2019高中生物 第4章 基因的表达 4.1 基因指导蛋白质的合成课件 新人教版必修1.ppt

目标导航,预习导引,1.概述遗传信息的转录和翻译。2.列表比较转录和翻译的异同。3.运用数学方法分析碱基与氨基酸的对应关系。,目标导航,预习导引,一,二,一、遗传信息的转录1.DNA和RNA的区别,目标导航,预习导引,一,二,2.DNA的遗传信息传递给mRNA转录是以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。转录的过程如下:第一步,DNA双链解开,碱基暴露出来;第二步,游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞,当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时,两者以氢键结合;第三步,新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上;第四步,合成的mRNA从DNA链上释放,而后,DNA双链恢复。,目标导航,预习导引,一,二,二、遗传信息的翻译1.翻译的定义和实质mRNA合成以后,就通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸,就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质,这一过程叫做翻译。其实质是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。2.翻译的过程第一步,mRNA进入细胞质,与核糖体结合,结合部位会形成2个tRNA的结合位点,携带甲硫氨酸的tRNA通过与碱基AUG互补配对,进入位点1。第二步,携带另一种氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。第三步,甲硫氨酸通过与另一种氨基酸形成肽键而转移到位点2上的tRNA上。,目标导航,预习导引,一,二,第四步,核糖体读取下一个密码子,原占据位点1的tRNA离开核糖体,占据位点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。重复步骤二、三、四,直至核糖体读取mRNA的终止密码后,合成才停止。肽链合成后,被运送到各自的“岗位”,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子,承担各项职责。生命现象丰富多彩,是什么物质直接体现生命现象?又是由什么物质来决定这些生命现象的体现?提示:蛋白质是一切生命现象的承担者。蛋白质的合成是由遗传物质控制的。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,一、DNA复制、转录、翻译的区别,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,二、遗传信息的转录、翻译1.转录(1)DNA解旋:不是整个DNA双螺旋完全解开,而是以基因为单位的某段DNA双链解开。(2)模板:DNA双链中的一条,另一条不作为模板。(3)完成转录的其他条件:RNA聚合酶、游离的核糖核苷酸和ATP。(4)转录成的mRNA与相应的DNA双链的关系mRNA的碱基序列与作为模板的DNA单链上的碱基序列是互补配对关系;与DNA双链间碱基互补配对不同,RNA链中与DNA链的A配对的是U,不是T。mRNA的碱基序列与DNA非模板链的碱基序列基本相同,只是对应DNA链上T的位置,在RNA链上是U。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,2.翻译(1)核糖体与mRNA的结合部位有两个tRNA结合位点。(2)参与翻译的密码子可分为三类起始密码子:AUG、GUG,此类密码子也编码氨基酸。终止密码子:UAA、UGA、UAG,此类密码子不编码氨基酸,只起终止信号的作用。其他密码子:共59个,只起编码氨基酸的作用。(3)tRNA:氨基酸的运载工具,像三叶草的叶形,其上有反密码子。(4)一个mRNA分子上可同时结合多个核糖体,合成多条肽链。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,三、遗传信息、密码子和反密码子的关系遗传信息通常指基因中控制遗传性状的碱基的排列顺序,而密码子则是由基因转录的mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基,反密码子则是与mRNA上的密码子互补的tRNA一端的3个碱基。它们之间的关系可表示为:,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,特别提醒(1)一种密码子只对应一种氨基酸,但一种氨基酸可能由不止一种密码子决定(密码子的简并性)。(2)一种tRNA只能转运一种氨基酸,但一种氨基酸可能由不止一种tRNA转运。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,四、基因指导蛋白质的合成1.转录RNA是以DNA的一条链为模板合成的,这一过程称为转录(如下图)。,特别提醒转录过程中,碱基配对时是U(不是T)与模板链上的A配对。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,2.翻译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(如下图)。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,(1)碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子,碱基互补配对的方式是GC、CG、AU、UA,故不能出现T。(2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA的结合位点。(3)翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。翻译终点:识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。(4)翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,但mRNA不移动。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,3.tRNA的结构示意图(1)结构:由一条链折叠成三叶草状。(2)位点:氨基酸结合位点和反密码子位点。(3)种类:61种。(4)单链结构,但有配对区域,不出现“T”碱基。特别提醒tRNA有很多碱基,不是3个,只是构成反密码子的碱基是3个。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,4.mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系(1)数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体。(2)意义:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(3)方向:从左向右(见下图),判断依据是多肽链的长短,肽链长的对应的核糖体与mRNA结合得早。(4)结果:合成的仅是多肽链,要形成分泌蛋白还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。,一个mRNA分子上结合多个核糖体,同时合成多条肽链,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,五、基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系1.转录时,组成基因的两条链只有一条链具有转录功能,称模板链或反义链,另一条链则不能转录。因此,初始转录形成的RNA分子中的碱基数目是基因中碱基数目的1/2。在转录时,基因模板链中(A+T)或(G+C)的数目与RNA分子中(U+A)或(C+G)的数目相等。,知识梳理,典例透析,一,二,三,四,五,实验设计,2.翻译过程中,mRNA中每三个连续的碱基决定一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目理论上是mRNA的碱基数目的1/3(不考虑终止密码子)。总之,在转录和翻译过程中(仅考虑基因中编码氨基酸的碱基序列),基因中的碱基数目(指双链)、RNA分子中的碱基数目、蛋白质分子中的氨基酸数目之比为631。参考下面图解:,知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,实验设计,题型一DNA与RNA的比较【例1】关于RNA和DNA的区别,下列说法错误的是()A.DNA是规则的双螺旋结构,而RNA是单链B.DNA中的五碳糖是核糖,RNA中的五碳糖是脱氧核糖C.DNA特有的碱基是T,而RNA特有的碱基是UD.DNA中的嘧啶和嘌呤相等,但RNA中不一定解析:DNA中的五碳糖是脱氧核糖,RNA中的五碳糖是核糖。答案:B反思领悟构成DNA和RNA的单体各有四种,DNA的单体是四种脱氧核苷酸,其中五碳糖是脱氧核糖;RNA的单体是四种核糖核苷酸,其中五碳糖是核糖。组成核酸的核苷酸共有八种。,知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,实验设计,题型二遗传信息的翻译,【例2】下图表示人体胰岛细胞中发生的某一生理过程,下列叙述正确的是()A.该过程是翻译,所需的原料是核苷酸B.该过程合成的产物一定是酶或激素C.有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应D.该过程中有水产生,知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,实验设计,解析:图示为翻译过程,所需的原料为氨基酸;翻译合成的产物是蛋白质,但不一定是酶或激素;在64种密码子中有3种终止密码子,不编码任何氨基酸,没有反密码子与之对应;翻译过程的实质是氨基酸在核糖体上发生的脱水缩合。答案:D反思领悟密码子只位于mRNA上,反密码子位于tRNA上,遗传信息位于DNA上。,知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,实验设计,题型三DNA的复制与转录【例3】下列有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述,错误的是()A.两种过程都可在细胞核中发生B.两种过程都有酶参与反应C.两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料D.两种过程都以DNA为模板解析:DNA复制以脱氧核糖核苷酸为原料,转录以核糖核苷酸为原料。转录的模板是DNA的一条链,复制的模板是DNA的两条链。答案:C,知识梳理,典例透析,题型一,题型二,题型三,实验设计,反思领悟DNA复制和转录主要在细胞核中进行,其次还可以在细胞质中的叶绿体和线粒体中进行。DNA复制以DNA的两条链作模板,所需要的酶是解旋酶、DNA聚合酶,DNA的转录是以DNA的一条链为模板,所需要的酶是RNA聚合酶。,知识梳理,典例透析,实验设计,探究方法,能力展示,探究基因相对分子质量与蛋白质相对分子质量的关系蛋白质是在基因的控制下,通过转录和翻译等过程合成的,基因中的碱基数目和蛋白质中的氨基酸数目有一定的关系。设基因的相对分子质量为a,基因中脱氧核苷酸的平均相对分子质量为b,基因中脱氧核苷酸的数目为c,氨基酸的数目为d,氨基酸的平均相对分子质量为e,蛋白质中多肽链的数目为f,蛋白质的相对分子质量为g,则存在下列关系式(仅考虑编码氨基酸的序列):bc=a+18(c-2)c6=dde=g+18(d-f),知识梳理,典例透析,实验设计,探究方法,能力展示,已知某多肽链的相对分子质量为1.032104,该多肽彻底水解所得氨基酸的平均相对分子质量为120;又测得控制该多肽的基因中脱氧核苷酸的平均相对分子质