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必修2

生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白控制合成基因的表达第四章第一节基因指导蛋白质的合成第四章基因的表达第一课时细胞质细胞核DNA(2nm)(遗传信息)核孔0.9nm核糖体（蛋白质合成场所）?RNA思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？信使皇帝不出宫DNA核糖体地方官员DNA？蛋白质基因如何指导蛋白质合成？问题探讨DNA(基因）主要存在于细胞核中蛋白质的合成在细胞质中的核糖体上进行RNADNA和RNA的比较

种类DNARNA组成成分碱基磷酸五碳糖全称基本组成单位空间结构分布（真核细胞）特有：T特有：U共有：A、G、C都有磷酸脱氧核糖核糖脱氧核糖核酸核糖核酸脱氧核苷酸核糖核苷酸多为规则双螺旋结构多为单链细胞核（主要）线粒体、叶绿体细胞质（主要）①能够储存遗传信息它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。②容易转移到细胞质RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。遗传信息的转录推测为什么RNA适于作DNA的信使？③在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”A=U，G=C。mRNA（信使RNA）rRNA(核糖体RNA)tRNA（转运RNA）核糖体RNA(rRNA）作用携带遗传信息，蛋白质合成的模板识别并运载氨基酸核糖体的组成成分主要的RNA种类基因如何指导蛋白质合成？

DNA

RNA蛋白质转录翻译第1步：在RNA聚合酶、ATP的作用下，DNA双螺旋链解开，碱基暴露出来。遗传信息的转录第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。遗传信息的转录第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。遗传信息的转录第4步：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。遗传信息的转录概念：时间:主要场所:条件:RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录个体生长发育的整个过程细胞核模板：原料：能量：酶：DNA的一条链4种游离的核糖核苷酸ATPRNA聚合酶（打开氢键、形成磷酸二酯键）遗传信息的转录

碱基互补配对A－U、T－A、G－C、C－G原则产物RNA（mRNA、tRNA、rRNA）遗传信息传递的方向DNA→RNA遗传信息从DNA传递到RNA上。转录的意义遗传信息的转录★写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列★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转录成的RNA序列，与DNA两条单链的碱基序列有什么联系？GCUUGGAGUGCG转录成的RNA的碱基序列与b链（DNA模板链）的碱基序列是互补配对的；转录成的RNA的碱基序列与a链（编码链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。GCTTGGAGTGCG思考1：转录时，DNA链完全解开吗？不是，只解旋需要表达的基因片段思考2：一个基因的两条链都能转录吗？只以一条链为模板思考3：不同基因的模版链是否相同？不同基因模板链不同▲DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，到底哪条链是模板链不是固定不变的。▲以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段；遗传信息的转录比较项目DNA复制DNA转录时间模板原料碱基互补配对原则酶产物DNARNADNA的两条链DNA的一条链四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸A-T；G-CA-U；T-A；G-C解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶分裂间期生长发育的整个过程DNARNA转录复制(1)核糖核酸是组成RNA的基本单位，一共有4种(

)(2)RNA是某些病毒的遗传物质(

)(3)RNA一般是单链，所以所有的RNA都不含有氢键(

)×√×2.(2022·河北唐山高一期中)下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是A.DNA和RNA都能携带生物的遗传信息B.真核细胞中RNA主要分布在细胞质中C.原核细胞中同时含有DNA和RNA分子D.RNA分子彻底水解的产物有5种√

碱基互补配对A－U、T－A、G－C、C－GRNA（mRNA、tRNA、rRNA）边解旋边转录DNA→RNA遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备从5’-端到3’-端产物原则特点遗传信息传递的方向转录的意义mRNA的延伸方向温故知新：遗传信息的转录过程转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，mRNA上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？1.如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分

片段的放大示意图。以下分析正确的是(

)BA.图中酶1和酶2是同一种酶B.图丙中b链可能是构成核糖体的成分

C.图丙是图甲的部分片段放大D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不能发生DNA聚合酶RNA聚合酶RNADNA(模板链）rRNA乙能概念：DNA携带的遗传信息mRNA携带的遗传信息蛋白质转录翻译碱基序列碱基序列氨基酸序列遗传信息的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，这一过程称为翻译。将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。？UUAGAUAUCmRNA蛋白质碱基序列氨基酸序列4种21种翻译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种碱基与氨基酸的对应关系遗传信息的翻译资料：上世纪50～60年代，DNA分子结构的发现者克里克研究表明：在T4噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。克里克T4噬菌体实验定义：密码子mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基识别：mRNA5'3'GUGGAACCU密码子密码子密码子密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠决定缬氨酸决定组氨酸决定精氨酸遗传信息的翻译第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG密码子共64个终止密码子UAA、UAG、UGAUGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸起始密码子真核生物：GUG编码缬氨酸，不作为起始密码子。能编码氨基酸的密码子共62个AUG：甲硫氨酸GUG：甲硫氨酸分析密码子的特点思考.讨论

一、遗传信息的翻译1.从密码子表可以看出：一种密码子决定几种氨基酸？色氨酸有几种密码子？苯丙氨酸、亮氨酸等有几种密码子？一种氨基酸酸有几种密码子？①1种密码子只能决定1种氨基酸（正常情况下）。②色氨酸色氨酸只有UGG一种密码子，苯丙氨酸、亮氨酸分别有2种、种密码子。总结：1种氨基酸可以由1种或几种密码子决定。从密码子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并性。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，性状不变。（了解）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。思考讨论ACGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUUGACCGACGA错误mRNA几乎所有的生物体都共用上述密码子（通用性），根据这一事实，你能想到什么？地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。问题探讨UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？tRNA知道碱基和氨基酸的对应关系后，游离在细胞质中的氨基酸,是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢?思考单链RNA链经过折叠，形成三叶草形。比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂，环的部分没有碱基互补配对，臂的部分由于碱基互补配对形成氢键。形态识别、转运氨基酸功能3'5'结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'

氨基酸与tRNA是一一对应的吗？运输氨基酸的工具——tRNA遗传信息的翻译每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运功能特性位于tRNA上，其实质是与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。反密码子3'5'结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'ACUGAU反密码子运输氨基酸的工具——tRNA遗传信息的翻译种类：61种或62种第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG3.翻译的过程一、遗传信息的翻译①mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止?请结合以下问题阅读教材图4-7及相关内容，概述翻译过程。②根据遗传密码的阅读方式分析，图中mRNA上共有几个密码子?③翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的?起始密码子mRNA进入细胞质，与

结合；携带

的tRNA通过与mRNA上的碱基AUG互补配对进入

。4.翻译的过程第一步：核糖体移动方向E125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAAM核糖体核糖体甲硫氨酸位点1一、遗传信息的翻译E12第二步：甲携带

的tRNA以同样的方法进入

。通过脱水缩合形成

，甲硫氨酸被转移到

上。第三步：H5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA组氨酸位点2肽键位点2的tRNA4.翻译的过程一、遗传信息的翻译E12第四步：

沿

移动，读取下一个密码子，原占位点1的

离开核糖体，原位点2的tRNA进入

，一个新的携带氨基酸的tRNA进入

，继续肽链的合成。精色半半甲组5’3’5’3’5’3’脯5’3’5’3’5’3’核糖体移动方向AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA核糖体mRNAtRNA位点1位点24.翻译的过程一、遗传信息的翻译直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。4.翻译的过程一、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA遗传信息的翻译肽链合成后，从

上脱离，

成具有特定

的蛋白质分子。第五步：核糖体盘曲折叠空间结构和功能3.翻译的过程概念：时间:场所:条件:个体生长发育的整个过程核糖体模板：原料：能量：酶：工具

：

遗传信息的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。ATP多种酶mRNA21种游离氨基酸tRNA

碱基互补配对A－U、U－A、G－C、C－G原则产物特点多肽链一条mRNA上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链遗传信息传递的方向mRNA→氨基酸序列遗传信息的翻译

AUCmRNA─┴─┴─┴─

tRNA─┴─┴─┴─

UAG

二、多聚核糖体多聚核糖体现象二、多聚核糖体①②③④⑤⑥1.如何快速高效地进行翻译呢？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。2.图中①、⑥分别是什么分子或结构？最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？3.核糖体移动的方向是怎样的？4.翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？mRNA核糖体相同。因为它们的模板是同一条mRNA。不具有，还需要加工。由肽链_____→肽链_____的方向进行短长意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。真核细胞和原核细胞翻译的区别真核生物：核基因先转录后翻译原核生物：可以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遗传信息的翻译遗传信息：在DNA（基因）上。是脱氧核苷酸的排列顺序。决定性状。密码子：在mRNA上，决定一个氨基酸的3个相邻碱基。决定氨基酸。反密码子：

与mRNA上的密码子互补的tRNA一端的三个碱基。翻译作用。辨析：遗传信息、密码子、反密码子基因表达过程中的数量关系基因中的6个碱基mRNA中的3个碱基（1个密码子）多肽链中的1个氨基酸对应对应注意：无特别说明，不考虑终止密码DNA复制转录翻译场所模板原料酶主要在细胞核中主要在细胞核中核糖体DNA的两条链DNA的一条链mRNA4种游离脱氧核苷酸4种游离核苷酸21种游离氨基酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶多种酶DNA复制转录翻译产物特点遗传信息传递2个双链DNA分子RNA多肽链半保留复制；边解旋边复制边解旋边转录；一条mRNA上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质从基因的表达过程可以看出：

DNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中

的排列顺序，进而决定

的排列顺序，最终决定了

的结构和功能特异常。核糖核苷酸氨基酸蛋白质1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；复制转录翻译蛋白质DNARNA也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。随着研究的深入，科学家对中心法则进行补充：资料：1.1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，RNA复制酶

能催化RNA的复制。2.1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。逆转录复制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。三、中心法则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一般RNA病毒逆转录病毒(HIV)各种生物的遗传信息传递过程补充