高中生物 3.4遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成课件 浙科版必修2.ppt

第四节遗传信息的表达 rna和蛋白质的合成 解密高原人众所周知 西藏被称为 世界屋脊 藏族人群是世界上对高原低氧环境适应能力最强的民族 研究发现 一系列基因在藏族人群的高原适应中发挥作用 其中 epas1 基因可能起着关键作用 藏族人群特有的 epas1 基因不同于汉族人群 正是这种遗传基因阻止了藏族人血红蛋白浓度的过度升高 降低了各种高原性疾病发生的可能性 请思考 1 血红蛋白是如何合成的 2 简述遗传信息的传递方向 主题一dna的结构 功能及其转录1 dna的结构与功能 1 功能 携带 表达 遗传信息 遗传信息 2 rna与dna的区别 2 转录 1 含义 遗传信息由 传递到 上的过程 双链 单链 脱氧核糖 核糖 a t g c a u g c dna rna 2 过程 解旋 配对 连接 释放 dna dna rna聚合酶 3 产物及功能 dna trna 核糖体 1 区分dna复制与转录 1 dna复制与转录所需的模板有何区别 提示 dna复制时dna的两条链均为模板 而转录时只以dna的一条链为模板 2 dna复制与转录所需的酶有何异同 提示 相同点 都需要解旋酶 解开dna的双螺旋结构 不同点 dna复制的结果是形成dna 需要dna聚合酶 转录的结果是形成rna 需要rna聚合酶 2 分析转录的结果如图所示为一段dna分子 如果以 链为模板进行转录 试回答下列问题 dna 链 atgatagggaaa 链 tactatcccttt 1 写出对应的rna的碱基顺序 提示 按照碱基互补配对原则即a u t a g c c g 对应的rna的碱基顺序为 augauagggaaa 2 转录形成的rna的碱基序列 与作为模板的dna单链的碱基序列有何关系 与dna的另一条链的碱基序列有哪些异同 提示 转录成的rna的碱基序列 与作为模板的dna单链的碱基序列遵循碱基互补配对原则 即a u t a g c c g 相同点 碱基数目和排列顺序相同 都含有a g c3种碱基 不同点 dna中的t在rna的相应位置为u 转录的基本特征 1 转录发生在所有dna存在的部位 如细胞核 线粒体 叶绿体 核区 质粒等部位 但真核生物转录的主要场所是细胞核 2 转录时仅一条dna链作为模板 称为模板链 3 转录所需原料是4种核糖核苷酸 a u c g 所需要的酶为rna聚合酶 4 真核生物细胞核内转录的rna产物需经加工 然后转移到细胞质中作为蛋白质合成的模板 核苷酸的种类 1 dna和rna特有的碱基分别为t和u 特有的核苷酸分别为胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸 2 dna和rna共有的碱基有3种 即a c g 但它们在dna和rna中组成的核苷酸种类不同 典题训练 2012 绍兴高二检测 如图表示某真核生物细胞内dna转录过程 请据图分析回答下列问题 1 在图中方框内用 或 标出转录的方向 2 b与c在结构组成上相同的化学基团为 不同的基团为 3 a为dna转录过程必需的一种酶 其名称为 化学本质是 4 在根尖细胞中 上述过程发生在 和 若在叶肉细胞中 还可出现在 中 解题指南 解答本题的关键是根据图中链数及碱基判断该过程为转录 然后明确转录的方向 场所 参与的酶等问题 解析 1 dna边解旋边转录 已转录好的rna片段与模板链迅速分离 已转录过的部分模板链与编码链重新恢复双螺旋结构 所以从图中可知d是已与模板链分离的rna片段 因此转录的方向应向左 2 b是dna上的胞嘧啶脱氧核苷酸 c是rna上的胞嘧啶核糖核苷酸 两者共有的成分是磷酸基和碱基 不同的成分是五碳糖 前者为脱氧核糖 后者为核糖 3 转录的启动需要rna聚合酶 其化学本质是蛋白质 4 根尖细胞中只有细胞核与线粒体中含有dna 能发生转录 在叶肉细胞的叶绿体中也含有dna 答案 1 2 磷酸基 碱基五碳糖 b为脱氧核糖 c为核糖 3 rna聚合酶蛋白质 4 细胞核线粒体叶绿体 规律方法 判断dna复制与转录的方法 1 看模板 若以dna分子的两条链为模板 则为dna复制 以dna分子的一条链为模板 则为转录 2 看原料 以脱氧核苷酸为原料的属于dna复制 以核糖核苷酸为原料的属于dna转录 3 看产物 看产物链数 产物为一条链的属于dna转录 产物为双链的属于dna复制 看产物碱基 产物中含有碱基t的为dna复制 产物中含有碱基u的为dna转录 主题二翻译1 场所 2 过程 1 起始 核糖体沿 运行 2 延伸 在运行中核糖体认读 上决定氨基酸种类的密码 选择相应的 由对应的 转运 加到延伸中的肽链上 3 终止 当核糖体到达mrna的 时 多肽合成结束 mrna mrna 氨基酸 trna 终止密码子 核糖体 3 基因的表达基因形成 以及 被翻译为基因的蛋白质产物的过程 记一记 转录和翻译的区别 1 场所 真核生物的转录主要发生在细胞核内 而翻译发生在细胞质中的核糖体上 2 模板 转录的模板是dna的模板链 翻译的模板是mrna 3 产物 通过转录能形成三种rna 即mrna trna和rrna 翻译的结果是形成多肽链 rna产物 mrna 结合蛋白质合成示意图 探讨下列问题 1 讨论翻译的过程 1 若在试管内模拟翻译过程 除了加入核糖体之外 还需要在试管内加入哪些物质 它们各起什么作用 提示 mrna 在翻译中作模板 20种游离的氨基酸 翻译的原料 atp 提供翻译所需的能量 酶 促进翻译的进行 2 已知一个核糖体合成一条多肽链约需5s 如此计算一条mrna合成120条该种多肽链需要10min 实际上所需时间只为1min 请说明原因 提示 一个mrna上可以相继结合多个核糖体 同时进行多条肽链的合成 这种合成方式大大增加了翻译效率 2 分析基因 mrna与蛋白质的对应数量关系结合图解 探讨下列问题 1 基因中的碱基数 mrna分子中的碱基数 蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系 提示 mrna是以dna的一条链为模板 按碱基互补配对原则转录而来 所以基因与mrna分子中的碱基数之比为2 1 蛋白质分子中的氨基酸由mrna上的密码子决定 1个密码子由3个相邻的碱基组成 所以基因中的碱基 mrna分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为6 3 1 2 在蛋白质合成过程中 各碱基数 氨基酸数是否一定遵循以上数量关系 提示 不一定 因为一段多肽链对应的mrna中含有不编码氨基酸的终止密码子 而在其对应的dna中 还含有一些不能转录为mrna的dna片段 遗传信息的翻译 1 部位 核糖体 2 原料 各种游离氨基酸 3 模板 mrna 4 结果 一定氨基酸顺序的多肽 5 实质 将mrna中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列 6 起点 起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸 7 终点 识别到终止密码子 不决定氨基酸 翻译就会停止 典题训练 据图回答下列问题 1 图b所示的过程是 进行的场所是 所需的原料是 此原料的种类主要有 种 2 图a中碱基 分别为 图b中的 分别为 3 若已知r链中 a g t c 的值为0 8 y链中的 a g t c 的值为 r y链构成的dna分子中 a g t c 的值应为 解题指南 本题主要考查遗传信息的转录和翻译及相关计算 解答本题可从以下两点分析 1 明确转录和翻译的差异 2 应用碱基互补配对原则 并进行相关计算 解析 1 翻译是以mrna为模板合成蛋白质的过程 场所是核糖体 原料是氨基酸 产物是具有一定氨基酸排列顺序的多肽 2 根据碱基互补配对原则可以判断 分别是u g c 在图b中 是trna 是氨基酸的运载工具 为核糖体 3 在双链dna分子中 a t g c 所以 a g t c 1 但一条链上 a g t c 与互补链上 a g t c 互为倒数 答案 1 翻译核糖体氨基酸20 2 ugc转运rna trna 核糖体 3 1 251 互动探究 1 若a图r链中 a g t c k 求由它转录形成的mrna中 a g u c 的值 提示 由于r链与mrna互补 因此 a g u c 1 k 2 若某基因有900对碱基 则经过a和b过程所合成的肽链中最多有多少个氨基酸 提示 300个 因为该基因有1800个碱基 根据dna的碱基数 氨基酸数 6 1 可知合成的肽链中氨基酸最多是300个 主题三遗传密码1 含义 上决定一种氨基酸的 排列而成的三联体 2 特点 1 除少数密码子外 生物界的遗传密码是 的 2 除少数氨基酸只有1种遗传密码外 大多数氨基酸有 的遗传密码 mrna 3个相邻核苷酸 统一 两个以上 判一判 1 基因中编码链上决定一种氨基酸的3个相邻碱基可称为一个遗传密码 2 起始密码是翻译第一个氨基酸的密码 但终止密码不编码氨基酸 是翻译终止的信号 结合遗传密码表 探讨下列问题 1 解释密码子的种类和特点 1 已知构成mrna的碱基有4种 且mrna上3个相邻的碱基 密码子 决定1个氨基酸 则密码子共有多少种 其中有几种不编码氨基酸 提示 密码子共有 43 64 种 有3种是终止密码子 不编码氨基酸 因此只有61种密码子能编码氨基酸 2 一种氨基酸可能对应多个密码子 这一现象称为密码的简并 密码的简并对生物体的生存发展有什么意义 提示 密码的简并对生物遗传的稳定性有一定的意义 当密码子中有一个碱基改变时 由于密码的简并 可能并不会改变对应的氨基酸 当某种氨基酸使用频率高时 几种不同的密码子都编码一种氨基酸 可以保证翻译的速度 2 说明密码子的通用性的意义密码子在病毒 原核生物和真核生物中都是通用的 即密码子的通用性 几乎所有的生物共用一套密码子 该事实说明生物之间有何关系 提示 说明所有生物可能具有共同的起源或生命在本质上是统一的 比较氨基酸 密码子和trna 1 氨基酸与密码子的关系 一种氨基酸可由一种或几种密码子决定 一种密码子只决定一种氨基酸 2 氨基酸和trna的关系 一种氨基酸可由一种或几种trna转运 一种trna只能转运一种氨基酸 典题训练 一个trna一端的三个碱基是cga 这个trna运载的氨基酸是 a 酪氨酸 uac b 谷氨酸 gag c 精氨酸 cga d 丙氨酸 gcu 解析 选d trna一端的三个碱基构成反密码子 与mrna上的密码子互补配对 则反密码子cga对应的密码子是gcu 因此该trna运载丙氨酸 误区警示 密码子与反密码子的位置不同 1 密码子只位于mrna上 mrna上相邻的3个碱基决定1个氨基酸 每3个这样的碱基称做1个密码子 2 反密码子只位于trna的一端 与密码子互补配对 由于一种密码子只决定一种氨基酸 因此一个trna只运载一种氨基酸 主题四中心法则1 提出者 2 要点 1 遗传信息由 传递到 2 rna决定 的特异性 3 是生物体性状的体现者 3 发展 1 逆转录 在 的作用下 以rna为模板反向地合成 克里克 dna rna 蛋白质 蛋白质 逆转录酶 单链dna 2 图解 4 基因的概念与本质 1 概念 基因是 的一个基本功能单位 它在适当的环境条件下控制生物的 并以一定的次序排列在 上 2 本质 基因在大多数生物中是一段 而在rna病毒中是一段 转录 翻译 逆转录 遗传 性状 染色体 dna rna 1 在以dna为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的 请书写传递过程图解 提示 2 在含有rna复制酶或逆转录酶的以rna为遗传物质的生物中遗传信息分别是如何传递的 请书写传递过程图解 提示 含有rna复制酶的生物 含有逆转录酶的生物 中心法则的内涵 1 高等动植物只有dna复制 转录 翻译三条途径 但不同细胞情况不同 2 rna复制和逆转录只发生在rna病毒中 3 进行碱基互补配对的场所有四个 即细胞核 叶绿体 线粒体 核糖体 4 需要解旋酶的过程 dna复制和转录 典题训练 2012 上饶高二检测 如图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程 下列叙述不正确的是 a 过程分别需要dna聚合酶 rna聚合酶 逆转录酶b 过程均可在线粒体 叶绿体中进行 过程发生在某些病毒体内c 过程不可能发生在肺炎双球菌中d 均遵循碱基互补配对原则 但碱基配对的方式不完全相同 解题指南 解答本题的关键是明确过程 所代表的含义 各个过程进行的场所及条件 结合选项进行分析 解析 选b 所代表的过程分别为dna复制 转录 翻译 逆