【生物】基因指导蛋白质的合成课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

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？基因可以控制蛋白质的合成，这过程就是基因的表达。基因能控制生物体性状蛋白质指导合成直接体现着小飞守角制作第1节基因指导蛋白质的合成基因如何指导蛋白质合成？基因(DNA)的分布：

主要存在于细胞核（真核生物）中；拟核（原核生物）蛋白质的合成场所：核糖体（细胞质）DNA的分布和蛋白质的合成场所不同，那么遗传信息如何传递？如何解读？科学家推测：在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。这种中间物质是RNA。DNA能不能出细胞核指导蛋白质的合成？核糖体能不能进入细胞核合成蛋白质？RNA是什么物质？为什么RNA适于作DNA的信使呢？一、RNA1、DNA与RNA的比较比较项目DNARNA基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基ATCGAUCG结构双链结构多为单链结构主要存在部位细胞核细胞质组成RNA的五碳糖是核糖；RNA的碱基组成中没有碱基T（胸腺嘧啶）而替换成碱基U

(尿嘧啶)。２、RNA的种类种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA分布功能结构示意图共同点主要在细胞质中主要在细胞质中与蛋白质结合成核糖体翻译的直接模板翻译时运载氨基酸组成核糖体单链单链单链①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关3、RNA适合做DNA的信使的原因1.RNA是由基本单位-----核糖核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。2.RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。3.RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”,A与U配对。DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？1.概念：2.条件：（1）模板：DNA的一条链（模板链）（2）原料：游离核糖核苷酸（3）能量：ATP（4）酶：RNA聚合酶（5）原则：碱基互补配对原则A-U、T-A、C-G、G-C二、遗传信息的转录通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA，这一过程叫作转录。3.转录过程⑴解旋第1步：DNA双链解开（_________的催化），_____暴露出来；RNA聚合酶碱基注意：转录需要解旋，但不需要解旋酶（RNA聚合酶本身具有解旋功能）3、转录的过程（分步视频）：⑵配对⑶连接第2步：游离的____________与____________上的碱基互补配对，在___________的作用下开始mRNA的合成；核糖核苷酸DNA模板链第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。（____________的催化形成____________）RNA聚合酶磷酸二酯键RNA聚合酶该过程中，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞、互补配对；（分步视频）⑷释放第4步：合成的_____从______上释放，而后DNA__________。mRNADNA链双螺旋恢复3、转录的过程（分步视频）：小飞守角制作AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA

细胞质

细胞核核孔DNAmRNA通过核孔进入细胞质ACGUGUUUAmRNARNA从细胞核到细胞质共通过几层膜？0层腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸遗传信息的转录按照碱基配对原则，1.写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，2.写出b链对应的a链的碱基序列。DNA双链片段a链b链CGAACCTCACGC信使RNA比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG三、遗传信息的转录5、特点：边解旋边转录6、遗传信息传递的方向：5、原则：RNA（mRNA、tRNA、rRNA）4、场所：真核生物：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质）原核生物：拟核、细胞质

携带遗传信息的mRNA到达细胞质后，如何指导蛋白质的合成呢？*实际上，DNA在哪里，转录就在哪里发生7、产物：碱基互补配对：A－UT－AG－CC－G8、转录方向：RNA新链的延伸也是从

到

。

5’-端3’-端DNA→mRNA《金》P70例2、P721、6三、遗传信息的翻译与转录相比两个难题:1.翻译的概念：

以mRNA为模板，以细胞质中游离的氨基酸为原料，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。难题一？碱基(4种)氨基酸(21种)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？如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？如果3个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？41=4种42=16种43=64种

后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，遗传学上将这三个碱基称为密码子

（1）概念：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。

2、密码子mRNA上2.位置：3.识别：从mRNA上5’开始阅读脯氨酸

例:CCG

第1个字母第2个字母 第3个字母密码子苯丙氨酸UUCUUC？

精氨酸AGGAGG21种氨基酸的密码子表（2）.种类：问题：一共有多少个密码子？终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少个？真核生物的起始密码子是哪一个？2个起始密码子共64种密码子，一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种。特殊情况下62种。真核生物只有1种—____，编码_________；原核生物可以有2种—_____（编码_________）和____（编码_________，如果该密码子不作为起始密码子时，其编码_________）AUG甲硫氨酸AUG甲硫氨酸GUG甲硫氨酸缬氨酸①专一性②简并性地球上几乎所有生物都共用一套密码子（3）.特点：（P67思考讨论）一种密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种密码子决定③通用性思考·讨论·分析密码子的特点1、你认为密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？2、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？（1）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；（2）密码子的使用频率。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。书P69那么：游离在细胞质中的氨基酸怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上去的tRNA搬运工搬运到称为3.氨基酸的“搬运工”——tRNA5’3’经过折叠，tRNA呈______形；一端是携带氨基酸的部位，游离的基团为_____，是此单链RNA的_____；一端有3个相邻的碱基，可以与_____上的______互补配对，叫做________；三叶草-OH3’-端mRNA密码子反密码子反密码子（1）概念____一端可以________________________的__个碱基。tRNA与mRNA上的密码子碱基互补配对3（2）反密码子的识别tRNA的___

_往____识别，tRNA与mRNA也是反向连接的；3’-端5’-端5’3’5’3’GGC5’3’说出该tRNA转运的氨基酸

丙氨酸（GCC）氢键《金》P70例1、P734、P71例3密码子ACGUGUUUGmRNACAU

甲硫氨酸3’5’5’3’5’3’5’3’AACGAC

缬氨酸缬氨酸①每种tRNA只能识别并转运____种氨基酸；而一种氨基酸可由__________种tRNA转运；一一或多（3）tRNA和反密码子tRNA②决定氨基酸的密码子有61或62种，所以反密码子有

；tRNA有

。61或62种61或62种AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入位点1。甲CAU组GUG第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入位点2。位点1位点23’5’4.翻译的过程AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点2的tRNA上。甲组脱水缩合，形成肽键CAUGUG位点1位点23’5’进位

脱水缩合

转肽

移位AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。色CCA组甲CAUGUG位点1位点2位点1位点23’5’直至核糖体读取到mRNA上的终止密码，合成才告终止。甲组色精半半脯终止密码子AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’肽链合成后，就从______

____________上脱离，通常经过一系列步骤，________成________

____________的蛋白质分子。核糖体与mRNA的复合物盘曲折叠具有特定空间结构和功能（1）数量关系（2）意义（3）翻译的方向（即核糖体移动的方向）一个mRNA分子上可以相继结合___个核糖体，同时进行____条相同肽链的合成。多多少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。由肽链_____→肽链_____的方向进行短长（从左到右）多聚核糖体现象mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系现学现练：由下图判断翻译的方向（从左到右）（从右到左）1、定义：2、场所：_________________细胞质中的核糖体5、产物：_________多肽链在细胞质中，游离的各种氨基酸，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。4、工具：_______tRNA小结：遗传信息的翻译过程3、条件①模板：②原料：③能量：④酶：细胞提供的能量（ATP等）21种氨基酸mRNA肽酰转移酶7、碱基互补配对方式A-____G-____C-____U-____UCGA思考：与转录过程中的配对方式一样吗？mRNA和tRNA碱基互补配对8、结果：合成的仅是肽链，还需要运送至内质网、高尔基体等结构进一步加工，作为结构蛋白或功能蛋白。翻译结束后，mRNA被迅速降解成单体，以保证生物体生命活动的有序进行。9、特点：6、遗传信息传递方向：_______________mRNA蛋白质注意：原核生物没有核膜，是边转录边翻译的！真核细胞、原核细胞基因表达差异你从图中看出了二者的区别吗？核基因先转录后翻译边转录边翻译为什么会是这样呢？原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译练习：《金》P738、

P71例4GCACGTGCA模板链丙氨酸DNA（基因片段）mRNA氨基酸DNA碱基数目mRNA碱基数目氨基酸数目：：：：拓展：基因表达的计算631说明：因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样才能使用这个比例关系。书P691、2、《金》P739复制转录翻译信息流动方向1957年，克里克－－中心法则DNARNA蛋白质转录翻译复制DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质三、中心法则根据DNA复制、基因指导蛋白质的合成过程，画出遗传信息的传递方向示意图。科学是不断发展的，科学概念也是不断更新和修正的。在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。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无逆转录酶的RNA病毒(烟草花叶病毒)有逆转录酶的RNA病毒(HIV)翻译蛋白质复制DNA转录RNA复制RNA蛋白质翻译蛋白质翻译转录DNARNA逆转录RNA复制各种生物的遗传信息传递过程

都能进行这5种生理过程。不是所有生物《金》P72例5、6UAC甲硫tRNA（转运RNA）氨基酸反密码子难题二：氨基酸如何识别密码子并被转运到相应位置？密码子GGC5’3’tRNA的形态和功能单链RNA，三叶草形局部形成碱基对结合氨基酸的部位反密码子你能据此说出该tRNA转运的氨基酸

丙氨酸每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸，但1种氨基酸可由一或多种tRNA携带。反密码子：3’→5’CGG

密码子

：5’

→3’GCC反密码子：3’→5’UAC

密码子：5’→3’AUG遗传信息的翻译P68UAC甲硫氨酸组氨酸G

U

G色氨酸A

CC第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG________，进入位点____。AGUCCAUAAGGUmRNAmRNA核糖体遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG________，进入位点____。mRNA核糖体互补配对1第2步:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点_____。2组氨酸G

U

G遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG________，进入位点____。mRNA核糖体互补配对1第2步:携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点_____。2肽键第3步:甲硫氨酸与这个氨基酸形成_____，从而转移到位点_____的tRNA上。2肽键遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU组氨酸G

U

GUAC甲硫氨酸第4步:

_______沿______移动，读取下一个密码子，原占位点___的tRNA离开核糖体，原位点___的tRNA进入位点__，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点___，继续肽链的合成。核糖体mRNA1212色氨酸A

CC遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU组氨酸色氨酸A

CC甲硫氨酸XXXXXX随着________的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的____________，合成才告终止。核糖体终止密码子遗传信息的翻译P68AGUCCAUAAGGU甲硫氨酸组氨酸色氨酸XXX遗传信息的翻译——小结P681.场所：2.条件：3.产物：4.原则：核糖体模板：原料：能量：工具：具有一定氨基酸序列的蛋白质（肽链）碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C）5.遗传信息传递的方向：RNA→蛋白质提醒：肽链合成