【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

溫故而知新1.DNA的基本單位：__________,其單位由

、

、________組成；2.真核生物中，DNA復(fù)制的主要場(chǎng)所在________；

模板：___________3.DNA復(fù)制需要

原料：

酶：____________________________

能量4.基因通常是____________的DNA片段。

脫氧核苷酸細(xì)胞核堿基脫氧核糖DNA雙鏈解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶有遺傳效應(yīng)磷酸4種游離的脫氧核苷酸基因是如何起作用？ATP4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成-遺傳信息的轉(zhuǎn)錄正在合成的肽鏈核糖體mRNA遺傳信息儲(chǔ)存在細(xì)胞核的DNA中DNA和核糖體兩者在空間上是隔開(kāi)的，那么DNA如何指導(dǎo)核糖體上蛋白質(zhì)的合成？蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程，叫基因的表達(dá)任務(wù)一：分析資料，完成以下問(wèn)題資料2：

1955年，戈德斯坦和普勞特用放射性同位素標(biāo)記的尿嘧啶培養(yǎng)液培養(yǎng)變形蟲(chóng)，檢測(cè)到放射性物質(zhì)從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。資料1：1955年，布拉切特以洋蔥根尖和變形蟲(chóng)為材料，用RNA酶分解細(xì)胞中的RNA，蛋白質(zhì)的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白質(zhì)又開(kāi)始合成。問(wèn)題1：資料1實(shí)驗(yàn)結(jié)論問(wèn)題2：資料2實(shí)驗(yàn)結(jié)論蛋白質(zhì)的合成依賴于RNA。說(shuō)明：RNA參與了蛋白質(zhì)合成。RNA先出現(xiàn)在細(xì)胞核，后出現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)。RNA可以從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。DNA蛋白質(zhì)RNA轉(zhuǎn)錄基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成核糖體DNA蛋白質(zhì)RNA是信使堿基堿基H核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸DNA胸腺嘧啶(T)RNA尿嘧啶(U)腺嘌呤(A)鳥(niǎo)嘌呤(G)胞嘧啶(C)脫氧核糖核糖磷酸◆RNA的主要種類：核糖體RNA（rRNA）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）信使RNA（mRNA）RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過(guò)核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中◆功能：RNA也可儲(chǔ)存遺傳信息；也可傳遞遺傳信息核糖體的組成成分?jǐn)y帶遺傳信息，蛋白質(zhì)合成的模板識(shí)別并運(yùn)載氨基酸UAAGUCCCTTGGAAA原料:游離的核糖核苷酸RNA聚合酶mRNADNA1.DNA雙鏈解開(kāi)RNA聚合酶與編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合原料：游離的核糖核苷酸模板：DNA一條鏈原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)酶：RNA聚合酶、4.釋放3.連接延伸2.互補(bǔ)配對(duì)釋放mRNA，DNA雙螺旋恢復(fù)。能量：ATP等物質(zhì)水解

模板鏈遺傳信息的轉(zhuǎn)錄DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？1.定義：轉(zhuǎn)錄是指——在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過(guò)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：

DNA的一條鏈的片斷酶：

RNA聚合酶原料：

4種游離的核糖核苷酸能量：

ATP遺傳信息的轉(zhuǎn)錄4.原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A-U，T-A，C-G，G-C）5.特點(diǎn)：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄6.實(shí)質(zhì)：7.結(jié)果：遺傳信息從DNA傳遞到mRNA產(chǎn)生mRNA、tRNA、rRNA8.方向：5’至

3’(和DNA復(fù)制方向一致)復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過(guò)程的比較：RNADNA產(chǎn)物DNA的一條鏈DNA的兩條鏈模板邊解旋邊轉(zhuǎn)錄半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制特點(diǎn)DNAmRNADNADNA信息傳遞方向RNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶酶4種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸原料只解有遺傳效應(yīng)的片段完全解旋解旋細(xì)胞核（主要）細(xì)胞核（主要）場(chǎng)所

轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制

小結(jié)核糖體DNA蛋白質(zhì)DNA核苷酸語(yǔ)言mRNA核苷酸語(yǔ)言（氨基酸語(yǔ)言）轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯：游離在細(xì)胞質(zhì)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(zhì)的過(guò)程，叫做翻譯。蛋白質(zhì)4種21種？請(qǐng)你根據(jù)左側(cè)提供的摩斯電碼表，將下面用摩斯電碼編寫(xiě)的句子譯成英文，每個(gè)密碼已用斜線分隔開(kāi)摩斯電碼表Wherearegeneslocated？堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？以“.”(短音)

“－”(長(zhǎng)音)組成

mRNA堿基和蛋白質(zhì)氨基酸對(duì)應(yīng)關(guān)系探索這四種堿基是怎么決定蛋白質(zhì)的21種氨基酸的呢？1個(gè)堿基決定1種氨基酸：4種堿基可以決定4種氨基酸2個(gè)堿基決定1種氨基酸：4種堿基可以決定4×4＝16種氨基酸3個(gè)堿基決定1種氨基酸：4種堿基可以決定4×4×4＝64種氨基酸G.GAMOVmRNA堿基數(shù)目和蛋白質(zhì)氨基酸對(duì)應(yīng)關(guān)系的探索實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

mRNA中可能是3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸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。密碼子密碼子密碼子決定決定決定mRNA5'3'GUGGAACCU纈氨酸組氨酸精氨酸翻譯時(shí)密碼子的讀取方向從mRNA的5‘→3’，相鄰的密碼子無(wú)間隔、不重疊密碼子在正常情況下，UGA是終止密碼子，但特殊情況下可以編碼硒代半胱氨酸。在原核生物中，GUG也可以做起始密碼子，編碼甲硫氨酸。密碼子U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸亮氨酸絲氨酸終止終止硒代半胱氨酸亮氨酸絲氨酸終止色氨酸C亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸甲硫氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸G纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸纈、甲硫氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸UCAGUCAGUCAGUCAGUCAG第一位堿基第二位堿基第三位堿基苯丙氨酸5’3’密碼子的種類：64種起始密碼子：AUG（甲硫氨酸）GUG（纈/甲硫氨酸）終止密碼子：UAA、UAGUGA（硒代半胱氨酸）編碼氨基酸的密碼子：61或62種U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸亮氨酸絲氨酸終止終止硒代半胱氨酸亮氨酸絲氨酸終止色氨酸C亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸甲硫氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸G纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸纈、甲硫氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸UCAGUCAGUCAGUCAGUCAG第一位堿基第二位堿基第三位堿基苯丙氨酸5’3’一種密碼子決定一種氨基酸專一性一種氨基酸可由多種密碼子決定簡(jiǎn)并性幾乎所有生物共用一套遺傳密碼通用性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.你認(rèn)為密碼子的簡(jiǎn)并性對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？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（比如密碼子AUG突變?yōu)锳CC，但都對(duì)應(yīng)蘇氨酸）②從密碼子的使用頻率來(lái)看，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，這樣可以保證翻譯的速度。當(dāng)今生物可能有著共同的起源（通用性）mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，與什么結(jié)構(gòu)結(jié)合，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”?裝配機(jī)器——核糖體將氨基酸運(yùn)送到“生產(chǎn)線”上去的“搬運(yùn)工”是什么？另一種RNA——tRNA——工具遺傳信息的翻譯密碼子反密碼子5’3’苯丙氨酸AAG氨基酸的搬運(yùn)工——tRNA從攜帶氨基酸的一端(長(zhǎng)臂端）與密碼子配對(duì)功能：

識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。特性：專一性每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸

每種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)反密碼子

tRNA上三個(gè)堿基能與mRNA上的密碼子堿基互補(bǔ)配對(duì)讀反密碼子的方向：3’→5’結(jié)合氨基酸的部位：3’端（長(zhǎng)臂端）密碼子反密碼子5’3’苯丙氨酸AAG氨基酸的搬運(yùn)工——tRNA若反密碼子3’端為ACU，則攜帶的氨基酸是？由密碼子UGA所決定終止密碼子，但特殊情況下可以編碼硒代半胱氨酸。

若密碼子為UAA，則對(duì)應(yīng)的反密碼子是？由于UAA是終止密碼子，不決定氨基酸，所以沒(méi)有與之對(duì)應(yīng)的反密碼子▲不是所有的密碼子都有與之對(duì)應(yīng)的反密碼子。UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’UAC甲硫氨酸問(wèn)題三：tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)的氨基酸如何在核糖體上形成蛋白質(zhì)？第1步：mRNA從核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。形成蛋白質(zhì)合成的“生產(chǎn)線”。UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’組UGGAUC甲硫位點(diǎn)1位點(diǎn)2第2步：攜帶某個(gè)氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’組UGGAUC甲硫位點(diǎn)1位點(diǎn)2氨基酸脫水縮合形成肽鍵第3步：甲硫氨酸與這個(gè)氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫位點(diǎn)1位點(diǎn)2第4步：核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體，原位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1,一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2,繼續(xù)肽鏈的合成。UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色組甲硫精半胱半胱脯谷CUU絲GGA位點(diǎn)1位點(diǎn)2終止密碼子就這樣，隨著核糖體的移動(dòng)，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過(guò)來(lái)，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止。

肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，通常經(jīng)過(guò)一系列步驟，盤(pán)曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，然后開(kāi)始承擔(dān)細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。遺傳信息的翻譯◆模板mRNA◆原料21種氨基酸◆能量ATP◆搬運(yùn)工具tRNA核心歸納◆核糖體的移動(dòng)方向：◆此過(guò)程堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A-U、U-A、C-G、G-C沿著mRNA

5’端往3’端移動(dòng)◆遺傳信息流向：mRNA→蛋白質(zhì)◆產(chǎn)物具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)◆場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)的核糖體上遺傳信息的轉(zhuǎn)錄正在合成的肽鏈核糖體mRNA①數(shù)量關(guān)系：一個(gè)mRNA可同時(shí)結(jié)合多個(gè)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(zhì)③方向：判斷依據(jù)是多肽鏈的長(zhǎng)短，長(zhǎng)的肽鏈翻譯時(shí)間久高效翻譯的機(jī)制核糖體移動(dòng)方向原核、真核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯的區(qū)別原核細(xì)胞真核細(xì)胞（時(shí)間上）原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄與翻譯同時(shí)進(jìn)行；真核細(xì)胞先轉(zhuǎn)錄再翻譯。（空間上）原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄與翻譯均在擬核區(qū)域；真核細(xì)胞在細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄，在核糖體翻譯。轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制中心法則FrancisCrick實(shí)驗(yàn)十1970年發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶,它能催化以RNA為模板合成DNA的反應(yīng)例如HIV實(shí)驗(yàn)九1965年在RNA腫瘤病毒里發(fā)現(xiàn)了一種