基因指导蛋白质的合成（第二课时）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（第二课时）第四章基因的表达转录（mRNA释放，DNA双链恢复）DNA分子

碱基互补配对主要在细胞核四种核糖核苷酸DNA的一条链（模板链）ATP、RNA聚合酶A－U、T－AG－C、C－GDNA→mRNA场所：原则：模板：条件：

遗传信息流动：时间：活细胞新陈代谢过程中mRNA转录温故知新遗传信息储存在细胞核的DNA中蛋白质的合成在细胞质的核糖体上充当信使的中间物质——mRNA遗传信息的转录遗传信息的翻译1.遗传信息是怎样从mRNA传递给蛋白质的?翻译的实质：是将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。一、遗传信息的翻译2.碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的?41=4种，显然是不够的；（1）如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？（2）如果2个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？（3）如果3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？42=16种，还是不够；43=64种，足够有余；如果3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定64种氨基酸。这种方式能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。一、遗传信息的翻译mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。密码子密码子密码子决定决定决定mRNA5'3'GUGGAACCU缬氨酸组氨酸精氨酸翻译时密码子的读取方向从mRNA的5'→3'。相邻的密码子无间隔、不重叠2.碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的?一、遗传信息的翻译1961年，英国的克里克和同事用实验证明的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。遗传密码的破译1961年蛋白质的体外合成实验科学家：尼伦伯格、马太实验过程：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。遗传密码的破译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①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②)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UCAG注:①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。②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。【读取密码子】1.密码子UGG对应

氨基酸是

。2.密码子ACU对应

氨基酸是

。3.苯丙氨酸对应

密码子是

。色氨酸苏氨酸UUU和UUC一、遗传信息的翻译已知一段mRNA的碱基序列是5΄-AUGUACAACCGGCCCCUACAGGAUUAA-3΄，你能写出对应的氨基酸序列吗？甲硫氨酸-酪氨酸-天冬酰胺-精氨酸-脯氨酸-亮氨酸-谷氨酰胺-天冬氨酸【任务1】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①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②)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UCAG注:①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。②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。一、遗传信息的翻译种类()种起始密码子:

(真、原核，

)；

(原核，

)。终止密码子:

、

、

(特殊时编码

)。编码氨基酸的密码子一般有

个GUG甲硫氨酸甲硫氨酸AUGUAAUGAUAG硒代半胱氨酸6461/62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UCAG密码子的特点1种密码子决定

种氨基酸①专一性：11种氨基酸可由

种密码子决定1种或多②简并性：几乎所有生物共用一套遗传密码子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。③通用性：生物可能有着共同的起源。1.你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？2.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从密码子的使用频率来考虑，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。思考•讨论密码子读取方向：mRNA的5'→3'，从起始密码子开始，相邻的密码子无间隔、不重叠。

3、已知一段mRNA的碱基序列是5’-AUG

GAA

GCA

UGU

CCG-3’，你能写出对应的氨基酸序列吗？

4、已知一段mRNA的碱基序列是3’-AUG

GAA

GCA

UGU

GUA-5’，你能写出对应的氨基酸序列吗？

甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸甲硫氨酸—半胱氨酸—苏氨酸—赖氨酸—缬氨酸思考•讨论mRNA进入细胞质后，与什么结构结合，形成合成蛋白质的“生产线”?将氨基酸运送到“生产线”上去的“搬运工”是什么？装配机器——核糖体。转运RNA（tRNA）。【思考】一、遗传信息的翻译⑴形状：三叶草形（部分区域碱基互补配对，含有氢键）⑵结构：一端是携带

的部位，另一端为

，能与密码子互补配对。氨基酸反密码子反密码子：tRNA上可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。思考1：若反密码子为GUA，则携带的氨基酸是？思考2：若密码子为UAA，UAG则对应的反密码子是？密码子为CAU，是组氨酸UAA、UAG为终止密码子，不决定氨基酸，所以没有与之对应的反密码子5’3’5’3’一、遗传信息的翻译氨基酸的“搬运工”——tRNA识别并转运氨基酸tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子相互识别时是

的。故密码子的读取反向是：

端；反密码子的读取反向是：

端；反向平行3’→5’5’→3’3'5'结合氨基酸的部位mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子【思考】密码子有64种，反密码子/tRNA有多少种？正常情况下，终止密码子均不编码氨基酸，反密码子有61种。特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸，反密码子有62种。一、遗传信息的翻译氨基酸的“搬运工”——tRNAPOH结合氨基酸的部位反密码子5´3´5´3´ACAmRNAtRNAtRNA与mRNA也是反向连接的。反密码子的阅读方向：3´→5´遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子三者关系DNA

mRNA

tRNA遗传信息密码子反密码子DNA中的碱基序列mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基tRNA上与密码子对应的3个相邻碱基决定蛋白质中氨基酸序列的最终模板决定蛋白质中氨基酸序列的直接模板识别并转运氨基酸；识别密码子每种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。(4)特点3'5'结合氨基酸的部位mRNA5'3'GAU反密码子(3)功能转运氨基酸：tRNA的3’端-OH结合氨基酸。识别密码子：依靠tRNA的反密码子。ACU碱基配对氨基酸的“搬运工”——tRNA一、遗传信息的翻译易错知识点判断：一个tRNA只有三个碱基

（

）RNA通常都是单链，因此不存在碱基对

（

）一个tRNA分子只有一个反密码子（

）因为tRNA只有一个3’-端和5’-端，所以即使tRNA有部分片段互补配对形成碱基对，tRNA依然是单链构成的。

（

）××√√注意：tRNA上反密码子所含的碱基有3个，但整个tRNA上不止3个碱基，且tRNA分子中含有氢键。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？时间场所条件模板原料酶能量原则特点产物实质一、遗传信息的翻译UAC甲硫氨酸组氨酸G

U

G色氨酸A

CCAGUCCAUAAGGU5´3´细胞质中的mRNA与核糖体结合过程组氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸AGUCCAUAAGGU5´3´tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对

过程组氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸AGUCCAUAAGGU5´3´tRNA将氨基酸转运到

mRNA上的相应位置

过程组氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸肽键AGUCCAUAAGGU5´3´过程5´3´AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸过程5´3´AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸过程5´3´AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸核糖体随着mRNA滑动，另一个tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对过程5´3´AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸一个个氨基酸分子缩合成链状结构过程5´3´AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸tRNA离开，再去转运新的氨基酸过程5´3´AGUCCAUAAGGU组氨酸色氨酸A

CC甲硫氨酸过程5´3´AGUCCAUAAGGU组氨酸色氨酸XXX甲硫氨酸XXX过程5´3´AGUCCAUAAGGU甲硫氨酸组氨酸色氨酸XXXX以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质

过程时间场所条件模板原料酶能量原则特点产物实质生长发育过程细胞质的核糖体mRNA21种氨基酸多种酶ATP特定氨基酸顺序的肽链A-U、U-A、G-C、C-G一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列一、遗传信息的翻译盘曲折叠盘绕聚集tRNA转运来的氨基酸在核糖体上发生了什么反应？氨基酸链能直接发挥作用吗？一、遗传信息的翻译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.翻译合成的肽链具相应生物学功能吗？mRNA核糖体相同。因为它们的模板是同一条mRNA。不具有生物学功能，还需加工。由肽链_____→肽链_____的方向进行短长任务一：分析翻译的过程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上密码子和tRNA上反密码子碱基互补配对，保证翻译能够准确进行。6.图所示的翻译特点，其意义是什么？少量mRNA分子可迅速合成大量蛋白质。7．请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。原核生物：边转录边翻译真核生物：先转录，后翻译复制DNARNA蛋白质转录翻译1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。随着研究的深入，科学家对中心法则做出了补充。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。少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从