.终止5.脱离位点1位点25.翻译的过程：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。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。多聚核糖体——高效翻译的机制三、遗传信息的翻译6.翻译的特点：

比较DNA复制、转录和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特定的酶小结：1957年，克里克提出中心法则：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。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？RNA病毒四、中心法则资料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烟草花叶病毒模式图资料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。RNA逆转录酶DNA四、中心法则

复制DNA逆转录转录复制RNA翻译蛋白质图解总结DNA、RNA是信息的载体蛋白质是信息的表达产物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在遗传信息的流动过程中四、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)DNARNA蛋白质转录翻译复制复制RNA蛋白质翻译逆转录DNARNA蛋白质转录翻译复制RNA逆转录酶

各种生物的遗传信息传递过程四、中心法则DNARNA蛋白质123451DNA复制2DNA转录4RNA复制3翻