4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

第四章基因的本質(zhì)第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成01問題探討

美國(guó)科幻電影《侏羅紀(jì)公園》曾轟動(dòng)一時(shí)。影片圍繞著虛構(gòu)的“侏羅紀(jì)公園”，展現(xiàn)了豐富而新奇的科學(xué)幻想：各種各樣的恐龍飛奔跳躍、相互爭(zhēng)斗，而這些復(fù)活的恐龍是科學(xué)家利用提取的恐龍DNA還原而來的。從原理上分析，利用已滅絕生物的DNA，真的能夠使它們復(fù)活嗎？

一種生物的整套DNA中儲(chǔ)存著該種生物生長(zhǎng)、發(fā)育等生命活動(dòng)所需要的全部遺傳信息。但是，從遺傳信息（DNA）到遺傳性狀（蛋白質(zhì)）的生物體，需要復(fù)雜的過程，因此復(fù)活恐龍很難做到。天高皇帝遠(yuǎn)，奈我何？01問題探討DNA核糖體輕易不出宮我看不懂皇帝的指令……信使翻譯RNA的結(jié)構(gòu)層次03基本組成元素：基本組成物質(zhì)：基本組成單位：RNA(單鏈)：C、H、O、N、P磷酸基團(tuán)、核糖、含氮堿基核糖核苷酸（4種）核苷酸鏈02RNA的結(jié)構(gòu)及分類OPCH2

OHOOHHOHHOHHH堿基

磷酸

A:腺嘌呤U:尿嘧啶C:胞嘧啶G:鳥嘌呤種類mRNAtRNArRNA名稱信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核糖體RNA功能結(jié)構(gòu)示意圖共同點(diǎn)遺傳信息傳遞的媒介轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具組成核糖體單鏈單鏈，部分堿基配對(duì)形成三葉草型結(jié)構(gòu)單鏈①都是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物②基本單位相同③都與翻譯過程有關(guān)RNA中不存在氫鍵？?的種類適于作DNA的信使的原因(1)RNA也是由基本單位——核苷酸連接而成，由核糖、磷酸、堿基(C、G、A、U)共同組成核苷酸，它也能儲(chǔ)存遺傳信息。(2)RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。(3)RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”；因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中。03遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1.定義：通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。2.場(chǎng)所：真核生物：細(xì)胞核（主要）、葉綠體和線粒體（基質(zhì)）原核生物：擬核、細(xì)胞質(zhì)3.條件：模板：

酶：

原料：

能量：

DNA分子的一條鏈RNA聚合酶4種游離的核糖核苷酸ATP4.過程：1解旋：CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'在ATP的驅(qū)動(dòng)下，RNA聚合酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。該過程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；AG

T

AC

AA

A

T

GGGUUAUUAUC2配對(duì)：游離的脫氧核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成。3'5'AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCmRNADNA3連接：在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA分子上5'3'AG

T

ACAA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核4釋放：合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋恢復(fù)TCATGATTA5'3'通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，穿過0層膜，需要消耗能量轉(zhuǎn)錄補(bǔ)充說明：ATCGAGCGAGTCTTCGTCAATCGATGACATCGGCDNAUCGCUAGCmRNAmRNADNA兩條鏈中只有一條鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄的模板鏈，模板鏈不固定。轉(zhuǎn)錄以基因?yàn)閱挝?，作為模板的只是DNA鏈中的基因片段；基因1基因2a鏈b鏈說明：一個(gè)DNA轉(zhuǎn)錄出的mRNA不完全相同部分解旋DNA雙鏈片段a鏈b鏈CGAACCTCACGC信使RNA比較mRNA和b鏈，以及mRNA和a鏈的堿基序列的差異。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG與模板鏈：堿基互補(bǔ)配對(duì)與非模板鏈：堿基序列基本相同（T變成U）3.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA的堿基序列與其模板鏈的堿基序列有何異同點(diǎn)？與DNA的另外一條鏈的堿基序列有何異同點(diǎn)？04遺傳信息的翻譯1.定義：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程，稱為遺傳信息的翻譯。DNA攜帶的遺傳信息mRNA攜帶的遺傳信息蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯堿基排序堿基排序氨基酸排序04遺傳信息的翻譯mRNA：堿基的數(shù)量排列順序種類蛋白質(zhì)：氨基酸的數(shù)量排列順序種類決定決定決定討論：4種堿基怎么決定蛋白質(zhì)的21種氨基酸？1個(gè)堿基決定1種氨基酸就只能決定

種，即

2個(gè)堿基決定1種氨基酸就只能決定

種，即

3個(gè)堿基決定1種氨基酸就只能決定

種，即

44種21種411642644304遺傳信息的翻譯2.密碼子：mRNA

上

3

個(gè)相鄰的堿基決定

1

個(gè)氨基酸，每

3

個(gè)這樣的堿基叫作1

個(gè)密碼子。mRNA5'3'GUGGAACCU密碼子密碼子密碼子密碼子認(rèn)讀是從mRNA的5'→3'，相鄰的密碼子無間隔、不重疊。纈氨酸組氨酸精氨酸苯丙氨酸第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸絲氨酸終止終止、硒代半胱氨酸A亮氨酸絲氨酸終止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸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異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸U異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸C異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）蘇氨酸賴氨酸精氨酸GG纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A纈氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

第1個(gè)堿基第2個(gè)堿基

第3個(gè)堿基密碼子

UUUUUU

AGGAGG苯丙氨酸精氨酸第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸絲氨酸終止終止、硒代半胱氨酸A亮氨酸絲氨酸終止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸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異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸U異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸C異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）蘇氨酸賴氨酸精氨酸GG纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A纈氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

終止密碼子：

、

、

種類

起始密碼子：

（甲硫氨酸）、（

種）

_____（纈氨酸、甲硫氨酸）

編碼氨基酸的密碼子______64UAAUGA（硒代半胱氨酸）UAGAUGGUG62特殊密碼子說明：①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時(shí)它編碼甲硫氨酸。絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子。地球上幾乎所有的生物都共用同一套密碼子。討論1：你認(rèn)為密碼子的簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存和發(fā)展有什么意義？討論2：根據(jù)密碼子的通用性這一事實(shí)，你能想到什么？①增強(qiáng)密碼子的容錯(cuò)性。當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸；②提高使用頻率。當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。說明當(dāng)今生物可能有著共同的起源。一種密碼子決定一種氨基酸。1.密碼子的專一性分析密碼子的特性思考·討論3.tRNA(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)：①形態(tài)：②功能特點(diǎn)：③反密碼子RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。（tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。氨基酸可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)）mRNA5'3'ACU反密碼子密碼子位于tRNA上，其實(shí)質(zhì)是與密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)相鄰的堿基。核糖體核糖體核糖體

U

AU

C

Gu

C

U

G

G

G

A

U

A

C

U

A

C

C

G

u

G

G

A

C

U

GUAGAAUACAGUCACCGGAUmRNA脫水縮合肽鍵04遺傳信息的翻譯5.場(chǎng)所：6.條件：7.結(jié)果：核糖體能量：

酶：模板：原料：原則：ATP肽酰轉(zhuǎn)移酶（連接肽鍵）mRNA21種游離氨基酸

堿基互補(bǔ)配對(duì)A－U、U－AG－C、C－G多肽鏈8.特征：（1）如何快速高效地進(jìn)行翻譯呢？一個(gè)mRNA分子上結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈合成。（2）以同一模板合成的多條肽鏈的氨基酸序列是否相同？相同，因?yàn)槠淠０逑嗤?）翻譯合成的肽鏈就具有相應(yīng)的功能嗎？不具有，還需要進(jìn)一步加工。mRNA核糖體8.特征：（4）真、原核細(xì)胞基因的表達(dá)有什么區(qū)別？真核細(xì)胞中先轉(zhuǎn)錄后翻譯，原核細(xì)胞中邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯拓展例：如mRNA上有n個(gè)堿基，轉(zhuǎn)錄時(shí)產(chǎn)生它的基因片段中至少有________個(gè)堿基，該mRNA指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)中至多有________個(gè)氨基酸。DNA堿基總數(shù)：mRNA堿基數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=6：3：12nn/3注意：無特別說明，不考慮終止密碼計(jì)算中“最多”和“最少”的分析①翻譯時(shí)，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準(zhǔn)確地說，mRNA的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。②基因或DNA上的堿基數(shù)目比對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。某個(gè)多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778，氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為110，若考慮終止密碼子，則控制該多肽合成的基因的長(zhǎng)度至少是()A．75對(duì)堿基 B．78對(duì)堿基C．90對(duì)堿基 D．93對(duì)堿基D05中心法則中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA中心法則的完善：1965年，科學(xué)家在RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，它能對(duì)RNA進(jìn)行復(fù)制。1970年，在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNA復(fù)制RNA逆轉(zhuǎn)錄中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）生物種類遺傳信息的傳遞過程以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物原核生物真核生物DNA病毒以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物一般RNA