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(1)2

基因指导蛋白质的合成问题探讨P64

电影《侏罗纪公园》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、互相争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来。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？知识回顾基因是什么？DNA主要分布在哪里？蛋白质在哪里合成？有遗传效应的DNA片段。细胞核。细胞质的核糖体。DNA主要在细胞核蛋白质的合成细胞质(核糖体)进行指导通过RNADNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？问题为什么RNA是DNA的信使？脱氧核糖核苷酸一、遗传信息的转录P64-65DNARNA全称：基本单位：全称：基本单位：DNA一般为规则的双螺旋结构RNA通常呈单链腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）脱氧核糖核酸脱氧核糖核苷酸核糖核酸核糖核苷酸腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）核糖核苷酸一、遗传信息的转录P64-65与DNA结构相似，由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息；1RNA一般为单链，比DNA短，容易通过核孔，转移到细胞质中；2探究：RNA能将DNA携带的遗传信息传递到细胞质中应有何特点？所有RNA都能携带DNA的遗传信息传递到细胞质中吗？RNA也遵循“碱基互补配对原则”，故以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。3一、遗传信息的转录P65RNA种类和功能种类名称分布功能结构共同点tRNAmRNArRNA信使RNA转运RNA核糖体RNA单链单链，部分碱基配对形成三叶草型结构单链转录遗传信息翻译的模板识别密码子、转运氨基酸核糖体组成结构的一部分主要在细胞质中主要在细胞质中与蛋白质结合成核糖体①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关一、遗传信息的转录P65RNA是怎样产生的呢？在

中，通过

以DNA的

为

，按照

的原则合成

的过程。（1）概念：细胞核一条链模板碱基互补配对（2）遗传信息传递方向：从

转移到了

。（3）场所：主要在

中。DNAmRNA细胞核RNARNA聚合酶转录一、遗传信息的转录P65RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来第一步游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对第二步在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上第三步合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复第四步3´3´5´5´5´RNA与模板链是反向的碱基互补配对DNARNAA--UT--AC--GG--C磷酸二酯键RNA聚合酶以mRNA为例说明转录的基本过程AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUUU一、遗传信息的转录P65RNA聚合酶以mRNA为例说明转录的基本过程AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU一、遗传信息的转录P65RNA聚合酶以mRNA为例说明转录的基本过程AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUUU一、遗传信息的转录P65RNA聚合酶以mRNA为例说明转录的基本过程AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUAU一、遗传信息的转录P65RNA聚合酶以mRNA为例说明转录的基本过程AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAUU一、遗传信息的转录P65RNA聚合酶以mRNA为例说明转录的基本过程AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAU一、遗传信息的转录P65RNA聚合酶以mRNA为例说明转录的基本过程AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUC一、遗传信息的转录P65以mRNA为例说明转录的基本过程AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA核孔DNA一、遗传信息的转录P65转录的概念？1一、遗传信息的转录主要在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。转录的场所？2转录的模板3转录的原料4转录的条件5转录的碱基配对方式6转录的产物？7细胞核、叶绿体、线粒体、拟核DNA分子的一条链四种游离的核糖核苷酸模板、原料、能量、酶（RNA聚合酶同时具有解旋功能）G-C

C-G

T-A

A-U三种RNA（mRNArRNAtRNA)一、遗传信息的转录特别注意：转录需要解旋，但不需要解旋酶（RNA聚合酶本身具有解旋酶的作用）。碱基之间形成氢键不需要酶的催化。

联系细胞分化：不是所有基因都会转录，转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。一、遗传信息的转录复制转录场所模板原料酶能量碱基配对产物主要在细胞核主要在细胞核DNA的两条链DNA的一条链4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶ATPATP子代DNAG－C、C－G、T－A、A－TG－C、C－G、T－A、A－URNA练一练按照碱基配对原则，1、写出以b链为模板转录形成的RNA碱基序列，2、写出与b链对应的a链的碱基序列。DNA双链片段a链b链CGAACCTCACGCRNA比较RNA和a链的碱基序列的差异。请标注出RNA的5'端和3'端，并指出延伸方向5'3'练一练按照碱基配对原则，1、写出以b链为模板转录形成的RNA碱基序列，2、写出与b链对应的a链的碱基序列。比较RNA和a链的碱基序列的差异。请标注出RNA的5'端和3'端，并指出延伸方向3'5'DNA双链片段a链b链CGAACCTCACGCRNA3'5'3'GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG5'二、遗传信息的翻译P66转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质的氨基酸序列，那么，mRNA的碱基序列如何能变成蛋白质中的氨基酸序列呢？mRNA携带的遗传信息蛋白质核苷酸排序氨基酸排序二、遗传信息的翻译P66游离在细胞质中的各种

，在

内以

为模板合成具有一定氨基酸顺序的

的过程。翻译氨基酸核糖体mRNA蛋白质遗传信息传递方向：从

转移到了

。场所：在

中。蛋白质mRNA核糖体二、遗传信息的翻译——密码子P66UCAUGAUUAmRNA如1个碱基决定1个氨基酸决定4种氨基酸如2个碱基决定1个氨基酸决定16种氨基酸如3个碱基决定1个氨基酸

决定64种氨基酸

组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸如4个碱基决定1个氨基酸

决定256种氨基酸

经过不断的推测与实验得知：1个密码子称为mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始！）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

第1个字母第2个字母 第3个字母密码子苯丙氨酸UUUUUU

苏氨酸ACGACG？二、遗传信息的翻译——密码子P66第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始！）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G提示：正常情况下UGA是终止密码子(不编码氨基酸)，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。原核生物可以使用GUG作为起始密码子，此时编码的是甲硫氨酸。二、遗传信息的翻译——密码子P66第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始！）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G问题：一共有多少个密码子？真核生物的起始密码子是？终止密码子是？起始密码子编码氨基酸吗？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少个？64个AUGUAA、UAG、UGA(可编码氨基酸）一般不61个二、遗传信息的翻译——密码子P66编码问题：绝大多数氨基酸都有好几个密码子，这一现象称为密码的简并（性），你认为密码的简并对生物体的生存和发展有什么意义？几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？生物有共同起源提高密码子的容错性；保证翻译速度第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始！）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G二、遗传信息的翻译——密码子P66二、遗传信息的翻译——密码子P66密码子的简并性：像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子的现象。（简并性的意义：维持物种的稳定性）密码子的通用性：几乎所有的生物体都共用一套密码子。（生物之间存在或近或远的亲缘关系）密码子与氨基酸关系：①1种氨基酸可能由1种或几种密码子决定。②1种密码子只能决定1种氨基酸（正常情况下）。二、遗传信息的翻译——反密码子P67mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。合成蛋白质的原料——氨基酸会直接与mRNA上的密码子结合吗？将氨基酸运送到“生产线”上去的是“搬运工”——tRNA（转运RNA）tRNA是怎么把氨基酸和mRNA联系起来的？二、遗传信息的翻译——反密码子P67一种密码子→____种氨基酸一种密码子→____种反密码子一种反密码子→____种氨基酸分子结构特别：三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。3´密码子反密码子满足碱基互补配对原则一一一二、遗传信息的翻译——反密码子P673´1.tRNA上有两个重要部位：结合氨基酸的部位，位于3´-端反密码子位于环上；反密码子能与mRNA上的密码子碱基互补配对2.催化tRNA和AA（氨基酸）反应的酶同时识别反密码子和氨基酸，保证一种tRNA只能携带一种氨基酸。二、遗传信息的翻译——反密码子P67POH结合氨基酸的部位反密码子5´3´5´3´ACAmRNAtRNA碱基配对二、遗传信息的翻译P67UAC甲硫tRNA（转运RNA）氨基酸密码子反密码子mRNA（信使RNA）AUGCUAGUAGCU一种氨基酸→__________种密码子一种密码子→__________种反密码子一种氨基酸→__________种反密码子一种或几一一种或几二、遗传信息的翻译P68mRNA（信使RNA）AUGCUAGUAGCUUAC甲硫

结合起始位点1二、遗传信息的翻译P68UAC甲硫mRNA（信使RNA）AUGCUAGUAGCUCAU缬CGA丙

结合起始读码进位脱水缩合退位位点1位点2位点1位点2UAC甲硫mRNA（信使RNA）AUGCUAGUAGCUCAU缬CGA丙

结合起始读码进位脱水缩合退位先来先动，先来先走二、遗传信息的翻译P68位点1位点2位点1位点2二、遗传信息的翻译翻译的概念？1游离在细胞质中的各种氨基酸，在核糖体内以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。翻译的场所？2翻译的模板3翻译的原料4翻译的条件5翻译的碱基配对方式6翻译的产物？7核糖体mRNA21种氨基酸模板、原料、能量、酶、tRNAG-C

C-G

U-A

A-U多肽链二、遗传信息的翻译P69一个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。这样少量的mRNA就可以迅速合成大量蛋白质，提高翻译的效率。核糖体移动方向？产物相同吗？是成熟蛋白质吗？复制转录翻译时间部位原料模板碱基配对产物分裂间期生命的任何时期生命的任何时期细胞核（叶、线）细胞核（叶、线）核糖体四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸21种氨基酸DNA的两条链DNA的一条链信使RNAA-T、T-AC-G、G-CA-U、T-AC-G、G-CA-U、U-AC-G、G-C二个DNA分子信使RNA等多肽（蛋白质）比较三、中心法则回忆DNA复制、基因指导蛋白质合成过程，尝试写出遗传信息的传递方向。DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白质三、中心法则P691957年，克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律——中心法则。1965年，科学家在某种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。RNARNARNA复制酶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。RNADNA逆转录酶三、中心法则P691957年，克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律——中心法则。根据两则资料中心法则应该如何补充？生命是物质、能量和信息的统一体。三、中心法则——拓展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某些RNA病毒逆转录病毒翻