202X_202X學年高中生物第4章第1節(jié)基因指導蛋白質的合成課件新人教版必修2

1、第1 1節(jié)基因指導蛋白質的合成1.概述遺傳信息的轉錄和翻譯。2.列表比較轉錄和翻譯的異同。3.運用數(shù)學方法,分析堿基與氨基酸的對應關系。一二一、遺傳信息的轉錄1.DNA和RNA的區(qū)別一二2.DNA的遺傳信息傳遞給mRNA轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程。轉錄的過程如下:第一步,DNA雙鏈解開,堿基暴露出來;第二步,游離的核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基碰撞,當核糖核苷酸與DNA的堿基互補時,兩者以氫鍵結合;第三步,新結合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上;第四步,合成的mRNA從DNA鏈上釋放,而后,DNA雙鏈恢復。一二二、遺傳信息的翻譯1.翻譯的定義和實質mRNA合成

2、以后,就通過核孔進入細胞質中。游離在細胞質中的各種氨基酸,就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質,這一過程叫做翻譯。其實質是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質的氨基酸序列。2.翻譯的過程第一步,mRNA進入細胞質,與核糖體結合,結合部位會形成2個tRNA的結合位點,攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與堿基AUG互補配對,進入位點1。第二步,攜帶另一種氨基酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。第三步,甲硫氨酸通過與另一種氨基酸形成肽鍵而轉移到位點2上的tRNA上。一二第四步,核糖體讀取下一個密碼子,原占據(jù)位點1的tRNA離開核糖體,占據(jù)位點2的tRNA進入位點1,一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入

3、位點2,繼續(xù)肽鏈的合成。重復步驟二、三、四,直至核糖體讀取mRNA 的終止密碼后,合成才停止。肽鏈合成后,被運送到各自的“崗位”,盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子,承擔各項職責。生命現(xiàn)象豐富多彩,是什么物質直接體現(xiàn)生命現(xiàn)象?又是由什么物質來決定這些生命現(xiàn)象的體現(xiàn)?提示:蛋白質是一切生命現(xiàn)象的承擔者。蛋白質的合成是由遺傳物質控制的。一二三四五一、DNA復制、轉錄、翻譯的區(qū)別一二三四五二、遺傳信息的轉錄、翻譯1.轉錄(1)DNA解旋:不是整個DNA雙螺旋完全解開,而是以基因為單位的某段DNA雙鏈解開。(2)模板:DNA雙鏈中的一條,另一條不作為模板。(3)完成轉錄的其他條件:RNA聚合

4、酶、游離的核糖核苷酸和ATP。(4)轉錄成的mRNA與相應的DNA雙鏈的關系mRNA的堿基序列與作為模板的DNA單鏈上的堿基序列是互補配對關系;與DNA雙鏈間堿基互補配對不同,RNA鏈中與DNA鏈的A配對的是U,不是T。mRNA的堿基序列與DNA非模板鏈的堿基序列基本相同,只是對應DNA鏈上T的位置,在RNA鏈上是U。一二三四五2.翻譯(1)核糖體與mRNA的結合部位有兩個tRNA結合位點。(2)參與翻譯的密碼子可分為三類起始密碼子:AUG、GUG,此類密碼子也編碼氨基酸。終止密碼子:UAA、UGA、UAG,此類密碼子不編碼氨基酸,只起終止信號的作用。其他密碼子:共59個,只起編碼氨基酸的作用

5、。(3)tRNA:氨基酸的運載工具,像三葉草的葉形,其上有反密碼子。(4)一個mRNA分子上可同時結合多個核糖體,合成多條肽鏈。一二三四五三、遺傳信息、密碼子和反密碼子的關系遺傳信息通常指基因中控制遺傳性狀的堿基的排列順序,而密碼子則是由基因轉錄的mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰堿基,反密碼子則是與mRNA上的密碼子互補的tRNA一端的3個堿基。它們之間的關系可表示為:一二三四五特別提醒(1)一種密碼子只對應一種氨基酸,但一種氨基酸可能由不止一種密碼子決定(密碼子的簡并性)。(2)一種tRNA只能轉運一種氨基酸,但一種氨基酸可能由不止一種tRNA轉運。一二三四五四、基因指導蛋白質的合成1.轉

6、錄RNA是以DNA的一條鏈為模板合成的,這一過程稱為轉錄(如下圖)。特別提醒轉錄過程中,堿基配對時是U(不是T)與模板鏈上的A配對。一二三四五2.翻譯游離在細胞質中的各種氨基酸,以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程(如下圖)。一二三四五(1)堿基配對雙方是mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子,堿基互補配對的方式是GC、CG、AU、UA,故不能出現(xiàn)T。(2)一個核糖體與mRNA的結合部位形成2個tRNA的結合位點。(3)翻譯起點:起始密碼子決定的是甲硫氨酸或纈氨酸。翻譯終點:識別到終止密碼子(不決定氨基酸)翻譯停止。(4)翻譯進程:核糖體沿著mRNA移動,讀取下一個密碼子,但

7、mRNA不移動。一二三四五3.tRNA的結構示意圖(1)結構:由一條鏈折疊成三葉草狀。(2)位點:氨基酸結合位點和反密碼子位點。(3)種類:61種。(4)單鏈結構,但有配對區(qū)域,不出現(xiàn)“T”堿基。特別提醒tRNA有很多堿基,不是3個,只是構成反密碼子的堿基是3個。一二三四五4.mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關系(1)數(shù)量關系:一個mRNA可同時結合多個核糖體。(2)意義:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質。(3)方向:從左向右(見下圖),判斷依據(jù)是多肽鏈的長短,肽鏈長的對應的核糖體與mRNA結合得早。(4)結果:合成的僅是多肽鏈,要形成有功能的蛋白質還需要運送至內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體等結

8、構中進一步加工。一個mRNA分子上結合多個核糖體,同時合成多條肽鏈 一二三四五五、基因中的堿基、RNA中的堿基和蛋白質中氨基酸的數(shù)量關系1.轉錄時,組成基因的兩條鏈只有一條鏈具有轉錄功能,稱模板鏈或反義鏈,另一條鏈則不能轉錄。因此,初始轉錄形成的RNA分子中的堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。在轉錄時,基因模板鏈中(A+T)或(G+C)的數(shù)目與RNA分子中(U+A)或(C+G)的數(shù)目相等。2.翻譯過程中,mRNA中每三個連續(xù)的堿基決定一個氨基酸,所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質分子中的氨基酸數(shù)目理論上是mRNA的堿基數(shù)目的1/3(不考慮終止密碼子)。一二三四五總之,在轉錄和翻譯過程中(僅考慮基因中編碼氨

9、基酸的堿基序列),基因中的堿基數(shù)(指雙鏈)、RNA分子中的堿基數(shù)、蛋白質分子中的氨基酸數(shù)之比為6 3 1。參考下面圖解:題型一題型二題型三題型一 DNA與RNA的比較【例1】 甲(ATGG)是一種單鏈DNA片段,乙是該片段的轉錄產(chǎn)物,丙(APPP)是轉錄過程中的一種底物。下列敘述錯誤的是()A.甲、乙、丙的組分中均有糖 B.甲、乙共由6種核苷酸組成C.丙可作為細胞內(nèi)的直接能源物質D.乙的水解產(chǎn)物中含有丙解析:甲是單鏈DNA,乙是RNA,丙是ATP,三者都含有五碳糖,其中DNA中含脫氧核糖,RNA和ATP中含有核糖,A項正確。甲為ATGG,含有3種核苷酸,其轉錄出的RNA為UACC,也含有3種核

10、苷酸,因此甲、乙共含有6種核苷酸,B項正確。ATP可以通過斷裂遠離腺苷的高能磷酸鍵釋放能量,供生命活動利用,是直接的能源物質,C項正確。乙的水解產(chǎn)物為3種核苷酸,不含有ATP,D項錯誤。答案:D題型一題型二題型三反思領悟構成DNA和RNA的單體各有四種,DNA的單體是四種脫氧核苷酸,其中五碳糖是脫氧核糖;RNA的單體是四種核糖核苷酸,其中五碳糖是核糖。組成核酸的核苷酸共有8種。但具體到某一核酸片段時,應根據(jù)實際情況進行分析。題型一題型二題型三題型二 遺傳信息的翻譯【例2】 右上圖表示人體胰島細胞中發(fā)生的某一生理過程,下列敘述正確的是()A.該過程是翻譯,所需的原料是核苷酸B.該過程合成的產(chǎn)物一

11、定是酶或激素C.有多少個密碼子就有多少個反密碼子與之對應D.該過程中有水產(chǎn)生題型一題型二題型三解析:圖示為翻譯過程,所需的原料為氨基酸;翻譯合成的產(chǎn)物是蛋白質,但不一定是酶或激素;在64種密碼子中有3種終止密碼子,不編碼任何氨基酸,沒有反密碼子與之對應;翻譯過程的實質是氨基酸在核糖體上發(fā)生的脫水縮合。答案:D反思領悟密碼子只位于mRNA上,反密碼子位于tRNA上,遺傳信息位于DNA上。題型一題型二題型三題型三 DNA的復制與轉錄【例3】 下列有關真核細胞DNA復制和轉錄這兩種過程的敘述,錯誤的是()A.兩種過程都可在細胞核中發(fā)生B.兩種過程都有酶參與反應C.兩種過程都以脫氧核糖核苷酸為原料D.兩種過程都以DNA為模板解析:DNA復制以脫氧核糖核苷酸為原料,轉錄以核糖核苷酸為原料。轉錄的模板是DNA的一條鏈,復制的模板是DNA的兩條鏈。答案:C題型一題型二題型三反思領悟DNA復制和轉錄主要在細胞核中進行,其次還可以在細胞質中的葉綠體和線粒體中進行。DNA復制以DNA的兩條鏈作模板,所需要的酶是解旋酶、DNA聚合酶,DNA的轉錄是以DNA的一條鏈為模板,所需要的酶是RNA聚合酶。探究方法能力展示探究基因相對分子質量與蛋白質相對分子質量的關系蛋白質是在基因的控制下,通