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23

回顧review第一章：遺傳因子的發(fā)現(xiàn)第二章：基因和染色體的關(guān)系第三章：基因的本質(zhì)第四章：基因的表達(dá)人類是怎樣認(rèn)識(shí)到基因的存在的基因在哪里基因是什么基因是怎樣行使功能的基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

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(lái)的。

討論

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(guò)程，因此，在可預(yù)見(jiàn)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?；蚩梢钥刂频鞍踪|(zhì)的合成，這個(gè)過(guò)程就是基因的表達(dá)。將蘇云金桿菌抗蟲(chóng)蛋白基因（Bt抗蟲(chóng)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(chóng)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？遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

閱讀課本P64至

P65頁(yè)第二段內(nèi)容，然后回答下列問(wèn)題：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)媒介？通過(guò)RNA遺傳信息的轉(zhuǎn)錄Transcriptionofgeneticinformation1、RNA----結(jié)構(gòu)DNA和RNA的比較種類DNARNA基本單位五碳糖特有堿基共有堿基空間結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞

中的分布脫氧核糖核苷酸（4種）核糖核苷酸（4種）脫氧核糖核糖一般呈規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)多呈單鏈結(jié)構(gòu)T（胸腺嘧啶）U（尿嘧啶）A（腺嘌呤）、G（鳥(niǎo)嘌呤）、C（胞嘧啶）主要在細(xì)胞核中少量在細(xì)胞質(zhì)(線粒體、葉綠體)主要在細(xì)胞質(zhì)中少量在細(xì)胞核（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體、核糖體）嘧啶≠嘌呤→一般為RNA(也有可能是單鏈DNA)嘧啶=嘌呤→一般為雙鏈DNA(也有可能是單鏈DNA或RNA)思考：為什么RNA適于作DNA的信使？遺傳信息的轉(zhuǎn)錄Transcriptionofgeneticinformation1、RNA----種類和功能mRNA(信使RNA)功能結(jié)構(gòu)作為DNA的信使識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)特定的氨基酸與蛋白質(zhì)共同構(gòu)成核糖體單鏈三葉草形有堿基互補(bǔ)配對(duì)單鏈rRNA(核糖體RNA)tRNA

(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)

其他作用：某些病毒的遺傳物質(zhì)或催化作用的酶（端粒酶、逆轉(zhuǎn)錄酶）遺傳信息的轉(zhuǎn)錄Transcriptionofgeneticinformation為什么RNA適于作DNA的信使？①RNA由4種核糖核苷酸組成，可以攜帶遺傳信息；②RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此可以通過(guò)核孔,從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)③RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。0層膜，消耗ATPDNA如何將遺傳信息傳遞給mRNA？遺傳信息的轉(zhuǎn)錄Transcriptionofgeneticinformation2、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄模板鏈解旋配對(duì)連接釋放RNA聚合酶遺傳信息的轉(zhuǎn)錄Transcriptionofgeneticinformation2、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄遺傳信息的轉(zhuǎn)錄Transcriptionofgeneticinformation2、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄概念

堿基互補(bǔ)配對(duì)主要在細(xì)胞核（線粒體和葉綠體中也存在）原料：模板：能量：A－U、T－AG－C、C－G場(chǎng)所：條件時(shí)間：活細(xì)胞新陳代謝過(guò)程中解旋→配對(duì)→連接→釋放過(guò)程：游離的四種核糖核苷酸DNA的一條鏈(供轉(zhuǎn)錄的那一條)酶：ATP

同時(shí)具有解旋和聚合的功能邊解旋邊轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶等DNA→mRNA

遺傳信息流動(dòng)：最后mRNA釋放，DNA雙鏈恢復(fù)思考：同種生物不同細(xì)胞DNA是否相同？mRNA呢？tRNA和rRNA呢？DNA相同，mRNA種類和數(shù)量不同，tRNA和rRNA種類沒(méi)有差異在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過(guò)程叫做轉(zhuǎn)錄。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄Transcriptionofgeneticinformation2、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNA分子方向：RNA新鏈的延伸也是從5’-端到3’-端mRNA產(chǎn)物：①種類：三種RNA(mRNAtRNArRNA)②堿基數(shù)目：少于其模板鏈堿基基因的選擇性表達(dá)③堿基序列：與模板鏈互補(bǔ)，與非模板鏈基本相同④去向：通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)(穿0層膜,需能量)完成使命迅速降解意義：將遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備游離在細(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(guò)程。3、遺傳信息的翻譯概念mRNA蛋白質(zhì)核苷酸氨基酸翻譯（堿基）對(duì)應(yīng)關(guān)系多樣性原因氨基酸的數(shù)量排列順序種類堿基的數(shù)量排列順序種類決定決定決定4種21種遺傳信息的翻譯遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation討論：4種堿基如何決定21種不同的氨基酸？1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸決定4種氨基酸決定16種氨基酸氨基酸組合64種GUGCAUCGAmRNA5'3'密碼子纈氨酸密碼子組氨酸密碼子精氨酸

密碼子：mRNA上決定氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基。遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation遺傳密碼子的破譯1961年克里克實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料：T4噬菌體實(shí)驗(yàn)思路：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)的影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程：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)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：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)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：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(kāi)始，以非重疊的方式閱讀，密碼子之間沒(méi)有分隔符。1961年蛋白質(zhì)的體外合成實(shí)驗(yàn)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)實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①在每個(gè)試管中分別加入1種氨基酸；②在每個(gè)試管中加入除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液；③在每個(gè)試管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。實(shí)驗(yàn)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。遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation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實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與苯丙氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子是UUU（第一個(gè)被破譯的密碼子）。在多位科學(xué)家的不斷實(shí)驗(yàn)下，終于破譯了全部64密碼子，并編制出密碼子表。遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation密碼子（共64個(gè)）①種類起始密碼子：終止密碼子：3種,UAA、UAG、UGA2種,AUG、GUG（也編碼氨基酸）編碼氨基酸的密碼子：62種翻譯的起點(diǎn)僅為翻譯終止信號(hào)②專一性每種密碼子只對(duì)應(yīng)編碼種氨基酸(除起始密碼子)一一種氨基酸對(duì)應(yīng)種密碼子1或多③簡(jiǎn)并性④通用性：地球上幾乎所有生物共用一套密碼子。（不編碼氨基酸)遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation轉(zhuǎn)運(yùn)RNA-tRNA結(jié)構(gòu)：反密碼子“三葉草”結(jié)構(gòu)游離在細(xì)胞之中的氨基酸是如何按照模板信息有序的運(yùn)到合成蛋白質(zhì)的"生產(chǎn)線"上的呢?3’5’tRNA為單鏈，但存在局部雙鏈tRNA上與mRNA密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)相鄰的堿基對(duì)應(yīng)關(guān)系：1種tRNA只識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)種氨基酸1種氨基酸可由tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)11或多種遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation3、遺傳信息的翻譯1.原料2.模板3.運(yùn)載工具4.能量5.酶條件概念游離在細(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(guò)程。21種氨基酸mRNAtRNAATP多種酶場(chǎng)所核糖體（細(xì)胞質(zhì)）產(chǎn)物多肽鏈蛋白質(zhì)盤(pán)曲、折疊內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體組成：形成：蛋白質(zhì)+rRNA與核仁有關(guān)遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU過(guò)程UACMG

U

GHA

CCW遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU過(guò)程UACMG

U

GHA

CCW脫水縮合（肽鍵）tRNA可重復(fù)利用核糖體移動(dòng)的方向：由多肽鏈向單個(gè)氨基酸方向移動(dòng)（從左往右）遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGUUAC甲硫氨酸組氨酸G

U

G色氨酸A

CC遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸肽鍵遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸G

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G色氨酸A

CC甲硫氨酸遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸色氨酸A

CC甲硫氨酸遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU組氨酸色氨酸XXX甲硫氨酸XXX遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationAGUCCAUAAGGU甲硫氨酸組氨酸色氨酸XXXX遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation遺傳信息的轉(zhuǎn)錄Transcriptionofgeneticinformation3、遺傳信息的翻譯翻譯mRNA分子

堿基互補(bǔ)配對(duì)細(xì)胞質(zhì)的核糖體mRNAA－U、U－AG－C、C－GmRNA→蛋白質(zhì)場(chǎng)所：原則：模板：條件：

遺傳信息流動(dòng)：蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯21種游離氨基酸、ATP、酶tRNA遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation真核生物先轉(zhuǎn)錄，后翻譯DNAmRNARNA聚合酶邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核生物遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation多聚核糖體

在細(xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個(gè)快速的過(guò)程。在37℃時(shí)，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)合成肽鏈的速度約為每秒連接15個(gè)氨基酸。通常一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。遺傳信息的翻譯Translationofgeneticinformation核糖體移動(dòng)方向（翻譯方向）長(zhǎng)多肽鏈翻譯在前（從左往右）遺傳信息的翻譯TranslationofgeneticinformationDNA堿基的個(gè)數(shù)6nmRNA堿基的個(gè)數(shù)3ntRNA的個(gè)數(shù)n氨基酸的個(gè)數(shù)nDNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)時(shí)間場(chǎng)所模板原料條件原則特點(diǎn)產(chǎn)物信息傳遞細(xì)胞分裂間期主要是細(xì)胞核DNA的兩條鏈4種脫氧核苷酸解旋酶，DNA聚合酶等A-T、T-A、C-G、G-C半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制2個(gè)子代DNA分子生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程主要是細(xì)胞核基因的一條鏈4種核糖核苷酸RNA聚合酶等邊解旋邊轉(zhuǎn)錄RNA生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程細(xì)胞質(zhì)mRNA21種氨基酸t(yī)RNA、酶等多核糖體翻譯蛋白質(zhì)DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)A-U、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-C真核細(xì)胞中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較遺傳信息的翻譯Tr