基因指导蛋白质的合成高一生物人教版必修2

第1节基因指导蛋白质的合成第4章基因的表达基因如何指导蛋白质的合成？基因蛋白质（细胞核）（细胞质）DNA分子直径约2nn核糖体直径约23nm核孔大小只有0.9nm基因蛋白质信使寻找信使1955年，布拉舍用RNA酶分解变形虫细胞中的RNA，蛋白质合成停止，如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。1955年，拉斯特用放射性同位素标记的尿嘧啶培养液来培养变形虫，检测到放射性从细胞核转移到细胞质。资料1资料2RNA是信使◆基本单位：核糖核苷酸脱氧核糖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）◆结构：RNA一般是单链，而且比DNA短，能够通过核孔转移到细胞质中。◆遵循“碱基互补配对原则”，实现遗传信息的准确传递。一、遗传信息的转录RNA的种类①信使RNA（mRNA)功能：携带遗传信息，蛋白质合成的模板。③转运RNA（tRNA)功能：识别并运载氨基酸。②核糖体（rRNA）功能：与核糖体的合成有关。模板：2、条件：DNA的一条链原料：能量：酶：4种游离的核糖核苷酸ATPRNA聚合酶3、原则：碱基互补配对原则A-U,T-A,C-G,G-C一、遗传信息的转录1、场所：在__________的作用下，DNA双链解开，碱基暴露出来；注意：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用①解旋RNA聚合酶

游离的__________与DNA模板链上的碱基_________，在___________的作用下开始mRNA的合成②配对：核糖核苷酸互补配对RNA聚合酶

新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成

键）特点：边解旋边转录磷酸二酯③连接：④释放和恢复：合成的RNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。3´3´5´5´RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来第一步游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对第二步在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上第三步合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复第四步5´6、方向：5’向3’转录复制转录模板原料场所酶碱基互补配对方式方向结果转录以基因为单位思考·讨论：2、转录的是DNA还是DNA片段？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？都需要模板,都遵循碱基互补配对原则;碱基互补配对原则保证遗传信息转录的准确性;思考·讨论：3、转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点？与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点？DNA双链片段a链b链CGAACCTCACGC信使RNAGCUUGGAGUGCGGCTTGGAGTGCG①该RNA与DNA模板链的碱基互补配对，A与U配对，而非T；②该RNA与DNA互补链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。DNA携带的遗传信息mRNA携带的遗传信息蛋白质转录翻译碱基排序碱基排序氨基酸排序4种碱基：A、U、C、G氨基酸：21种mRNA蛋白质1个碱基决定一个氨基酸，则只能决定：2个碱基决定一个氨基酸，则只能决定：3个碱基决定一个氨基酸，则只能决定：41=442=1643=644种碱基是怎样决定蛋白质的21种氨基酸的呢？4个碱基决定一个氨基酸，则只能决定：44=2561961年克里克实验《遗传密码的破译》（教材P70）实验材料：T4噬菌体实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响。实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。实验结果：

①增加或删除1个/2个碱基，无法正常产生蛋白质；实验结论：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。二、遗传信息的翻译mRNA密码子密码子密码子1.密码子mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基决定缬氨酸决定组氨酸决定精氨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，并且从mRNA的5’向3’读取。遗传密码子的破译(UUU)除去DNA和mRNA的细胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸(UUUUUUU…)肽链实验结论：与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。思考1：加入细胞提取液的目的是什么？思考2：要将细胞提取液的DNA和mRNA去除？2.密码子表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UCAG共64种密码子①3种终止密码子

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。2.密码子表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UCAG②

2种起始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。2.密码子表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UCAG一种氨基酸可由一种或多种密码子决定。①简并性容错率高，一个碱基发生变化的时候，可能对应的氨基酸不会发生变化。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。2.密码子表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UCAG

地球上几乎所有生物都共用一套密码子。②通用性生物有共同起源二、遗传信息的翻译3.氨基酸的搬运工——tRNA结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'ACU密码子反密码子UGARNA链经过折叠，形成三叶草形(1)形态：（内部存在碱基互补配对形成氢键）(2)结构：其一端是携带氨基酸的部位，另一端是反密码子，与mRNA上的密码子进行碱基互补配对。(3)功能特点：①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸②一种氨基酸可以由多种tRNA转运4.过程位点1位点2第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合；AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’UC起始密码子二、遗传信息的翻译4.过程位点1位点2甲CAU5’3’第2步：携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基AUG互补配对，进入位点1。AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子UC二、遗传信息的翻译4.过程位点1位点2甲第3步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入位点2。CAU5’3’组GUG5’3’第4步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点2的tRNA上。AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子UC二、遗传信息的翻译第5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。4.过程位点1位点2甲CAU5’3’色CCA5’3’组GUG5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子UC二、遗传信息的翻译4.过程位点1位点2ACA5’3’甲色组精半半脯AGG5’3’第6步：直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。终止密码子无tRNA与之配对AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子UC二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译盘曲折叠盘绕聚集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各项职责。二、遗传信息的翻译模板：2、条件：mRNA原料：工具：21种游离的氨基酸ATP和酶tRNA3、原则：碱基互补配对原则A-U,U-A,C-G,G-C1、场所：细胞质的核糖体上4、概念：细胞质的核糖体上,以游离在细胞质中各种氨基酸为原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。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。问题1:意义是什么？

少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质问题2:多条肽链的氨基酸序列是否相同？

相同，因为模板相同。问题3:翻译的方向是？

由肽链短向肽链长延伸。多聚核糖体基因中的6个碱基mRNA中的3个碱基（1个密码子）多