【課件】基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

提問：1、遺傳信息蘊(yùn)藏在哪里？基因的概念？DNA的多樣性和特異性如何體現(xiàn)？2、證明DNA是主要遺傳物質(zhì)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)？3、DNA復(fù)制過程及特點(diǎn)？將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因（Bt抗蟲蛋白基因）轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出的棉花植株會(huì)產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白，轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)！為什么會(huì)這樣？

基因可以控制蛋白質(zhì)的合成，這個(gè)過程就是基因的表達(dá)。第四章基因的表達(dá)第1節(jié)

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成【提示】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)所需的全部遺傳信息，也可以說是構(gòu)建生物體的藍(lán)圖。但是，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)及調(diào)控過程才能實(shí)現(xiàn)。因此，在可預(yù)見的將來(lái)，利用DNA來(lái)使滅絕的生物復(fù)活仍是難以做到的。思考：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)胞核細(xì)胞質(zhì)DNA(基因)蛋白質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)RNA基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成？能直接指導(dǎo)嗎？基因(DNA)的分布：主要存在于細(xì)胞核（真核生物）中；擬核（原核生物）蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所：核糖體（細(xì)胞質(zhì)）DNA(基因)細(xì)胞核DNA(基因)蛋白質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)RNA轉(zhuǎn)錄翻譯一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

RNA的種類信使RNA：遺傳信息傳遞的媒介。核糖體RNA：

核糖體的組成成分。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA：

識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。為什么RNA適合做DNA的信使呢？（1）RNA的分子組成與DNA相似，使得RNA具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能（2）RNA一般為單鏈，比DNA短，能通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄堿基UA一條鏈核糖核苷酸RNA聚合酶mRNADNA雙螺旋通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄過程一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（1）轉(zhuǎn)錄概念：在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。（2）轉(zhuǎn)錄過程一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（3）轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所：（4）轉(zhuǎn)錄的條件：模板：DNA的一條鏈原料：4種游離的核糖核苷酸能量：ATP酶：RNA聚合酶（5）轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物：（6）轉(zhuǎn)錄的原則：細(xì)胞核（主要場(chǎng)所），線粒體，葉綠體RNA（mRNA,tRNA,rRNA）堿基互補(bǔ)配對(duì)思考·討論·遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程1、轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對(duì)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、都需要ATP提供能量、都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則等等。其中，堿基互補(bǔ)配對(duì)原則能夠保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性。

DNA復(fù)制所需要的原料是4種游離的脫氧核苷酸，所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。如果DNA一條鏈的堿基序列如下：

5’—ACGGATCTA—3’3.寫出與它互補(bǔ)的另一條鏈的堿基序列。練習(xí)：

3’—TGCCTAGAT—5’4.寫出以它作為模板轉(zhuǎn)錄成的mRNA的堿基序列。

3’—UGCCUAGAU—5’4.轉(zhuǎn)錄是轉(zhuǎn)錄整個(gè)DNA么？3.轉(zhuǎn)錄時(shí)，DNA鏈完全解開么？DNA的兩條鏈都可作為模板鏈么？邊解旋邊轉(zhuǎn)錄;

轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個(gè)DNA，轉(zhuǎn)錄以基因?yàn)閱挝贿M(jìn)行。2023/2/3mRNA如何將信息翻譯成蛋白質(zhì)？二、遺傳信息的翻譯翻譯：

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序列的蛋白質(zhì)，這一過程叫作翻譯。4種堿基蛋白質(zhì)的21種氨基酸決定？密碼子：mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基mRNA密碼子密碼子密碼子一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄2、密碼子(1)密碼子種類：氨基酸種類：(2)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。64種21種翻譯通常是從mRNA上的起始密碼子開始到終止密碼子結(jié)束①專一性②簡(jiǎn)并性地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子(3)密碼子的特點(diǎn)：（P67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通用性思考·討論·分析密碼子的特點(diǎn)1、你認(rèn)為密碼子的簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？2、幾乎所有的生物體都共用上述密碼子。根據(jù)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）密碼子的使用頻率。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?；蛘f明生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。3.氨基酸的“搬運(yùn)工”——tRNA5’3’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_____，是此單鏈RNA的_____；一端有3個(gè)相鄰的堿基，可以與_____上的______互補(bǔ)配對(duì)，叫做________；三葉草-OH3’-端mRNA密碼子反密碼子(2)功能特點(diǎn)：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸一種氨基酸能被一種或多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn).④反密碼子共有61種或62種，與決定氨基酸的密碼子一一對(duì)應(yīng)。一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)判斷：一個(gè)tRNA只有三個(gè)堿基

（

）RNA通常都是單鏈，因此不存在堿基對(duì)

（

）一個(gè)tRNA分子只有一個(gè)反密碼子（

）因?yàn)閠RNA只有一個(gè)3’-端和5’-端，所以即使tRNA有部分片段互補(bǔ)配對(duì)形成堿基對(duì)，tRNA依然是單鏈構(gòu)成的。

（

）××√√注意：tRNA上反密碼子所含的堿基有3個(gè)，但整個(gè)tRNA上不止3個(gè)堿基，且tRNA分子中含有氫鍵。二、遺傳信息的翻譯4.翻譯過程二、遺傳信息的翻譯二、遺傳信息的翻譯5.翻譯場(chǎng)所：6.翻譯的條件：模板：mRNA原料：21種游離的氨基酸能量：ATP酶

7.原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)8.產(chǎn)物：多肽核糖體二、遺傳信息的翻譯9.翻譯是一個(gè)高效的過程（1）數(shù)量關(guān)系（2）意義（3）翻譯的方向（即核糖體移動(dòng)的方向）一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合___個(gè)核糖體，同時(shí)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(zhǎng)（從左到右）多聚核糖體現(xiàn)象現(xiàn)學(xué)現(xiàn)練：由下圖判斷翻譯的方向（從左到右）（從右到左）三、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯的比較項(xiàng)目復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所條件模板原料能量酶產(chǎn)物原則細(xì)胞核（主要場(chǎng)所），線粒體，葉綠體細(xì)胞核（主要場(chǎng)所），線粒體，葉綠體細(xì)胞核（主要場(chǎng)所），線粒體，葉綠體DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA4種游離的脫氧核苷酸4種游離的核糖核苷酸20種游離的氨基酸ATPATPATPDNA解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的酶DNARNA多肽堿基互補(bǔ)配對(duì)A－TT－AG－CC－G堿基互補(bǔ)配對(duì)A－UT－AG－CC－G堿基互補(bǔ)配對(duì)

A－UU－AG－CC－G9．真核細(xì)胞和原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和翻譯的時(shí)間地點(diǎn)區(qū)別真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中，翻譯發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，在空間和時(shí)間上被分隔開進(jìn)行原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯沒有分隔，可以同時(shí)進(jìn)行，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯四、中心法則及補(bǔ)充

中心法則(克里克)：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以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。以DNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制RNA蛋白質(zhì)翻譯以RNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯RNA逆轉(zhuǎn)錄四、中心法則及補(bǔ)充生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。(1)DNA、RNA是信息的載體。(2)蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物。(3)ATP為信息的流動(dòng)提供能量五、課堂小結(jié)遺傳密碼子的破譯實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1961年克里克實(shí)驗(yàn)T4噬菌體研究其中某個(gè)基因的堿基增加或減少對(duì)其編碼蛋白質(zhì)的影響增加或刪除1個(gè)/2個(gè)/3個(gè)堿基，觀察是否能正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)①增加或刪除1個(gè)/2個(gè)堿基，無(wú)法正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)；②增加或刪除3個(gè)堿基，可以正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸。遺傳密碼從一個(gè)固定的起點(diǎn)開始，以非重疊的方式閱讀，密碼子之間沒有分隔符。實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)思路：實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：遺傳密碼子的破譯科學(xué)家：尼倫伯格、馬太實(shí)驗(yàn)技術(shù)：蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)