基因指导蛋白质的合成第2课时高一下学期生物人教版必修2

4.1基因指导蛋白质的合成（第二课时）一、温故DNARNA蛋白质转录翻译比较项目转录翻译场所模板原料酶能量细胞核（主要）核糖体亲代DNA一条链mRNA4种核糖核苷酸20种氨基酸RNA聚合酶多种酶ATP等提供ATP等提供转录和翻译真核生物的转录和翻译原核生物的转录和翻译先转录后翻译边转录边翻译一、中心法则1.1957年，科学家克里克预见了遗传信息传递的一般规律，提出了中心法则。2.内容：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。DNA转录RNA翻译蛋白质复制一、中心法则3.补充：少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及

从RNA流向DNA。DNA转录RNA翻译蛋白质逆转录复制复制中心法则图解（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和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。二、遗传密码的破译1.提出问题：遗传密码真的是以3个碱基为一组的吗？遗传密码的阅读方式究竟是重叠的还是非重叠的？密码子之间是否有分隔符？GGTTCGCACGCTGGTTCGCACGCTGGTTCGCACGCTGGTTCGCACGCTGGTTCGCACGCT二、遗传密码的破译遗传密码的阅读方式01非重叠的阅读方式02重叠的阅读方式GGTTCGCACGCT二、遗传密码的破译遗传密码的阅读方式①当图中DNA的第三个碱基（T）发生改变时，如果密码子是非重叠阅读的，这

一改变将影响多少个氨基酸？如果密码子是重叠阅读的，又将产生怎样的影响？非重叠阅读重叠阅读密码子是非重叠阅读的：密码子是重叠阅读的：改变1个氨基酸改变3个氨基酸二、遗传密码的破译遗传密码的阅读方式非重叠阅读后面的氨基酸都改变T后插入1个碱基T后插入2个碱基T后插入3个碱基后面的氨基酸都改变原氨基酸序列中多一个氨基酸二、遗传密码的破译遗传密码的阅读方式重叠阅读①插入

1个碱基，可能改变了原多肽链中的

2个氨基酸，比原多肽链多

1个氨基酸。②插入

2个碱基，可能改变了原多肽链中的

2个氨基酸，比原多肽链多

2个氨基酸。③插入

3个碱基，可能改变了原多肽链中的

2个氨基酸，比原多肽链多

3个氨基酸。二、遗传密码的破译实验思路克里克以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的碱基增加或减少对其所编码蛋白质的影响。实验结果在相关碱基序列中增加或删除1个或2个碱基，无法产生具有正常功能的蛋白质，但是，当增加或删除3个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。010302实验结论遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸；遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。2.克里克的实验证据二、遗传密码的破译克里克虽然阐明了遗传密码的总体特征，但无法说明由3个碱基排列成的1个密码子对应的究竟是哪一个氨基酸？3.尼伦伯格和马太的实验①实验思路采用了蛋白质体外合成技术。在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。TyrSerPheCysTyr：酪氨酸Ser：丝氨酸Phe：苯丙氨酸Cys：半胱氨酸二、遗传密码的破译3.尼伦伯格和马太的实验②实验结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。TyrSerPheCys各管加入多聚尿嘧啶核苷酸及除去DNA和mRNA的细胞提取液TyrSerPheCys二、遗传密码的破译3.尼伦伯格和马太的实验③结果分析多聚尿嘧啶核苷酸（多聚U）导致了多聚苯丙氨酸的合成，而多聚尿嘧啶核苷酸的碱基序列是由许多个尿嘧啶组成的（UUUUUUU······），可见由尿嘧啶组成的碱基序列编码是由苯丙氨酸组成的肽链。即苯丙氨酸对相应的密码子应该是UUU。5'3'UUUUUUUUUUUUUUUPhePhePhePhePhe二、遗传密码的破译3.尼伦伯格和马太的实验④思考·讨论A.实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是什么？作为模板mRNA直接控制蛋白质（多肽）的合成。B.为什么要除去细胞提取液中的DNA和mRNA？原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果；DNA可能作为mRNA合成的模板，而新和成的mRNA也会干扰实验结果。二、遗传密码的破译3.尼伦伯格和马太的实验④思考·讨论C.要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？

依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸在此后的六七年里，科学家沿着体外合成蛋白质的思路，不断地改进实验方法，破译出了全部的密码子，并编制出了密码子表。三、相关计算1.DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系DNA(基因)mRNA肽链n个氨基酸3n个碱基6n个碱基至多至多至少至少三、相关计算1.DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系(1)规律：蛋白质中氨基酸数目=1/3mRNA中碱基数目=1/6DNA(基因)中碱基数目(2)计算：蛋白质中肽链数+肽键数=氨基酸数=1/3mRNA中碱基数=1/6基因中碱基数三、相关计算1.DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系(3)计算中“最多”和“最少”的分析：①翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，则mRNA上的碱基数目是蛋白质

中氨基酸数目的3倍还要多一些。②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。③在回答问题时应加上“最多”或“最少”等字，如mRNA上有n个碱基，转录产生它的

基因中最少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。三、相关计算2.例题例1：已知一段mRNA上有30个碱基，其中A和C共有12个，那么转录它的DNA分子中G和T的总数、该mRNA翻译合成多肽链时应脱去的水分子数分别是（不考虑终止密码子）（）A.12、9B.12、10C.30、10D.30、9三、相关计算2.例题例2：一条多肽链中有500个氨基酸在，则作为合成该多肽链的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子至少有碱基多少个？A.1500个和1500个B.500个和1000个C.1000个和2000个D.1500个和3000个四、练习与应用一、概念检测1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。(1)DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（）(2)一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。（）四、练习与应用一、概念检测2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指（）A.基因上3个相邻的碱基B.DNA上3个相邻的碱基C.tRNA上3个相邻的碱基D.mRNA上3个相邻的碱基四、练习与应用二、拓展应用红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生