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

第四章基因的表达背景资料1.转基因实验表明，转入了水母的绿色荧光蛋白基因的转基因

鼠，在紫外光的照射下，也能像水母一样发光，并且在转基因鼠体内

发现绿色荧光蛋白。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?原来，基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。1.DNA主要存在哪里?2.蛋白质在哪里合成?3.DNA和核糖体两者在空间上是隔

开的，那么细胞核中的DNA是如何

指导细胞质中蛋白质的合成?核DNA遗传信息的转录mRNA遗传信息的翻译细胞质中的蛋白质通过核孔进入细胞质中生命的图案，扑朔速离：从信息到物质，从蓝图到现实，谁创造出，如此的和谐与统一?第1节基因指导蛋白质的合成mRNAn问题：为什么RNA

适于做DNA

的信使呢?RNA也是由四种核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。RNA一般题

链

，

而

且比DNA

短，因此能够通滋孔

,细胞核

细腾履到

中。胸腺嘧啶(

T)

胞嘧啶(C)

尿嘧啶(U)DNA

与RNA

在化学组成上的区别OHCH₂OHOHCH₂OH磷酸腺嘌呤(A)

鸟嘌呤(G)脱氧核糖DNA核糖RNA脱氧核糖核糖1.信使RNA:遗传信息传递的媒介2.核糖体RNA:核糖体的主要成分之一

3.转运RNA:在蛋白质合成中转运氨基酸的工具RNA链经过折叠，呈三叶草形。三种RNA三种主要的RNA示意图mRNA仔细阅读课本65页最后这段文字内容，回答以下几个问题：1、什么是转录?2、转录的场所在哪儿?3、转录的模板是什么?4、转录过程所需要的原料是什么?5、转录发生的条件有哪些?6、转录过程中碱基互补配对形成的碱基对有哪几种?7、转录的产物是什么?8、为了提高转录的效率，转录的特点是什么?2.配对

，酸

A的作用下开始mRNA的合成。

3.连接新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上

。35酶链合板聚模在RNA与DN上碱基互补配对游离的核糖核苷RNA聚合酶的移动方筒(转录的方向)1.解旋RNA聚合酶与编码蛋白质的一段

DNA

(基因)结合，使DNA

双链解开，碱基暴露出来。注意：RNA链的延伸也是从5'mRNA5°合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。RNA聚合酶游离的核糖核苷酸

4.释放-端

到3'-端。3'5DNA3°一、遗传信息的转录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。注

意

：mRNA

、rRNA和tRNA都是转录而来的。转录不是转录整个DNA,转录以基因为单位进行。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。同种生物的不同细胞中

，mRNA的种类和

数量一般是不相同的，但

tRNA和rRNA的种类一般没有差异。mRNAXA基因1

基因2

基因31.定义：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。2.场所：主要在细胞核(线粒体、叶绿体中也有转录)3.模板：编码蛋白质的一段DNA分子(基因)的一条链(不同基因的模板链可能不同)4.原料：四种核糖核苷酸*打开氢键、形成磷酸二酯键5.条件：模板、原料、能量(ATP)、酶(RNA聚合酶)6.转录时的碱基对：

G一C、C—G、T

一A、A一U7.产物：

RNA

(三种)8.遗传信息传递的方向：

DNA→

RNA9.特点：

边解旋边转录遗传信息的转录DNA复制转录场所主要在细胞核主要在细胞核解旋完全解旋只解旋基因片段模板DNA的两条链基因特定的一条链原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸其他条件酶(解旋酶、DNA聚合酶等)、

ATP酶(RNA聚合酶等)、ATP碱基对A-T

C-G

T-A

G-CA-UG-C

T-A

C-G产物2个双链DNA3种RNA(mRNA、tRNA、rRNA)模板分别进入2个子代DNA分子中恢复原样，与非模板链重新绕去向成双螺旋结构特点半保留复制，边解旋边复制，多起

点双向复制边解旋边转录DNA分子的复制与转录的比较异同思考：转录成的RNA

的碱基序列，与DNA

两条单链的碱基序列各有哪些异同?mRNA的碱基序列与DNA模板链的碱基序列是互补配对的

；mRNA的碱基序列与DNA

非模板链的碱基序列基本相同，区别是RNA

链上的碱基U,

对应在非模板链上的碱基是T。DNA模板链的碱基序列是：

5'-

CGAACCTCACGC-3',

写出与它互补的另一条单链的碱基序列；写出以它为模板转录出的mRNA的碱基序列。3'-GCTTGGAGTGCG-5'5'-CGAACCTCACGC-3′3'-GCUUGGAGUGCG-5'非模板链(有义链)模板链(反义链)mRNA游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨

基酸顺序的蛋白质的过程。The

font

and

back

ofthe

Nantilus

was

ofthatspiodle-shape

which

caused

itjustlyto

be

compared

to

a

cigar.I

noticed

that

its

ironplates,slightlyovertlayingeachother,resem.hled

the

shell

which

clothes

the

bodics

ofourlarge

terrestrialrptiles.Itexplainedto

me

hownaturalit

was,inspiteof

allgdasses,thatthisboat

should

have

been

taken

for

a

marine

ani

mul,Towardthemiddle

of

theplatform

the

long-boat,half

buried

in

the

hull

ofthevesselfomeda

ligdt

excrescence.Fore

and

aftrosetmo

caps

ofmedium

height

with

inclinedsides.andpartlyclosedbythicklenticularglasses;

one

destined

for

the

steerstnan

who

dircted

the

Nautilus,theothercontainingabrilliantlandtermtogivelight

onthe

road.从前到后，诺第留斯号露出的部分

就像是一个纺锤.活像是一根长长

的雪茄烟似的。我注意到船体的

钢板稍稍显叠瓦状排列，就像是陆地上爬虫类动物身上的那些鳞甲

一样。因此，我很自然就明白了，就是用最先进的望远镜来观察，这艘船也总是会被看作一只海洋动

物

。平台中部，放着一艘一半隐藏在船体中的小艇，看上去它就像一个小瘤。平台的前面和后面，分别

安置着一个不高的笼间，朝一侧倾斜着.笼子的一部分安装着厚厚的

玻璃透镜：这两个笼间是给诺第留

斯号的领航人用的.另外一个笼间

装有电力很强的灯，照着我们前进的路线。问

题

：mRNA

的碱基与氨基酸的对应关系是怎样的?实质上是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。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。从mRNA上5'-端开始阅读mRNA

5'

3'密码子

密码子

密码子决定

决定决定缬氨酸

组氨酸

精氨酸▲图4-5

密码子的示意图一个碱基决定一个氨基酸，4¹=4种二个碱基决定一个氨基酸，4²=16种三个碱基决定一个氨基酸，4³=64种组成生物体蛋白质的氨基酸有21种，而RNA

只有四种核苷酸，4种碱基

如何决定21种氨基酸?第一个碱基第二个碱基第三个碱基CAG苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸UU本内安酸亮氨酸亮氨酸丝安取丝氨酸

丝氨酸印

安终止终止安8终止、硒代半胱氨酸

色氨酸AGC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、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真核生物只有1种——AUG(编码甲硫氨酸)原核生物可以有2种—AUG(编码甲硫氨酸)GUG(编码甲硫氨酸，如果该

密码子不作为起始密码子时，

其编码缬氨酸)正常情况下3个终止密码子(UAA、UAG、UGA)不编码氨基酸，特殊情况

下UGA

可以编码硒代半胱氨酸。正常情况下，决定氨基酸的密码子61

_种。

特殊情况下62

种

.21种氨基酸的密码子表

密码子种类：共64种密码子2个起始密码子：AUG、GUG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、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氨基酸与密码子的对应关系：1种密码子只能决定1种氨基酸；1种氨基酸可能由1种或几种密

码子决定。分析密码子的特点1、简并性：多种密码子决定同一种氨基酸的

现象。2、通用性：所有的生物共用一套密码子碱基配对gu

—

反密码子(从3*到5’读取3'mRNA密码子种类：正常情况下61种，

反密码子与61种决

定氨基酸的密码子

对应反密码子位于tRNA

上，其实质是与密码子发

生碱基互补配对的3个相邻的碱基。每种tRNA只能识别并转运一

种氨基酸。核糖体5'tRNA

的结构和功能结合氨基酸的部位二组氨酸功能：5'-端3'-端翻译的过程第一步

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。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。翻译的过程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。翻译的过程第4步

核糖体沿mRNA

移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA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,继续肽链的合成。核糖体沿mRNA移动的方向(5'至3'端)3“就这样，随着核糖体的移动，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的终止密码子，

合成才告终止。肽链释放后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。yg难点分析：对翻译过程相关图像的理解核糖体

如何判断核糖体的移动方向?由肽链短→肽链长的方向进行

(从左到右)正在合成的肽链一

条mRNA

分子上结合多

个核糖体，

同时合成多

条肽链mRNA定义游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成

具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。场所核糖体时间生长发育的整个过程模板mRNA原料21种氨基酸其他条件酶、ATP、tRNA碱基对A-U

U-A

G-C

C-G产物特定氨基酸顺序的肽链翻译的方向从起始密码子到终止密码子特点一条mRNA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→蛋白质小结：遗传信息的翻译三、中心法则1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。

随着研究的深入，科学家对中心法则做出了补充(虚线内容)。复制

复制转录

翻译DNA

RNA

蛋白质逆转录▲图4-8

中心法则图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向)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。例如：狂犬病毒、烟草花叶病毒等转录

翻译—

→RNA

—→

蛋白质例如：HIV病毒等逆转录病毒不同生物的遗传信息传道过程(中心法则)不月以

DNA

为遗传物质的生物：例如：原核生物、真核生物、DNA

病

毒

等复制蛋白质复制DNA复制RNA转录DNA一以RNA

为遗传物质的生物：

蛋白质逆转录RNA

一翻译翻译RNA课游漆阅红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的

抗菌机制如下表所示，请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗

疾病的道理。抗菌药物抗菌机制红霉素