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

第四章第一节

基因指导蛋白质的合成

目标0102通过比较DNA和RNA的结构，阐明RNA适于作DNA信使的原因。通过观察图片，概述遗传信息转录的过程学习目标基因（DNA）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信使核孔0.9nm(2nm)基因的表达细胞核细胞质中的核糖体DNA能不能出细胞核？控制信使蛋白质的合成基因RNA

为什么RNA适于作DNA的信使？项目DNARNA组成成分碱基磷酸五碳糖组成单位结构分布A、G、C、TA、G、C、U相同脱氧核糖核糖脱氧核苷酸核糖核苷酸双链（双螺旋结构）单链细胞核（线粒体、叶绿体）细胞质（主要）RNA适于作为信使的原因RNA也是由基本单位——核苷酸组成的，由核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能储存遗传信息。在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”A与U配对，T与A配对，G与C配对，C与G配对。RNA一般是单链，而且比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。RNA适于作为信使的原因一、遗传信息的转录传递遗传信息，蛋白质合成的模板识别、转运氨基酸，识别密码子核糖体的组成成分③核糖体RNA(rRNA)：②转运RNA(tRNA)

①信使RNA(mRNA)：

在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。模板：原料：能量：酶：场所：真核：

原核：1.定义2.条件DNA的一条链4种核糖核苷酸由细胞呼吸提供RNA聚合酶等细胞核、线粒体、叶绿体细胞质中一、遗传信息的转录⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开，碱基暴露出来。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATPRNA聚合酶该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用，作用于氢键⑵配对：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUCCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU5'3'ATP⑶连接:在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成，新结合的核糖核苷酸会连接到合成的mRNA分子上。合成方向：

子链的5’端→

3’端特点：边解旋边转录⑷释放：合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双螺旋恢复。UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'细胞质细胞核mRNA

碱基互补配对A－U、T－A、G－C、C－G原则:产物:特点:RNA（mRNA、tRNA、rRNA）边解旋边转录遗传信息传递的方向:DNA→RNA遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备转录的意义:mRNA的延伸方向:从5’-端到3’-端时间:个体生长发育的整个过程一、遗传信息的转录DNA复制转录时间场所解旋模板原料酶配对方式特点方向产物意义细胞分裂间期生长发育过程完全解旋只解有遗传效应片段（基因）DNA的两条链均为模板DNA的一条链为模板四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸解旋酶、

DNA聚合酶等RNA聚合酶等A-T、T—A、C—G

、G—CA-U、C—G、T—A、G—C半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录2个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒新链从5’端-3’端延伸新链从5’端-3’端延伸DNA复制和转录的比较转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的遗传信息是如何传递到蛋白质中的呢？mRNA蛋白质翻译碱基4种：A、U、C、G组成蛋白质氨基酸：21种如何决定

游离在细胞质中的各种

，以

为模板合成

，这一过程叫做翻译。氨基酸mRNA具有一定氨基酸顺序的蛋白质1.概念：将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。2.实质：21种？（氨基酸）翻译蛋白质转录DNAmRNA（脱氧核苷酸）（核糖核苷酸）4种AGCU4种AGCT一一对应二、遗传信息的翻译讨论：4种碱基如何决定21种氨基酸？1个碱基决定1种氨基酸：4种碱基可以决定4种氨基酸2个碱基决定1种氨基酸：4种碱基可以决定4×4＝16种氨基酸3个碱基决定1种氨基酸：4种碱基可以决定4×4×4＝氨基酸组合64种推测：至少3个碱基决定1个氨基酸才能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要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，并把其称为密码子。二、遗传信息的翻译3、密码子（1）概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。特点：相邻的密码子之间无间隔，不重叠mRNA5'3'密码子密码子密码子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

终止密码子：

、

、

。

种类起始密码子：

（甲硫氨酸）、（

种）

（甲硫氨酸）编码氨基酸的密码子___种（一般来说）64UAAGUGAUGUGA61或62UAG一种密码子决定____种氨基酸，一种氨基酸由

密码子决定。

1种或几种1密码子表特殊下编码硒代半半胱氨酸（2）密码子的特点①专一性：一个密码子只对应一种氨基酸③简并性：一种氨基酸可对应多个密码子②通用性：地球上几乎所有生物都共用一套密码子说明当今生物可能有着共同的起源。3.密码子：密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？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。GCGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUCGACCGACGA错误mRNA3.密码子：mRNA进入细胞质后与核糖体结合，形成合成蛋白质的“生产线”。游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？4.运输氨基酸的工具——tRNA功能转运氨基酸：依靠tRNA的3’端-OH。识别密码子：依靠tRNA的反密码子。RNA链经过折叠，形成三叶草形（含有氢键）。结构反密码子：位置：tRNA上的三个相邻碱基识别：读反密码子的方向：tRNA的3'端→5'端功能：与mRNA上的密码子互补配对配对方式：

A—U、U—A、G—C、C—GOHAACmRNA5´3´结合氨基酸的部位密码子反密码子碱基配对UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA第1步mRNA进入细胞质，与核糖体结合。核糖体与mRNA结合的部位会形成2个tRNA结合位点，称位点1（2）UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1第1步携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对，进入位点1UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2第2步携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA第3步位点1位点2肽键CAC色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UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2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UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2形成肽键UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2形成肽键UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体遇到mRNA终止密码子，翻译结束终止密码子无tRNA与之配对UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA肽链合成后，从核糖体与mRNA复合物上脱离

肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。从核糖体上脱离的蛋白质是不是具有功能的蛋白质？场所：模板：原料：能量：酶：工具：原则：核糖体mRNA21种氨基酸ATP多种酶tRNA碱基互补配对（A-UG-C）6.条件mRNAtRNA多肽链

核糖体

位点1

位点2正在合成的肽链核糖体mRNA7.翻译是一个快速高效过程（1）原因：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。思考：核糖体移动方向？（2）核糖体移动方向：肽链由短到长（从左侧到右侧）多聚核糖体——高效翻译的机制（3）合成的多条肽链的氨基酸序列相同，因为模板为同一条mRNA。7.翻译是一个快速高效过程（4）意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。思考：图中多条肽链的氨基酸序列是否相同？8.特点：比较真原核细胞基因表达的差异性真核生物：先转录，后翻译边转录边翻译原核生物：原核生物没有核膜，转录和翻译在同一空间进行，可以同时发生（边转录边翻译）；真核生物主要在细胞核中进行转录，然后在细胞质中进行翻译；

真核细胞质基因（线粒体、叶绿体中的基因）边转录边翻译。三中心法则（遗传信息传递法则）转录翻译蛋白质DNA复制RNA三、中心法则1957年，克里克提出：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；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。1.遗传物质为DNA的生物：细胞生物、