高中生物基因指导蛋白质的合成课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

基因指导蛋白质的合成遗传信息储存在细胞核的DNA中蛋白质的合成发生在细胞质中的核糖体上主要内容一、几种主要的RNA二、遗传信息的转录三、遗传信息的翻译RNA适于作DNA信使的原因RNA也是由四种核苷酸连接而成，结构非常相似，也能储存遗传信息。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。RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。

一、几种主要的RNADNA与RNA比较构成RNA构成DNA脱氧核糖DNA胸腺嘧啶（T）磷酸腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）RNA核糖尿嘧啶（U）tRNAmRNArRNA信使RNA（mRNA）转运RNA（tRNA）核糖体RNARNA分类mRNA将DNA遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。tRNA转运氨基酸的工具，专一识别一种氨基酸的密码子，转运一种氨基酸(多种)rRNA与蛋白质构成核糖体主要内容一、几种主要的RNA二、遗传信息的转录三、遗传信息的翻译基因的表达转录：翻译：转录：是指遗传信息从基因（DNA）转移到RNA，在RNA聚合酶的作用下形成一条与DNA碱基序列互补的RNA的过程。二、遗传信息的转录DNA（基因）的平面结构图AG

TAC

AA

A

T

TCATGATTA遗传信息的转录二、遗传信息的转录DNA一条链游离的核糖核苷酸AG

TAC

AA

A

T

UUGGACUGCUGA二、遗传信息的转录AG

TAC

AA

A

TAGCUGACGGUUURNA聚合酶DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶作用：①解旋②催化RNA的合成二、遗传信息的转录AG

TAC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来U二、遗传信息的转录AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUAU二、遗传信息的转录AG

T

AC

AA

A

T

GUUAGCGACGUUU二、遗传信息的转录AG

TAC

AA

A

T

GUUAUGCGACGUU二、遗传信息的转录AG

T

AC

AA

A

T

GUUAUUGCGACGU二、遗传信息的转录AG

T

AC

AA

A

T

GUUAUUAGCGCGU二、遗传信息的转录AG

TAC

AA

A

T

GUUAUUAUGCGCG二、遗传信息的转录AG

TAC

AA

A

T

GUUAUUAUGGCGC二、遗传信息的转录AG

TAC

AA

A

T

GUUAUUAUCmRNA（单链）DNA一条链GGCG形成

mRNA,DNA上的遗传信息就传递到mRNA上转录的产物为RNA可以是mRNA、tRNA和rRNA二、遗传信息的转录RNA聚合酶碱基碱基互补配对一条链核糖核苷酸mRNADNA链双链3´5´3´5´5´二、遗传信息的转录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。蛋白质是由21种氨基酸组成的，而信使RNA上的碱基只有四种（A、G、C、U），那么，这四种碱基是怎样决定蛋白质上的21种氨基酸的呢？主要内容一、几种主要的RNA二、遗传信息的转录三、遗传信息的翻译基因的表达转录：翻译：转录：是指遗传信息从基因（DNA）转移到RNA，在RNA聚合酶的作用下形成一条与DNA碱基序列互补的mRNA的过程。翻译：翻译是根据遗传密码，将成熟的信使RNA分子（由DNA通过转录而生成）中“碱基的排列顺序”（核苷酸序列）解码，并生成对应的特定氨基酸序列的过程。起始运输延伸终止脱离三、遗传信息的翻译AG

TAC

AA

A

TmRNA通过核孔进入细胞质核孔细胞质三、遗传信息的翻译三、遗传信息的翻译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…………三联体密码的提出野生型噬菌体插入或删掉3个相邻碱基噬菌体能侵染细菌，使死菌死亡野生型噬菌体噬菌体不能侵染细菌，不能使细菌死亡插入或删掉1个或2个相邻碱基41664256①遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸。②遗传密码从一个固定的起点开始，以非重读的方式阅读，编码之间没有分隔符。GUUATTAAGmRNA密码子：遗传学上把信使RNA（mRNA）上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子。密码子密码子密码子三、遗传信息的翻译第一个遗传密码的破译

请利用以下材料设计试验方案，探究UUU是哪种氨基酸的密码子，简要写出实验思路，并预期结果和结论。实验材料：20支试管、二十种纯化的氨基酸、去除了DNA和mRNA的细胞提取液（含核糖体和酶）、（多聚尿嘧啶核苷酸）UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU。第一个遗传密码的破译实验方案：①取20支试管，分别加入二十种氨基酸。②给每支试管中加入去除了DNA和mRNA的细胞提取液。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。预期结果与结论：如果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。

真核生物的起始密码子为AUG，编码甲硫氨酸。AUG可作为原核生物的起始密码子，编码甲硫氨酸。

原核生物也可以使用GUG作为起始密码子，此时编码的是甲硫氨酸。UAA、UAG为终止密码子，提供翻译终止的信号。UGA正常情况下为终止密码子，特殊情况下，可编码硒代半胱氨酸。氨基酸和密码子的对应关系是怎么样的？思考、有的氨基酸只有一个密码子，例如色氨酸。绝大多数氨基酸都有好几个密码子，这一现象称为密码的简并，你认为密码的简并对生物体的生存和发展有什么意义？①可以减少有害突变。简并性使得那些由于基因突变造成的使密码子中碱基被改变，仍然能编码原来氨基酸的可能性大为提高。②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。思考、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？通用性说明地球上生物有共同起源三、遗传信息的翻译AUGCACUGGCGU5′3′MUAC位点1位点2反密码子（反密码子）tRNA（密码子）mRNA氨基酸（约20种）运输编码互补配对mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系①一种tRNA只能识别并运输一种氨基酸，一种氨基酸可能被多种tRNA运输。②不是所有的密码子都有与之对应的反密码子。AUGCACUGGCGU5′3′MUAC第1步：mRNA进入细胞质,与核糖体结合。位点1位点2携带甲硫氨酸(M)的tRNA,通过与碱基AUG互补配对,进入位点1AUGCACUGGCGU5′3′MUACHUGG第2步位点1位点2携带某个氨基酸(H)的tRNA以同样的方式进入位点2AUGCACUGGCGU5′3′HUGG位点1位点2MUAC第2步携带某个氨基酸(H)的tRNA以同样的方式进入位点2AUGCACUGGCGU5′3′HUGG位点1位点2UACM第3步甲硫氨酸与这个氨基酸(H)形成肽键,从而转移到位点2的tRNA上AUGCACUGGCGU5′3′HUGG位点1位点2UACM第4步核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。AUGCACUGGCGU5′3′HUGG位点1位点2UACM第4步原位点1的tRNA离开核糖体,原位点2的tRNA进入位点1AUGCACUGGCGU5′3′HUGG位点1位点2UACM第4步一个新的携带氨基酸(W)的tRNA进入位点2,继续肽链的合成CAWCAUGCACUGGCGU5′3′HUGG位点1位点2M第4步一个新的携带氨基酸(W)的tRNA进入位点2,继续肽链的合成CAWCCACUGGCGU5′3′AUGUGGCAWCMH位点1位点2二肽(M-H)与这个氨基酸(W)形成肽键,从而转移到位点2的tRNA上。CACUGGCGU5′3′AUGUGGCAWCMH位点1位点2核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。CACUGGU5′3′AUG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。AAR

M

H

W

四、中心法则一个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。这样少量的mRNA就可以迅速合成大量蛋白质，提高翻译的效率。DNA复制转录翻译时间场所模板原料酶能量原则特点产物（遗传信息）（遗传密码）（生物性状）细胞分裂间期细胞核DNA的两条链均为模板四种脱氧核苷酸DNA聚合酶等ATPA-T、G-C半保留复制边解旋边复制2个子代DNA分子生长发育过程细胞核基因的一条链为模板四种核糖核苷酸RNA聚合酶等ATPA-U、T-AG-C，C-G边解旋边转录1个信使RNA生长发育过程细胞质（核糖体）mRNA为模板二十种氨基酸特定的酶等ATPmRNA与tRNA配对

A-U,G-C多个特定氨基酸顺序的蛋白质四、中心法则1957年克里克提出中心法则：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。少数生物遗传信息可以从RNA流向RNA（RNA复制）或RNA流向DNA（逆转录）生命是物质、能量和信息的统一体五、基因表达过程中有关数量的变化转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数：mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。图解如下：RNA聚合酶的识别和结合位点原核细胞的基因结构能转录编码区不能转录非编码区不能转录非编码区启动子转录调控调控