基因指导蛋白质的合成第二课时高一下学期生物人教版必修2

第1节

基因指导蛋白质的合成第4章

基因的表达遗传信息储存在细胞核的DNA中蛋白质的合成在细胞质（核糖体）充当信使的中间物质——RNA基因的表达：基因控制蛋白质合成的过程转录？肽链碱基序列氨基酸序列当mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸，在核糖体上以mRNA为模板，合成具有一定的氨基酸顺序的蛋白质，这一过程称为翻译mRNA二、遗传信息的翻译碱基4种：A、U、C、G组成蛋白质氨基酸：21种mRNA上的四种碱基是怎样决定蛋白质的21种氨基酸的呢？二、遗传信息的翻译假设：①1个碱基决定1个氨基酸

AUCG4种氨基酸②2个碱基决定1个氨基酸

42=16种氨基酸AUCGAUCG③3个碱基决定1个氨基酸

43=64种氨基酸AUCGAUCGAUCG√二、遗传信息的翻译后来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，最终破解了64个遗传密码子。密码子：信使RNA（mRNA）上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。二、遗传信息的翻译阅读课本P67页密码子表，回答下列问题：一共有多少个密码子？2.终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？3.编码氨基酸的密码子有多少个？4.真核生物和原核生物的起始密码子是哪个？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UCAG21种氨基酸的密码子表UUUCGCAAA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UCAG21种氨基酸的密码子表决定亮氨酸的密码子有几个？除色氨酸外，每种氨基酸都由多个密码子决定。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UCAG21种氨基酸的密码子表密码子总数：4×4×4=64种64种密码子决定21种氨基酸，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这种现象称作密码子的简并（简并性）。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UCAG21种氨基酸的密码子表①2个起始密码子真核生物只有1种—原核生物可以有2种—AUG（编码甲硫氨酸）GUG（编码甲硫氨酸）AUG（编码甲硫氨酸）起始密码子有多少个？起始密码子编码氨基酸吗？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UCAG21种氨基酸的密码子表一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。②3个终止密码子终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？二、遗传信息的翻译一共有多少个密码子？2.终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？3.编码氨基酸的密码子有多少个？4.真核生物和原核生物的起始密码子是哪个？共64个密码子3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）。一般情况下终止密码子不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下61个，特殊情况下62个真核生物：AUG（甲硫氨酸）原核生物：AUG、GUG（甲硫氨酸）二、遗传信息的翻译1.从密码子表可以看出，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并性。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？分析密码子的特点1.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.当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保证翻译的速度。2.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？地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。密码子的通用性说明所有生物可能有共同的起源。密码子的特点：1、简并性（一种氨基酸对应多个密码子）2、通用性（地球上几乎所有生物共用一套密码子表）3、专一性（一个密码子只决定一个特定的氨基酸）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游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到核糖体的？二、遗传信息的翻译RNA单链经过折叠，形成三叶草形tRNA比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂，环的部分没有碱基互补配对，臂的部分有由于碱基互补配对形成氢键。（1）形态识别氨基酸转运氨基酸（2）功能3'5'结合氨基酸的部位碱基配对形成氢键UGA反密码子2、tRNA二、遗传信息的翻译mRNA3'ACUUGA反密码子2、tRNA●每个tRNA一端的三个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫做反密码子●由长臂端向短臂端读取反密码子（3‘→5’方向）密码子

氨基酸与tRNA是一一对应的吗？每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸二、遗传信息的翻译每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运（3）功能特性位于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，有61或62种。（4）反密码子（终止密码子不决定氨基酸，无对应的反密码子）二、遗传信息的翻译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。核糖体形成两个与tRNA的结合位点二、遗传信息的翻译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1二、遗传信息的翻译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2步携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2二、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’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上需要与氨基酸脱水缩合相关的酶二、遗传信息的翻译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，读取下一个密码子。（5’→3’)二、遗传信息的翻译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形成肽键二、遗传信息的翻译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二、遗传信息的翻译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形成肽键二、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组AUC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二、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组AUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2形成肽键二、遗传信息的翻译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二、遗传信息的翻译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形成肽键二、遗传信息的翻译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二、遗传信息的翻译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形成肽键二、遗传信息的翻译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二、遗传信息的翻译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形成肽键二、遗传信息的翻译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二、遗传信息的翻译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形成肽键二、遗传信息的翻译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终止密码子无tRNA与之配对核糖体移动读取下一个密码子二、遗传信息的翻译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蛋白质释放因子终止密码子二、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA肽链释放，核糖体从mRNA上解离，成为亚基，翻译结束肽链再经过一系列步骤，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。

翻译的过程：二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译（1）翻译场所：（2）条件：能量：

模板：原料：

工具：（3）原则：A－U、U－A、G－C、C－G（4）产物：（5）遗传信息传递的方向：细胞质中的核糖体上ATPmRNA21种氨基酸

tRNA碱基互补配对原则多肽，经加工后成为成熟的蛋白质RNA→蛋白质二、遗传信息的翻译（6）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（如下图），少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。正在合成的肽链核糖体mRNA核糖体移动方向5’3’核糖体在mRNA上的移动方向/翻译方向？多聚核糖体上形成的多条肽链相同吗？一样。因为模板是一样的。由肽链_____→肽链_____的方向进行短长真核生物先转录，后翻译DNAmRNARNA聚合酶边转录边翻译原核生物二、遗传信息的翻译核糖体肽链原核、真核生物转录与翻译的区别原核生物基因组转录和翻译可同时进行（边转录边翻译）。真核生物由于核膜的阻隔，所以是先转录完成后，再进行翻译。二、遗传信息的翻译真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA和核糖体，其转录、翻译也存在同时进行的情况。总结(1)图解转录翻译DNA→RNARNA→肽链项目复制转录翻译场所条件模板原料能量酶细胞核（主要）细胞核（主要）核糖体DNA的两条链DNA的一条链mRNA4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种游离的氨基酸ATPATPATP解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶特定的酶项目复制转录翻译产物原则特点DNARNA多肽碱基互补配对A-TT-AG-CC-G碱基互补配对A-U

T-A

G-CC-G碱基互补配对

A-UU-A

G-C

C-G边解旋边复制半保留复制边解旋边转录一个mRNA上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链(2)分析三、中心法则复制转录翻译蛋白质DNARNA提出者：克里克（F.Crick）（1）内容遗传信息可以从DNA流向DNA，即