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22

第1节基因指导蛋白质的合成问题探讨肥胖不仅影响人的长相，而且给人带来一系列健康问题。生物学家的研究表明，对体重影响最重要的因素是基因。遗传学的分析发现OB基因能控制合成一种叫瘦素的蛋白质分子，瘦素分泌到血液里后作用于某个靶组织如脑，进而影响摄食行为，最后调节体重。2、从基因表达的角度，寻找预防肥胖的新思路？1、细胞核中的OB基因如何指导瘦素（蛋白质）合成的呢？讨论基因指导蛋白质合成的实验证据【思考】OB基因如何合成瘦素？DNA能不能出细胞核？DNAOB基因核孔细胞核细胞质中的核糖体瘦素合成信使如何设计实验验证假说呢？基因指导蛋白质合成的实验证据实验证据【实验1】科学家用洋葱根尖和变形虫进行了实验。发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质的合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。根据实验1可以得出什么结论？提取物蛋白质的合成停止蛋白质的合成恢复RNA酶RNA蛋白质的合成依赖于RNA基因指导蛋白质合成的实验证据实验证据（2）实验2变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？【实验2】1955年戈德斯坦（Goldstein）和普劳特（Plaut）用同位素标记RNA前体，发现放射性同位素都在细胞核内。经过一段时间，发现放射性同位素出现在细胞质中。（1）根据实验2可知RNA在细胞的什么部位合成？细胞核细胞核中合成的RNA分子可以通过核孔进入细胞质基因指导蛋白质合成的实验证据实验证据【实验3】科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解、离心，分离出RNA与核糖体分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体的DNA形成双链杂交分子。尿嘧啶是RNA特有的碱基实验中选择14C-U作为标记物可以标记新合成的RNA。实验3为什么选择14C的尿嘧啶作为标记物？核糖磷酸含氮碱基A（腺嘌呤）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）U（尿嘧啶）基因指导蛋白质合成的实验证据实验证据【实验3】科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解、离心，分离出RNA与核糖体分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体的DNA形成双链杂交分子。实验3中分离出的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子不能与细菌的DNA结合，说明什么问题新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。杂交分子噬菌体的DNARNA基因指导蛋白质合成的实验证据综合上述实验，试着分析OB基因合成瘦素的过程。DNARNA蛋白质转录翻译为什么RNA适合于做DNA的信使？结构与功能相适应一、遗传信息的转录1、RNA适合于做DNA的信使的原因（1）RNA的结构核糖磷酸含氮碱基A（腺嘌呤）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）U（尿嘧啶）元素组成：C、H、O、N、P基本单位：（4种）核糖核苷酸RNA（核糖核酸）一、遗传信息的转录1、RNA适合于做DNA的信使的原因（2）RNA与DNA比较比较项目DNARNA分布主要是细胞核主要是细胞质基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸化学组成磷酸一分子磷酸一分子磷酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基ATGCAUGC结构双螺旋结构一般为单链一、遗传信息的转录1、RNA适合于做DNA的信使的原因（3）RNA的种类和功能作用携带遗传信息，蛋白质合成的模板识别并运载氨基酸核糖体的组成成分mRNAtRNA核糖体RNA（rRNA）rRNA少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质一、遗传信息的转录1、RNA适合于做DNA的信使的原因③RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中归纳总结①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②RNA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。一、遗传信息的转录课堂检测1、判断正误（6）在细胞的生命历程中，mRNA的种类会不断发生变化。（√）（1）核糖核苷酸是组成RNA的基本单位，共有4种。（√）（2）RNA主要有三种，主要分布在细胞质中。（√）（3）转录时DNA聚合酶能识别DNA分子中的特定碱基序列。（×）（4）转录以DNA的两条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成mRNA。（×）（5）一个基因的两条链不能同时转录生成两种不同的mRNA。（√）一、遗传信息的转录课堂检测2、下列关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是（A）A.所有RNA中都不含氢键B.RNA含有的五碳糖是核糖C.RNA能在细胞内传递遗传信息，也能携带氨基酸D.某些RNA能在细胞内催化化学反应一、遗传信息的转录课堂检测3、乙肝病毒和艾滋病病毒的遗传物质分别是DNA和RNA。下列有关DNA和RNA的比较，正确的是（C）A.在元素组成方面，DNA和RNA的元素组成不相同B.在化学组成方面，DNA与RNA的碱基种类完全不同C.在结构方面，DNA多为双链结构，RNA通常为单链结构D.在分布方面，真核细胞的DNA全部存在于细胞核中，RNA全部存在于细胞质中一、遗传信息的转录2、转录过程（1）转录：通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。（2）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、细胞质一、遗传信息的转录2、转录过程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，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来一、遗传信息的转录2、转录过程（3）小结：（mRNA释放，DNA双链恢复）碱基互补配对主要在细胞核DNA的一条链某片段（供转录的那一条）A－U、T－A、G－C、C－GDNA→mRNA场所：原则：模板：条件：遗传信息流动：时间：活细胞新陈代谢过程中四种核糖核苷酸、ATP、RNA聚合酶DNA分子mRNA转录转录特点：边解旋边转录一、遗传信息的转录2、转录过程--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因A基因B基因H其他基因1链2链UGCAU……CCAUGC转录GGUCUAC……GUA转录哪条是模板链？2链1链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。一个DNA转录出的mRNA不完全相同以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段；一、遗传信息的转录1、图甲和图乙是在人体某细胞的细胞核中发生的两个过程，下列相关判断不正确的是（C）A．该细胞可能是造血干细胞，不可能是胰岛B细胞B．与图甲过程相比，图乙过程可频繁发生C．图甲过程形成产物的长度与图乙形成的大致相同D．基因1与基因2转录的模板链可能不在DNA的一条单链上一、遗传信息的转录2、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。下列有关分析正确的是（B）A．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会发生二、遗传信息的翻译转录的实质：通过转录，遗传信息由DNA传递给了mRNA。那么，遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？DNARNA转录蛋白质?mRNA携带的遗传信息核苷酸序列蛋白质氨基酸序列二、遗传信息的翻译碱基和氨基酸间的对应关系可能最多编码的氨基酸种类1个碱基→1个氨基酸2个碱基→1个氨基酸3个碱基→1个氨基酸4个碱基→1个氨基酸…………插入3个碱基(位置接近)删去3个碱基(位置接近)，41664256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个氨基酸上述实验结果可以用三联体密码解释，但难以用四联体密码解释野生型或接近野生型噬菌体野生型或接近野生型噬菌体三联体密码的提出三联体密码的实验证据野生型噬菌体野生型噬菌体二、遗传信息的翻译科学家：尼伦伯格、马太实验过程：1961年蛋白质的体外合成实验除去DNA和mRNA的细胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸（UUUUUUUUUUUUUUU）多聚苯丙氨酸的肽链①取20支试管，分别加入20种氨基酸。②给每支试管中加入去除了DNA和mRNA的细胞提取液（含核糖体和酶）。③给每支试管加入人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸。④检测每支试管中肽链的合成情况。实验结果与结论：加入苯丙氨酸的试管中出现了肽链，则说明UUU是苯丙氨酸的密码子。二、遗传信息的翻译密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基碱基与氨基酸之间的对应关系：密码子二、遗传信息的翻译①一共有多少个密码子？②真核生物的起始密码子是哪一个？③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一般有多少个？64个AUG3个；一般不编码；一般有61个21种氨基酸的密码子表二、遗传信息的翻译21种氨基酸的密码子表一种密码子决定一种氨基酸；但一种氨基酸可以由

不同的密码子决定。一种或多种密码子的简并：

二、遗传信息的翻译1．你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？GCGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUCGACCGACGA错误mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸①增强密码子的容错性。②保证翻译速度。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。密码子的特点2.地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。根据这一事实，你能想到什么？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。密码的通用性密码的简并性二、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？tRNA氨基酸转运工具——tRNA二、遗传信息的翻译氨基酸转运工具——tRNA结构:一端为氨基酸结合的部位。另一端为反密码子，能与密码子的碱基互补配对。2维结构3维结构一种tRNA只能转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由含有不同反密码子的tRNA转运POH结合氨基酸的部位反密码子5´3´5´3´ACA这个tRNA转运的氨基酸是？mRNAtRNA☆翻译的过程二、遗传信息的翻译第一步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1二、遗传信息的翻译第二步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2第三步：甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上二、遗传信息的翻译第四步：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA进入排出位点，然后离开核糖体,原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2

二、遗传信息的翻译①一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，这一现象有何意义？③翻译结束后得到的多条多肽链有什么特点?②结合左图判断翻译的方向，并说明判断的依据！④翻译合成的多肤链是否能直接承担相应的生命活动?翻译过程二、遗传信息的翻译1.原核生物基因转录和翻译可同时进行。2.真核生物的核基因先转录完成后再翻译。①核膜阻隔，核糖体无法与刚转录形成的mRNA结合②真核生物的核基因转录后形成的mRNA一般要进行加工，然后再翻译。高效翻译的机制【资料】右图展示的为真核、原核生物基因表达示意图，请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。二、遗传信息的翻译1、如图为某生物细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（B）A.图中表示4条多肽链正在合成B.一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的多肽链C.核糖体的移动方向为从左向右D.多个核糖体共同完成一条肽链的合成二、遗传信息的翻译2、下图所示为某生物细胞内正在进行的生理过程,下列有关叙述错误的是（A）A.大肠杆菌、酵母菌中都可发生如图所示的过程B.图中方框内含有6种核苷酸C.③沿着④的移动方向为从b到aD.①→④和④→②过程中碱基互补配对情况不完全相同拓展延伸：真核细胞和原核细胞基因转录过程的区别真核细胞基因结构编码区非编码区非编码区编码区非编码区非编码区启动子终止子RNA聚合酶识别结合位点，启动转录终止转录外显子内含子原核细胞基因结构拓展延伸：真核细胞和原核细胞基因转录过程的区别\转录前体信使RNAmRNA