【生物】基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

一種生物的整套DNA中儲存著該種生物生長、發(fā)育等生命活動所需的全部遺傳信息，即構(gòu)建生物體的藍(lán)圖。從DNA到具有各種性狀的生物體，需要通過極其復(fù)雜的基因表達(dá)及其調(diào)控過程才能實現(xiàn)。電影《侏羅紀(jì)公園》課本P644.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第四章基因的表達(dá)蛋白質(zhì)是生命活動的主要

者性狀的形成離不開

(特別是酶)的作用______控制生物體的性狀基因

蛋白質(zhì)

來

性狀！承擔(dān)蛋白質(zhì)基因通過指導(dǎo)的合成控制⑥①②③④分泌蛋白的合成過程：⑤生物必修1P52思考1：位于細(xì)胞核的基因如何控制細(xì)胞質(zhì)核糖體進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成？DNA（基因）蛋白質(zhì)？細(xì)胞質(zhì)核糖體基因細(xì)胞核（主要）RNA思考2：RNA為何適于作為DNA的信使？基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段染色體是DNA的主要載體染色體在細(xì)胞核中種類DNARNA全稱基本單位組成部分堿基磷酸五碳糖空間結(jié)構(gòu)分布（真核細(xì)胞）特有：T特有：U共有：A、G、C都有磷酸脫氧核糖核糖脫氧核糖核酸核糖核酸脫氧核苷酸核糖核苷酸多為規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu)多為單鏈細(xì)胞核（主要）線粒體、葉綠體細(xì)胞質(zhì)（主要）1、DNA和RNA的主要區(qū)別生物必修1P35①它也是由基本單位——核苷酸連接而成，由核糖、磷酸、堿基(C、G、A、U(尿嘧啶))共同組成核苷酸，它也能儲存遺傳信息。②在RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對原則”，但由于RNA中沒有T，DNA中沒有U，所以當(dāng)RNA與DNA有關(guān)系時，U與A配對。③RNA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。RNA適于作DNA的信使的原因④RNA完成使命后易迅速降解，保證生命活動的正常進(jìn)行。課本P64、65種類mRNAtRNArRNA名稱信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核糖體RNA功能結(jié)構(gòu)示意圖共同點傳遞遺傳信息；蛋白質(zhì)合成的模板識別并轉(zhuǎn)運(yùn)特定氨基酸組成核糖體單鏈單鏈，部分堿基配對形成三葉草型結(jié)構(gòu)單鏈①都是轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物；②基本單位相同；③都與翻譯過程有關(guān)。2、RNA的種類、結(jié)構(gòu)及功能少數(shù)RNA還具有催化作用，有的作為少量病毒的遺傳物質(zhì)課本P65RNA是在

中，通過

以

為模板合成的，這一過程叫做轉(zhuǎn)錄。1）概念：3）時間：2）場所：4）產(chǎn)物：細(xì)胞核RNA聚合酶DNA的一條鏈個體生長發(fā)育的整個過程（幾乎所有活細(xì)胞中）主要在

中細(xì)胞核*實際上，DNA在哪里，轉(zhuǎn)錄就在哪里發(fā)生RNA（三種RNA都是）3、轉(zhuǎn)錄課本P654、轉(zhuǎn)錄的基本過程課本P652024/4/155.過程（以mRNA的合成過程為例）解旋→配對→連接→釋放課本P65①解旋第1步：DNA雙鏈解開（

的催化），

暴露出來；RNA聚合酶堿基該過程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；課本P65②配對第2步：游離的

與

上的堿基互補(bǔ)配對，在

的作用下開始mRNA的合成；核糖核苷酸DNA模板鏈RNA聚合酶課本P65③連接第3步：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上（

的催化形成

）RNA聚合酶磷酸二酯鍵課本P65④釋放第4步：合成的

從

上釋放，而后DNA

。mRNADNA鏈雙螺旋恢復(fù)課本P656.條件①模板：②原料：③能量：④酶：DNA的一條鏈游離的4種核糖核苷酸ATPRNA聚合酶（打開氫鍵、形成磷酸二酯鍵）7.意義：遺傳信息從DNA傳遞到RNA上，為翻譯做準(zhǔn)備8.原則：堿基互補(bǔ)配對原則A-___G-___C-___T-___UCGA9.特點：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄10.轉(zhuǎn)錄方向：RNA新鏈的延伸從5'-端到3'-端

RNA與模板鏈反向連接，與RNA聚合酶的運(yùn)動方向相同課本P65注意：1.轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個DNA，是轉(zhuǎn)錄基因，不同種類的細(xì)胞，由于基因的選擇性表達(dá)，mRNA的種類和數(shù)量不同，但tRNA和rRNA的種類沒有差異。2.細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄形成的RNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，穿過0層膜，需要能量。課本P6511.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的比較DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時間場所解旋模板原料酶配對方式特點方向產(chǎn)物意義細(xì)胞分裂間期生長發(fā)育過程完全解旋只解有遺傳效應(yīng)片段（基因）DNA的兩條鏈均為模板DNA的一條鏈上某片段四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸解旋酶、

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半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄2個子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備主要在細(xì)胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體、質(zhì)粒新鏈從5'-端→3'-端延伸課本P65、66思考·討論1、轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？2、與DNA復(fù)制相比，轉(zhuǎn)錄所需要的原料和酶各有什么不同？轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制都需要模板、能量、遵循堿基互補(bǔ)配對原則等等。其中，堿基互補(bǔ)配對原則能夠保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性。DNA復(fù)制需要的原料是4種游離的脫氧核苷酸，需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；轉(zhuǎn)錄所需要的原料是4種游離的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。課本P66遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程★寫出以b鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的mRNA堿基序列★寫出b鏈對應(yīng)的a鏈的堿基序列DNA雙鏈片段a鏈GCTTGGAGTGCGb鏈CGAACCTCACGCmRNAGCUUGGAGUCCG3、轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？1.遺傳信息轉(zhuǎn)錄時，作為模板的是（

）A.rRNA B.DNA C.mRNA D.tRNA2.一個DNA分子可以轉(zhuǎn)錄出多少種、多少個mRNA（）A．一種、一個 B．一種、多個C．多種、多個 D．無法確定BC練習(xí)3.如圖為真核生物細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄過程的示意圖，下列說法正確的是（

）A．①鏈的堿基A與②鏈的堿基T互補(bǔ)配對B．②是以4種核糖核苷酸為原料合成的C．若③表示酶分子，則它的名稱是DNA聚合酶D．②的右側(cè)端為3'-端B4.如圖表示根據(jù)甲鏈合成乙鏈的過程，甲、乙是核苷酸長鏈，①是催化該過程的酶，②、③是核苷酸之間的化學(xué)鍵，④是合成原料。下列敘述正確的是（）A．①是DNA聚合酶，具有解開DNA雙螺旋的作用B．②是磷酸二酯鍵，③是氫鍵C．④是由胞嘧啶、核糖、磷酸結(jié)合而成的D．甲乙鏈會螺旋形成新的大分子C

mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，開始它新的歷程——翻譯。二、遺傳信息的翻譯過程核DNA的遺傳信息mRNA的遺傳信息細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯課本P66定義：原料：

.21種氨基酸場所：

.細(xì)胞質(zhì)中的核糖體模板：

.產(chǎn)物：

.mRNA蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中，游離的各種氨基酸，以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。思考：mRNA的4種堿基如何決定組成蛋白質(zhì)的21種氨基酸？實質(zhì)：mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列二、遺傳信息的翻譯過程課本P66ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸ACUGACUG

氨基酸若1個堿基決定一個氨基酸，能決定

種氨基酸若2個堿基決定一個氨基酸，能決定

種氨基酸若3個堿基決定一個氨基酸，能決定

種氨基酸（一）堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系442＝16

43＝64課本P66遺傳密碼子的破譯實驗結(jié)論：1961年克里克實驗T4噬菌體研究其中某個基因的堿基增加或減少對其編碼蛋白質(zhì)的影響增加或刪除1個/2個/3個堿基，觀察是否能正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)①增加或刪除1個/2個堿基，無法正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)；②增加或刪除3個堿基，可以正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸。遺傳密碼從一個固定的起點開始，以非重疊的方式閱讀，密碼子之間沒有分隔符。實驗材料：實驗思路：實驗過程：實驗結(jié)果：課本P70科學(xué)家：尼倫伯格、馬太實驗技術(shù)：蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)實驗過程：①在每個試管中分別加入1種氨基酸；②在每個試管中加入除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液；③在每個試管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。1961年蛋白質(zhì)的體外合成實驗遺傳密碼子的破譯除去DNA和mRNA的細(xì)胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸肽鏈與苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子是UUU（第一個被破譯的密碼子）。實驗結(jié)果：加入苯丙氨酸的試管中，出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。實驗結(jié)論：課本P701.定義：密碼子密碼子密碼子（二）密碼子mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基2.識別：5’3’從mRNA上5'-端開始閱讀UCAUGAUUACmRNA位置亮氨酸天冬氨酸異亮氨酸課本P66第一個堿基第二個堿基第三個堿基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提示：正常情況下UGA是終止密碼子(不編碼氨基酸)，特殊情況下編碼硒代半胱氨酸。原核生物可使用GUG作為起始密碼子，此時編碼的是甲硫氨酸。21種氨基酸的密碼子表課本P67

原核生物可以有2種——

（編碼

）和

（編碼

，如果該密碼子不作為起始密碼子時，其編碼

）問題：1.一共有多少種密碼子？2.終止密碼子有多少種？終止密碼子編碼氨基酸嗎？編碼氨基酸的密碼子有多少種？3.真核生物的起始密碼子是哪一個？

共64種密碼子4.種類：共2種起始密碼子真核生物只有1種——

，編碼

；AUG甲硫氨酸AUG甲硫氨酸GUG甲硫氨酸纈氨酸

一般情況下3種終止密碼子（UAA、UAG、UGA）不決定氨基酸，決定氨基酸的密碼子61種；特殊情況下UGA可以編碼硒代半胱氨酸，決定氨基酸的密碼子62種。課本P67①專一性②簡并性地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子5.特點：（思考討論）一種密碼子只決定一種氨基酸，一種氨基酸可由一種或多種密碼子決定③通用性課本P67游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸怎樣運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上去的5’3’經(jīng)過折疊，tRNA呈

形；一端是攜帶氨基酸的部位，游離的基團(tuán)為-OH，是此單鏈RNA的

；一端有3個相鄰的堿基，可以與

上的密碼子堿基互補(bǔ)配對，叫做

；三葉草3'-端mRNA反密碼子（三）氨基酸的“搬運(yùn)工”——tRNA注意：tRNA上反密碼子所含的堿基有3個，但整個tRNA上不止3個堿基，且tRNA分子中含有氫鍵。課本P67①每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)

種氨基酸；而一種氨基酸可由

種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)；一一或多（四）tRNA和反密碼子②決定氨基酸的密碼子有61或62種，所以反密碼子有

；tRNA有

。61或62種61或62種1.一個tRNA只有三個堿基

（

）2.RNA通常都是單鏈，因此不存在堿基對

（

）3.一個tRNA分子只有一個反密碼子（

）4.因為tRNA只有一個3'-端和5'-端，所以即使tRNA有部分片段互補(bǔ)配對形成堿基對，tRNA依然是單鏈構(gòu)成的。

（

）××√√練習(xí)5.密碼子和反密碼子（1）屬于密碼子的是

(填序號)，位于[④]

(填名稱)上，其實質(zhì)是決定一個氨基酸的

的堿基。（2）屬于反密碼子的是

(填序號)，位于[③]

(填名稱)上，其實質(zhì)是與

發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的3個相鄰的堿基。（3）此tRNA攜帶的氨基酸是

。②mRNA3個相鄰①tRNA密碼子天冬酰胺AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第1步：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補(bǔ)配對進(jìn)入位點1。甲CAU組GUG第2步：攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方法進(jìn)入位點2。位點1位點23’5’（五）翻譯的過程課本P68AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第3步：通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點2的tRNA上。甲組脫水縮合，形成肽鍵CAUGUG位點1位點23’5’課本P68AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第4步：核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個密碼子。色CCA組甲CAUGUG位點1位點2位點1位點23’5’課本P68直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼，合成才告終止。甲組色精半半脯終止密碼子AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’課本P68肽鏈合成后，就從

上脫離，通常經(jīng)過一系列步驟，

成

的蛋白質(zhì)分子。核糖體與mRNA的復(fù)合物盤曲折疊具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能課本P68小結(jié)：場所：產(chǎn)物：模板：原料：條件：細(xì)胞質(zhì)（核糖體）mRNA蛋白質(zhì)氨基酸ATP、酶、tRNA堿基互補(bǔ)配對：G－C、C－G、U－A、A－U遺傳信息流動：mRNA蛋白質(zhì)（1）數(shù)量關(guān)系（2）意義（3）翻譯的方向（即核糖體移動的方向）一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合

個核糖體，同時進(jìn)行

條相同肽鏈的合成。多多少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)由肽鏈_____→肽鏈_____的方向進(jìn)行短長（從左到右）mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系課本P69現(xiàn)學(xué)現(xiàn)練：由下圖判斷翻譯的方向（從左到右）（從右到左）先轉(zhuǎn)錄后翻譯邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯為什么會是這樣呢？原核生物沒有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯可以發(fā)生在同一空間內(nèi)，所以可以邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。真核細(xì)胞和原核細(xì)胞遺傳信息表達(dá)的區(qū)別真核細(xì)胞原核細(xì)胞GCACGTGCA模板鏈丙氨酸DNA（基因片段）mRNA氨基酸DNA堿基數(shù)目mRNA堿基數(shù)目氨基酸數(shù)目：：拓展：基因表達(dá)的計算6:3:1例：一條多肽鏈上有氨基酸300個，則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA分子和轉(zhuǎn)錄信使RNA的DNA分子至少要有堿基多少個（）

A.300；600B.900；1800C.900；900D.600；900BDNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯

場所模板原料產(chǎn)物遺傳信息傳遞方向轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較游離的脫氧核苷酸游離的核糖核苷酸游離的氨基酸DNAmRNA蛋白質(zhì)DNA→DNADNA→mRNA親代DNA的兩條鏈DNA的一條鏈（模板鏈）mRNARNA基因轉(zhuǎn)錄細(xì)胞核蛋白質(zhì)翻譯細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)mRNA→蛋白質(zhì)真核細(xì)胞中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯