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23

回顾review第一章：遗传因子的发现第二章：基因和染色体的关系第三章：基因的本质第四章：基因的表达人类是怎样认识到基因的存在的基因在哪里基因是什么基因是怎样行使功能的基因指导蛋白质的合成

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。

讨论

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？

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要的全部遗传信息。但是，从遗传信息（DNA）到遗传性状（蛋白质）的生物体，需要复杂的过程，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。基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因)转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白质，为什么会这样？遗传信息的转录

阅读课本P64至

P65页第二段内容，然后回答下列问题：思考：位于细胞核的基因如何控制细胞质核糖体进行蛋白质的合成？DNA(基因)蛋白质媒介？通过RNA遗传信息的转录Transcriptionofgeneticinformation1、RNA----结构DNA和RNA的比较种类DNARNA基本单位五碳糖特有碱基共有碱基空间结构真核细胞

中的分布脱氧核糖核苷酸（4种）核糖核苷酸（4种）脱氧核糖核糖一般呈规则的双螺旋结构多呈单链结构T（胸腺嘧啶）U（尿嘧啶）A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）主要在细胞核中少量在细胞质(线粒体、叶绿体)主要在细胞质中少量在细胞核（细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体）嘧啶≠嘌呤→一般为RNA(也有可能是单链DNA)嘧啶=嘌呤→一般为双链DNA(也有可能是单链DNA或RNA)思考：为什么RNA适于作DNA的信使？遗传信息的转录Transcriptionofgeneticinformation1、RNA----种类和功能mRNA(信使RNA)功能结构作为DNA的信使识别并转运特定的氨基酸与蛋白质共同构成核糖体单链三叶草形有碱基互补配对单链rRNA(核糖体RNA)tRNA

(转运RNA)

其他作用：某些病毒的遗传物质或催化作用的酶（端粒酶、逆转录酶）遗传信息的转录Transcriptionofgeneticinformation为什么RNA适于作DNA的信使？①RNA由4种核糖核苷酸组成，可以携带遗传信息；②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此可以通过核孔,从细胞核转移到细胞质③RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。0层膜，消耗ATPDNA如何将遗传信息传递给mRNA？遗传信息的转录Transcriptionofgeneticinformation2、遗传信息的转录模板链解旋配对连接释放RNA聚合酶遗传信息的转录Transcriptionofgeneticinformation2、遗传信息的转录遗传信息的转录Transcriptionofgeneticinformation2、遗传信息的转录概念

碱基互补配对主要在细胞核（线粒体和叶绿体中也存在）原料：模板：能量：A－U、T－AG－C、C－G场所：条件时间：活细胞新陈代谢过程中解旋→配对→连接→释放过程：游离的四种核糖核苷酸DNA的一条链(供转录的那一条)酶：ATP

同时具有解旋和聚合的功能边解旋边转录RNA聚合酶等DNA→mRNA

遗传信息流动：最后mRNA释放，DNA双链恢复思考：同种生物不同细胞DNA是否相同？mRNA呢？tRNA和rRNA呢？DNA相同，mRNA种类和数量不同，tRNA和rRNA种类没有差异在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫做转录。遗传信息的转录Transcriptionofgeneticinformation2、遗传信息的转录转录DNA分子方向：RNA新链的延伸也是从5’-端到3’-端mRNA产物：①种类：三种RNA(mRNAtRNArRNA)②碱基数目：少于其模板链碱基基因的选择性表达③碱基序列：与模板链互补，与非模板链基本相同④去向：通过核孔进入细胞质(穿0层膜,需能量)完成使命迅速降解意义：将遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备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。3、遗传信息的翻译概念mRNA蛋白质核苷酸氨基酸翻译（碱基）对应关系多样性原因氨基酸的数量排列顺序种类碱基的数量排列顺序种类决定决定决定4种21种遗传信息的翻译遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation讨论：4种碱基如何决定21种不同的氨基酸？1个碱基决定1个氨基酸2个碱基决定1个氨基酸3个碱基决定1个氨基酸决定4种氨基酸决定16种氨基酸氨基酸组合64种GUGCAUCGAmRNA5'3'密码子缬氨酸密码子组氨酸密码子精氨酸

密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation遗传密码子的破译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。1961年蛋白质的体外合成实验科学家：尼伦伯格、马太实验技术：蛋白质的体外合成技术实验过程：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。遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation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。遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation密码子（共64个）①种类起始密码子：终止密码子：3种,UAA、UAG、UGA2种,AUG、GUG（也编码氨基酸）编码氨基酸的密码子：62种翻译的起点仅为翻译终止信号②专一性每种密码子只对应编码种氨基酸(除起始密码子)一一种氨基酸对应种密码子1或多③简并性④通用性：地球上几乎所有生物共用一套密码子。（不编码氨基酸)遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation转运RNA-tRNA结构：反密码子“三叶草”结构游离在细胞之中的氨基酸是如何按照模板信息有序的运到合成蛋白质的"生产线"上的呢?3’5’tRNA为单链，但存在局部双链tRNA上与mRNA密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基对应关系：1种tRNA只识别并转运种氨基酸1种氨基酸可由tRNA转运11或多种遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation3、遗传信息的翻译1.原料2.模板3.运载工具4.能量5.酶条件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。21种氨基酸mRNAtRNAATP多种酶场所核糖体（细胞质）产物多肽链蛋白质盘曲、折叠内质网、高尔基体组成：形成：蛋白质+rRNA与核仁有关遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU过程UACMG

U

GHA

CCW遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU过程UACMG

U

GHA

CCW脱水缩合（肽键）tRNA可重复利用核糖体移动的方向：由多肽链向单个氨基酸方向移动（从左往右）遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGUUAC甲硫氨酸组氨酸G

U

G色氨酸A

CC遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸G

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G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸G

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G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸肽键遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸G

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G色氨酸A

CC甲硫氨酸遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸G

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G色氨酸A

CC甲硫氨酸遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸色氨酸A

CC甲硫氨酸遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU组氨酸色氨酸XXX甲硫氨酸XXX遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU甲硫氨酸组氨酸色氨酸XXXX遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation遗传信息的转录Transcriptionofgeneticinformation3、遗传信息的翻译翻译mRNA分子

碱基互补配对细胞质的核糖体mRNAA－U、U－AG－C、C－GmRNA→蛋白质场所：原则：模板：条件：

遗传信息流动：蛋白质转录翻译21种游离氨基酸、ATP、酶tRNA遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation真核生物先转录，后翻译DNAmRNARNA聚合酶边转录边翻译原核生物遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation多聚核糖体

在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在37℃时，细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。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出大量的蛋白质。遗传信息的翻译Translationofgeneticinformation核糖体移动方向（翻译方向）长多肽链翻译在前（从左往右）遗传信息的翻译TranslationofgeneticinformationDNA碱基的个数6nmRNA碱基的个数3ntRNA的个数n氨基酸的个数nDNA复制转录翻译蛋白质时间场所模板原料条件原则特点产物信息传递细胞分裂间期主要是细胞核DNA的两条链4种脱氧核苷酸解旋酶，DNA聚合酶等A-T、T-A、C-G、G-C半保留复制、边解旋边复制2个子代DNA分子生长发育过程主要是细胞核基因的一条链4种核糖核苷酸RNA聚合酶等边解旋边转录RNA生长发育过程细胞质mRNA21种氨基酸tRNA、酶等多核糖体翻译蛋白质DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质A-U、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-C真核细胞中复制、转录、翻译的比较遗传信息的翻译Tr