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1节

基因指导蛋白质的合成第四章基因的表达

将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白，因此具有抗虫性状。转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。课本63页：①DNA主要存在于细胞的哪个部分？②蛋白质合成的场所是什么？DNA（主：细胞核）蛋白质合成（细胞质的核糖体上）？问题回顾细胞核细胞质中的核糖体通过信使——RNARNA是什么物质？为什么RNA适于作DNA的信使？（一）RNA概述1.RNA的全称：2.RNA的基本单位：3.RNA与DNA在化学组成上的主要区别：核糖核酸4种核糖核苷酸

（1）五碳糖不同：RNA的五碳糖是核糖，DNA的五碳糖是脱氧核糖；（2）碱基不完全相同：RNA的碱基组成中没有碱基T，而有碱基U，DNA与之相反；**科学家常用同位素分别标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸来研究DNA、RNA的动态变化；一

、遗传信息的转录4.RNA与DNA在结构上的主要区别：DNA是规则的________结构，RNA一般是____链，而且比DNA____；双螺旋单短①它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基(C、G、A、U(尿嘧啶))共同组成4种核苷酸，这些特点使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。③在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。5、RNA适于作DNA信使的原因？64、65页种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA功能结构示意图共同点传递遗传信息；蛋白质合成的模板识别并转运特定氨基酸组成核糖体单链单链，部分碱基配对形成三叶草型结构单链①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质6、RNA的种类、结构及功能DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？一

、遗传信息的转录（二）转录1.转录的概念RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。3´5´（二）转录注意：mRNA、rRNA和tRNA都是转录而来的。UAGC游离的核糖核苷酸RNA聚合酶第1步：RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶作用下开始mRNA的合成第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上第4步：新合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。DNA（二）

转录5’3’3’5’第1步：解旋RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来注意：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶作用于氢键有解旋作用；2.转录的过程（二）转录碱基互补配对原则3’5’3’5’3’5’第2步mRNA的合成游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。特点：边解旋边转录新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶催化）

延伸方向：从5’-端→3’-端

2.转录的过程第3步mRNA的延伸第4步转录的结束和mRNA的释放合成的mRNA从DNA上释放，而后DNA恢复双螺旋结构。mRNA（先合成的先释放）2、转录的过程RNA聚合酶转录DNA分子

碱基互补配对主要在细胞核A－U、T－A、G－C、C－G活细胞新陈代谢过程中mRNA小结模板：DNA的一条链（供转录的那一条）原料：四种游离的核糖核苷酸能量：细胞提供的能量（ATP等）酶：RNA聚合酶

场所：原则：条件：

遗传信息流动：时间：特点：边解旋边转录DNA→mRNADNA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’端延伸小结问题情境

转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类数目和排列顺序呢？

要想知道mRNA是如何翻译成蛋白质的，首先要寻找mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系；碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？思考：

组成蛋白质的氨基酸：信使RNA的碱基：4种碱基如何决定蛋白质的21种氨基酸呢？21种4种思考：如果1个碱基决定1种氨基酸，则思考：如果2个碱基决定1种氨基酸，则A、G、C、U分别决定1种，共4种AAAGACAUGAGGGCGUCACGCCCUUAUGUCUU共有16种组合，可以决定16种氨基酸第1个碱基第2个碱基AGCUAGCU如果1个碱基决定1种氨基酸，则如果2个碱基决定1种氨基酸，则共有16种组合，可以决定16种氨基酸42A、G、C、U分别决定1种，共4种41如果3个碱基决定1种氨基酸，则43共有64种组合经过科学家一步步的推测与实验，最后破解了遗传密码，得知mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸；每3个这样的碱基叫做1个密码子，并将64个密码子编制成密码子表；二、遗传信息的翻译AAGUGUUAUmRNA

密码子

密码子

密码子1.密码子的概念密码子认读是从mRNA的5'→3'，相邻的密码子无间隔、不重叠5'3'（一）密码子和密码子表mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸；每3个这样的碱基叫做1个密码子第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

第1个碱基第2个碱基 第3个碱基密码子苯丙氨酸UUUUUU

精氨酸

AGGAGG2.密码子的种类（1）共有____种密码子；（2）有____种起始密码子：（3）有____种终止密码子：642真核生物只有1种—____，编码_________；原核生物可以有2种—_____（编码_________）和____（编码_________，如果该密码子不作为起始密码子时，其编码_________）AUG甲硫氨酸AUG甲硫氨酸GUG甲硫氨酸缬氨酸3______和_______不编码氨基酸；正常情况下，____也不编码氨基酸，特殊情况下，可以编码_________；UAAUAGUGA硒代半胱氨酸3.密码子的特性课本P67：1.从密码子表上可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子——①简并2.几乎所有的生物都共用一套密码子表——②通用性*简并性的意义：增强密码子的容错性，即当一个碱基改变时，由于简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；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*启示：生物可能有着共同的祖先，共同的起源；转基因可以实现；思考：

当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？不一定；因为发生改变的碱基可能有以下两种情况：1.该碱基位于DNA无遗传效应的片段上；2.该碱基改变后形成的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸（简并）mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”________结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”；有了“生产线”，还要“工人”才能生产产品；核糖体

那么，游离的氨基酸，是怎样被运送到“生产线”上的呢？通过tRNA的识别和转运（二）tRNA和反密码子1.tRNA的结构经过折叠，tRNA呈___________形；一端是携带氨基酸的部位，游离的基团为_____，是此单链RNA的__

___；一端有3个相邻的碱基，可以与_______上的_________互补配对，叫做________；三叶草的叶-OH3’-端mRNA密码子反密码子易错知识点判断：一个tRNA只有三个碱基（）RNA通常都是单链，因此不存在碱基对（）一个tRNA分子只有一个反密码子（）因为tRNA只有一个3’-端和5’-端，所以即使tRNA有部分片段互补配对形成碱基对，tRNA依然是单链构成的（）××√√2.反密码子的识别

tRNA的__

__往____识别，tRNA与mRNA也是反向连接的；3’-端5’-端ACGUGUUUAmRNACAU

甲硫氨酸3’5’5’3’5’3’5’3’AACGAU

缬氨酸

异亮氨酸3、tRNA与氨基酸的对应关系

每种tRNA只能识别并转运____种氨基酸；

而一种氨基酸可由__________种tRNA转运；一CAUUCUCUCmRNAAAG

亮氨酸3’5’5’3’5’3’5’3’GAG

亮氨酸

亮氨酸UAG一或多五、遗传信息的翻译（三）翻译1.翻译的概念：2.翻译的实质**3.发生时期

_____在_______中各种_______，以______为模板合成________________________的过程；游离细胞质氨基酸mRNA具有一定氨基酸顺序的蛋白质将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列个体生长发育的整个过程（在细胞发育的任何时期都可以进行）4.发生场所主要在细胞质中的核糖体5.产物多肽（或蛋白质）位点1E位点2甲AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子CAU5’3’6.遗传信息的翻译过程第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与碱基AUG互补配对，进入位点1位点1E位点2甲第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2CAU5’3’组GUG5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子第3步：甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA6.遗传信息的翻译过程位点1E位点2甲CAU5’3’色CCA5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子组GUG5’3’精ACG5’3’半GCA5’3’半ACA5’3’脯AGG5’3’第4步：核糖体沿着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。6.遗传信息的翻译过程位点1E位点2AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子ACA5’3’甲色组精半半脯AGG5’3’释放因子直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。肽链释放后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。6.遗传信息的翻译过程场所:模板:原料:酶:能量：产物:原则:主要细胞质的核糖体上以信使RNA为模板21种氨基酸多种酶多个多肽或蛋白质密码子与反密码子配对,既碱基互补配对原则（A=U，G=C）ATPtRNAmRNA7.翻译的条件8.多聚核糖体（1）意义（2）产物之间的关系（3）由此图判断翻译的方向（即核糖体移动的方向）一个mRNA分子上可以相继结合___个核糖体，同时进行____条肽链的合成多多少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质①多个核糖体各自合成各自的链，产物是多条肽链，不是一条；②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；左→右9.真核细胞和原核细胞翻译的区别真核生物：核基因先转录后翻译原核生物：可以边转录边翻译为什么会是这样呢？原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译GCACGTGCA模板链丙氨酸DNA（基因片段）mRNA氨基酸DNA碱基数目mRNA碱基数目氨基酸数目：：：：10、拓展：基因表达的计算631说明：若氨基酸数为n，由于mRNA中存在终止密码子等片段，实际上mRNA上所含的碱基要大于3n，基因上所含有的碱基数要大于6n，因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样才能使用这个比例关系；现学现练：1.一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要有碱基多少个（）

A.300；600B.900；1800C.900；900D.600；900B2.某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是(

)A．198个B．199个C．200个D．201个BDNA的复制、转录和翻译的比较复制转

录翻

译时间场所模板原料能量酶产物碱基配对特点方向意义细胞分裂前的间期个体生长发育的整个过程主要在细胞核主要在细胞核核糖体DNA的两条链DNA中的一条链mRNA4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸21种氨基酸解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等翻译相关的多种酶两个双链DNA分子mRNA、tRNA、rRNA多肽（蛋白质）A-T

T-AG-C

C-GA-U

T-A

G-C

C-GA-U

U-A

G-C

C-G边解旋边复制（过程）半保留复制（结果）边解旋边转录原核生物可以边转录边翻译；一个mRNA上结合多个核糖体提高翻译效率新链从5’端-3’端延伸从起始密码子到终止密码子细胞提供的能量（ATP、dNTP）细胞提供的能量（ATP等）细胞提供的能量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表达遗传信息，使生物表现出各种性状新链从5’端-3’端延伸三、中心法则（遗传信息传递的一般规律）1.提出者：2.内容：3.补充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克里克4.完整的中心法则图示少数生物（如一些RNA