基因指导蛋白质的合成 高一下生物人教版必修二

§4-1基因指导蛋白质的合成基因的表达基因肤色眼皮单双血型基因有遗传效应的DNA片段控制生物性状在染色体上呈线性排列遗传物质的结构单位和功能单位基因控制生物体的性状指导合成蛋白质直接体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因是怎样指导蛋白质合成的呢？DNA蛋白质合成（细胞核）（细胞质）核孔RNA？？1、DNA（基因）主要存在于哪里？2、蛋白质在何处合成？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指导通过RNA作为信使问题：为什么RNA适于作DNA的信使？核糖与脱氧核糖为什么RNA适合做DNA的信使呢？基本单位：核糖核苷酸RNA的结构存在场所：主要存在于细胞质中，细胞核也有。结构：通常单链结构；P核糖碱基磷酸核糖4种碱基（AUCG）核糖核苷酸当生物体内只有RNA时，它是遗传物质；当细胞中含有DNA时，RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和转录。RNA的种类信使RNA(mRNA)核糖体RNA(rRNA)转运RNA(tRNA)作为DNA的信使,将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。氨基酸的运载工具。（一种转运RNA只能识别和转运一种氨基酸。核糖体的组成部分为什么RNA适于作DNA的信使？1.RNA也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。

2.

RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。

3.

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和DNA的区别项目RNADNA名称组成基本单位结构存在部位功能核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核苷酸脱氧（核糖）核苷酸一般为单链一般为双链主要存在于细胞质中主要存在于细胞核中C、H、O、N、P核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、UC、H、O、N、P脱氧核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、T传递遗传信息携带遗传信息问题：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？mRNA又是怎样将获得的信息体现的蛋白质上？一、遗传信息的转录

在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程，称为转录。DNA的平面结构图AG

T

AC

AA

A

T

TCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUUDNA模板信息链游离的核糖核苷酸AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUURNA聚合酶AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUUAG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU

组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUAAG

T

AC

AA

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GCGACGUGUUAUAG

T

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GCGACGGUUAUUAG

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GCGACGGUUAUUAAG

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AA

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GCGCGGUUAUUAUAG

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AC

AA

A

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GGCGGUUAUUAUCAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCmRNA形成的

mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上123DNA双链解开，碱基对暴露；游离的核糖体苷酸随机与DNA上暴露的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA碱基互补时，两者以氢键结合；新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上；标题文本预设01遗传信息的转录mRNA4新合成的mRNA从DNA链上释放，DNA恢复为双链状态。01遗传信息的转录mRNA（1）转录的定义：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。（2）转录的场所：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体。（3）转录的模板：DNA分子的一条链。（4）转录的原料：4中核糖核苷酸。（5）转录的条件：模板、原料、能量、酶（RNA聚合酶）。（6）转录时的碱基配对：G-C、C-G、T-A、A-U(RNA的碱基组成中没有碱基T,而替换成碱基U)（7）转录的产物：mRNA（8）遗传信息的传递方向：DNAmRNA

复制

转录时间场所模板原料酶能量配对原则特点解旋产物意义有丝分裂间期和减数第一次分裂间期生长发育过程主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体T—A、G—CA—U、C—G边解旋边复制、半保留复制边解旋边转录两个双链DNA分子一条单链mRNA复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代传递遗传信息，为翻译做准备四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸DNA的两条链DNA中的一条链ATPDNA解旋酶、DNA聚合酶等DNA解旋酶、RNA聚合酶等ATP完全解旋只解有遗传效应的片段转录与DNA分子复制的区别

转录和DNA复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传的稳定性。1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有那些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有那些异同？

转录的RNA碱基序列和模板DNA单链的碱基序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。

）。思考和讨论

转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的碱基序列如何决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序的呢？或者说mRNA如何将其从DNA模板链上获得的信息体现到能直接表现出生物体的性状的蛋白质上的呢？思考AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质核孔二、遗传信息的翻译1、定义：在细胞质中的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基顺序的蛋白质的过程，称为翻译。碱基与氨基酸之间的对应关系DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的？如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？思考与讨论41＝4，不行42＝16，不行43＝64，足足有余

实验证明：1961年英国的克里克和同事用实验证明了一个氨基酸是由mRNA上的3个碱基决定的，即mRNA上的3个相邻的碱基决定一个氨基酸，把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基叫做三联体密码子到底是如何决定的呢？

密码子UCAUGAUUAmRNA

密码子

密码子2、遗传密码：

遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基叫做密码子。02遗传信息的翻译mRNA上每相邻的3个碱基对应1种氨基酸，这三个相邻的碱基叫做1个密码子。02遗传信息的翻译tRNAtRNA反密码子从3’-5’读。密码子总数是

种，但决定氨基酸的密码子是

种。所有生物的密码子是

的。一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由

不同的密码子决定。

61641种或多种相同02遗传信息的翻译密码子的特性：（1）遗传密码共64个，其中决定氨基酸的遗传密码只有61个。有3个终止密码子，没有对应的氨基酸。（2）专一性：一个密码子决定一个特定的氨基酸。（3）通用性：几乎所有的生物共用一套密码子表。（4）简并性：一种氨基酸对应一种或多种密码子。意义：基因突变不一定会导致生物性状改变。对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯氨酸－丝氨酸－赖氨酸－脯氨酸1、mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG,

你能写出对应的氨基酸序列吗？2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？

说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。思考和讨论(P65)3、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密码子决定，这一现象称做密码的简并性。你认为密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？

从密码子的简并性我们能够认识到：如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如GAU、GAC都决定天冬氨酸）这就保证了生物遗传的相对稳定性。又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。

问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？

通过tRNA（转运RNA或运输RNA）从细胞质中运送到核糖体上三叶草形有臂一端可携带氨基酸有环另一端有三个碱基tRNA的分子结构3、转运RNA(tRNA)tRNA——“搬运工”

游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线----核糖体”上？ACU

天门冬酰氨一共有多少种tRNA?反密码子与密码子相互配对,转运的氨基酸由配对的密码子决定每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸!决定氨基酸的密码子有61种,所以tRNA

有61种ACU天冬

氨酸反密码子AUG异亮

氨酸反密码子

转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”相识别。反密码子的种类：61种。一种tRNA只能携带一种氨基酸?一种氨基酸只能由一种tRNA携带?AUGGAUAUCmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体密码子AAU亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸转运RNA氨基酸AAU亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸

反密码子每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸!遗传信息密码子反密码子概念基因中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA种决定一个氨基酸的三个相邻碱基tRNA中与mRNA密码子互相配对的三个碱基种类具有多样性共64种，其中3种为终止密码子61种作用控制生物体的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸4、翻译过程4、翻译过程4、“搬运工”：tRNA(转运RNA)5、过程:多肽链或蛋白质6、产物：7、遗传信息传递方向：mRNA→蛋白质脱离，盘曲折叠形成蛋白质遗传信息的翻译UAC甲硫氨酸GGU组氨酸核糖体①②ACGUCACUACAC翻译过程：H2O①②AGGUCACGUCAC甲硫氨酸UACGGU

组氨酸CAC色氨酸肽键-H2O核糖体①②AGGUCACGUCGU甲硫氨酸GGU

组氨酸CAC色氨酸AGC精氨酸mRNA和肽链被释放到细胞质中。AUA一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链！二、翻译1、概念：2、场所：3、模板：4、原料：5、产物：7、配对原则：6、运载工具：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程细胞质的核糖体上mRNA21种游离的氨基酸tRNA多个多肽或蛋白质密码子与反密码子配对,即碱基互补配对原则（A=U，G=C）8、过程：①起始阶段→②进位→③脱水缩合→④移位（继续肽链的合成）→⑤合成终止复制转录翻译时间在有丝分裂和减数分裂第一次分裂前的间期个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸酶解旋酶、DNA聚合酶解旋酶、RNA聚合酶酶碱基配对A-TT-AG-CC-GA-UT-AC-GG-CA-UU-AC-GG-C信息传递DNA-DNADNA-mRNAmRNA-蛋白质产物2个双链DNA一个单链mRNA多胎（蛋白质）特点边解旋边复制半保留复制DNA部分解链一个mRNA上结合多个核糖体核糖体mRNA1234如图：在细胞质中翻译是一个快速高效的过程，通常一个mRNA分子可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成推测：图中4个核糖体中，最先与mRNA结合的是几号？翻译（核糖体沿mRNA移动）的方向是？最终合成的4条肽链相同吗？4号、从左向右、相同

多聚核糖体（1）数量关系：通常一个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（2）意义：（3）图中4条肽链是否相同？为什么？在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。7、翻译的高效性遗传信息的翻译少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。由于模板是同一段mRNA，所以图示多个核糖体合成的肽链是相同的真核生物先转录，后翻译DNAmRNARNA聚合酶边转录边翻译原核生物8、识图比较原核、真核基因表达过程遗传信息的翻译右图中e是

。RNA聚合酶移动的方向

，核糖体移动的方向

。从左向右从右向左从这幅图你能否判断核糖体的移动方向？课堂检测DNA(基因)蛋白质mRNA转录翻译遗传信息的流动过程（遗传的中心法则）DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:nDNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之家有何数量关系？

说明：因为基因中存在终止密码子等片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。nDNA3n3n3n转录翻译请根据以上信息总结绘制流程图，表示遗传信息的传递的一般规律。转录DNARNA翻译蛋白质复制克里克：中心法则（预见了遗传信息传递的一般规律）生物界是否还有其它的遗传信息传递途径呢？

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。1957年，克里克提出中心法则阅读以下资料，对中心法则进行补充1.在RNA病毒中发现了RNA复制酶，能对RNA进行复制。2.在RNA病毒中发现逆转录酶，能以RNA为模板合成DNA。转录DNARNA翻译蛋白质复制逆转录复制蓝色的线表示少数生物的遗传信息流向中心法则不同生物中心法则的体现生物种类举例遗传信息的传递过程DNA病毒T2噬菌体RNA病毒不含逆转录酶烟草花叶病毒含逆转录酶艾滋病病毒细胞生物动物、植物、真菌、细菌等中心法则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。中心法则亲代传递给子代的也是信息：

亲代传递给子代的是物质：

遗传信息作为生命的“设计手册”，通过转录和翻译来控制相应的蛋白质合成，进而

；理解：生命就是物质、能量和信息的统一体。受精卵无论是遗传信息的复制、转录、翻译还是个体的生命活动都离不开的

持续输入。生命就是物质、能量和信息的统一体染色体、DNA；DNA上的遗传信息；控制生物的性状能量一段mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为（）A.33、11、66B.36、12、72C.12、36、24D.11、36、72B小试牛刀2．在蛋白质合成过程中，不能提高蛋白质的合成效率是(

)A．一种氨基酸可能由多种密码子来决定B．一种氨基酸可以由多种tRNA携带到核糖体中C．一个核糖体可同时与多条mRNA结合，同时进行多条肽链的合成D．一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成BC1、如右图代表的是某种tRNA，对此分析正确的是(

)A．tRNA由四种脱氧核苷酸构成B．tRNA参与蛋白质合成中的翻译过程C．图中tRNA运载的氨基酸的密码子(之一)为GACD．tRNA中不存在碱基互补配对25课堂达标(2)③表示________，合成的主要场所是________，通过________