【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)期人教版必修二

第4章基因的表達(dá)第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成討論: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?問題探討美國科幻電影《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還原而來的。DNA主要存在于中;蛋白質(zhì)的合成是在中進(jìn)行的?；蚴怯羞z傳效應(yīng)的片段；DNA細(xì)胞核那么，細(xì)胞核中的DNA如何來指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成呢？細(xì)胞質(zhì)DNA的信使----RNA思考：為什么RNA適于做DNA的信使呢？比較項(xiàng)目DNARNA基本單位五碳糖含氮堿基結(jié)構(gòu)主要存在部位一、DNA和RNA的區(qū)別脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖ATGCAUGC大多為雙鏈結(jié)構(gòu)一般為單鏈結(jié)構(gòu)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)

（1）RNA的基本單位------核糖核苷酸能儲(chǔ)存遺傳信息。二、RNA適于做DNA信使的原因：（2）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。mRNA（信使RNA）:tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）:rRNA（核糖體RNA）:三、RNA的種類翻譯的模板識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸核糖體的組成部分

DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的呢？閱讀教材P65（結(jié)合圖4-4）2min，思考：（1）DNA轉(zhuǎn)錄為RNA的場所？產(chǎn)物？（2）轉(zhuǎn)錄所需的條件(模板、原料、能量、酶)？（3）DNA的堿基與RNA的堿基如何互補(bǔ)配對(duì)？探究：DNA的遺傳信息是怎么傳給mRNA的呢？5'5'3'3'3'5'轉(zhuǎn)錄過程RNA聚合酶游離的核糖核苷酸DNA轉(zhuǎn)錄的方向第1步RNA聚合酶與編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合，使DNA雙鏈解開，堿基暴露出來第2步游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成第3步新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上第4步合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)解旋合成配對(duì)釋放mRNATCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

DNA的平面結(jié)構(gòu)圖AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUURNA聚合酶

解旋：DNA雙鏈解開，堿基暴露出來。AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU配對(duì)：游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU連接：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAUAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCmRNADNAAG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成釋放：合成的mRNA從DNA鏈上釋放,而后DNA雙鏈恢復(fù)。TCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)至此，DNA上的遺傳信息就傳遞到了細(xì)胞質(zhì)中。TCATGATTA1.概念：RNA是在中，通過以為模板合成的，這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。四、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄2.條件：（2）模板：DNA的一條鏈（模板鏈）（3）原料：4種核糖核苷酸（4）能量：ATP（5）酶：RNA聚合酶（6）堿基配對(duì)細(xì)胞核RNA聚合酶DNA的一條鏈（1）主要場所：細(xì)胞核：A—

，T—

，G—

，C—

UACG（7）產(chǎn)物：RNA（mRNA、tRNA、rRNA）（8）遺傳信息

流動(dòng)：DNARNADNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較

復(fù)制

轉(zhuǎn)錄主要場所解旋模板原料酶能量堿基配對(duì)產(chǎn)物細(xì)胞核細(xì)胞核完全解旋部分解旋DNA的兩條鏈只有DNA的一條鏈四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸ATPATPA-T-C-G-A-T-C-G-子代DNARNA解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶TAGCUAGC寫出a鏈及以a鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的mRNA堿基序列。DNA雙鏈片段a鏈b鏈CGAACCTCACGC信使RNA課堂反饋ACGGGGTTTGGCUGCCCCAAACCG課堂反饋：1.構(gòu)成人體的核酸有兩種，構(gòu)成核酸的基本單位──核苷酸有多少種？堿基有多少種？[]A．2種4種B．4種4種

C．5種5種D．8種5種DD2、組成噬菌體的核酸的堿基和核苷酸各有（）

A、5、5B、5、8C、8、5D、4、43、mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA分子上腺嘌呤占?jí)A基總數(shù)的（）

A50％B25％

C30％D35％C4、某DNA片段所轉(zhuǎn)錄的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，則該DNA片段中T%和G%分別占（）A46%,54%B23%,27%C27%,23%D46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212AmUmGmCmmRNA轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有哪些異同？與該DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同？轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列是互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系，但RNA鏈中與DNA鏈的A配對(duì)的是U,不是T;思考與討論與DNA另一條鏈的堿基序列基本相同，只是DNA鏈上T的位置，RNA鏈上是U。--ATGCATGCATCC-----TACGTACGTAGG---DNA--AUGCAUGCAUCC---RNAa鏈b鏈五、遺傳信息的翻譯翻譯：實(shí)質(zhì)：游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)。將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。4種堿基蛋白質(zhì)的21種氨基酸決定？mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基密碼子mRNA密碼子密碼子密碼子4種堿基能決定64（43）種氨基酸，足夠滿足1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸4種堿基只能決定4種氨基酸，顯然不夠2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸4種堿基能決定16（42）種氨基酸，還是不夠3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸mRNA5'3'GUGGAACCU第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸①色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、甲硫氨酸(起始②)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG▼21種氨基酸的密碼子表注:①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。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。密碼子密碼子密碼子決定纈氨酸決定組氨酸決定精氨酸翻譯通常是從mRNA上的起始密碼子開始到終止密碼子結(jié)束第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸①色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、甲硫氨酸(起始②)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG▼21種氨基酸的密碼子表注:①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。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。2.絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子(密碼子的簡并)由于密碼子的簡并性，當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸，維持性狀的穩(wěn)定性。1.一種密碼子決定一種特定的氨基酸。3.決定21種氨基酸的密碼子共61種。密碼子的特點(diǎn)

思考與討論：1.對(duì)應(yīng)的氨基酸序列為:甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—

半胱氨酸—脯氨酸—絲氨酸—賴氨酸—脯氨酸。

2.地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子，這一事實(shí)說明地球上的所有生物都有著或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系，或者生物都具有相同的遺傳語言，或者生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一。3.從密碼的簡并性我們能認(rèn)識(shí)到；如果密碼子中的一個(gè)堿基發(fā)生變化，可能影響到蛋白質(zhì)氨基酸的種類，也有可能蛋白質(zhì)氨基酸的種類不發(fā)生變化（如GAU→GAC都決定天冬氨酸），這就保證了生物遺傳的相對(duì)穩(wěn)定性，又使生物出現(xiàn)變異，從而促進(jìn)生物的發(fā)展進(jìn)化。問題：

氨基酸是怎樣運(yùn)送到核糖體上的呢？ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸形狀：三葉草結(jié)構(gòu)作用：只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸擔(dān)任“翻譯”角色的中間物質(zhì)是tRNA分子tRNA核糖體tRNA的形態(tài)和功能特點(diǎn)(1)形態(tài)：RNA單鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形3'5'(2)功能特點(diǎn)：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。結(jié)合氨基酸的部位堿基配對(duì)反密碼子mRNA5'3'ACU密碼子UGA反密碼子位于tRNA上，與密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)相鄰的堿基。核糖體起始密碼子肽鍵肽鍵終止密碼子5．翻譯過程mRNA與核糖體結(jié)合形成2個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)AUG是起始密碼子攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2甲硫氨酸與組氨基酸形成肽鍵，轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子原占位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體原位點(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直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成終止第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，通過與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1。第2步攜帶某個(gè)氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。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。圖中M表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸5．復(fù)習(xí)翻譯過程第4步核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子，原占位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體，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來，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止圖中M表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸翻譯場所：產(chǎn)物：模板：原料：條件：核糖體mRNA一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)（多肽鏈）21種氨基酸ATP、酶堿基互補(bǔ)配對(duì)：G－C、C－G、U－A、A－U遺傳信息流動(dòng)：mRNA蛋白質(zhì)翻譯是一個(gè)快速高效的過程.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大量的蛋白質(zhì)。正在合成的肽鏈核糖體mRNA方向：從左向右判斷依據(jù)是多肽鏈的長短，長的翻譯在前。轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較場所模板原料產(chǎn)物遺傳信息傳遞方向DNA復(fù)制：DNADNA轉(zhuǎn)錄：DNARNA翻譯：RNA蛋白質(zhì)游離的脫氧核苷酸游離的核糖核苷酸游離的氨基酸DNARNA蛋白質(zhì)DNA→DNADNA→RNADNA的兩條鏈DNA的一條鏈（模板鏈）mRNA小結(jié)RNA基因蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核(主要)細(xì)胞核(主要)細(xì)胞質(zhì)中的核糖體mRNA→蛋白質(zhì)基因控制蛋白質(zhì)合成的過程DNAmRNA一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯數(shù)量n個(gè)氨基酸3n個(gè)堿基6n個(gè)堿基思考：DNA的堿基、mRNA的堿基與氨基酸個(gè)數(shù)的關(guān)系？DNA的堿基數(shù):mRNA的堿基數(shù):蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)=6:3:1轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制六.中心法則1、提出者：克里克2、時(shí)間：1957年3、內(nèi)容：①DNA的復(fù)制：遺傳信息從DNA流向DNA②轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從DNA流向RNA③翻譯：遺傳信息從RNA流向蛋白質(zhì)④RNA的復(fù)制：遺傳信息從RNA流向RNA⑤逆轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從RNA流向DNA生物種類遺傳信息的傳遞過程原核生物真核生物DNA病毒RNA復(fù)制病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制RNA翻譯蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制RNA下列各類生物遺傳信息傳遞過程：蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物DNA、RNA是信息的載體ATP為信息的流動(dòng)提供能量生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體課堂小結(jié)：1.一條多肽鏈中有氨基酸有1000個(gè),則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA分子和用來轉(zhuǎn)錄信使RNA的DNA分子分別至少需要堿基（

）

3000個(gè),3000個(gè)B.1000個(gè),2000個(gè)C.2000個(gè),4000個(gè)D.3000個(gè),6000個(gè)D2.某個(gè)基因含有3000個(gè)堿基，由它控制合成的一條肽鏈所含有的肽鍵數(shù)最多是（

）A.499個(gè)B.500個(gè)C.749個(gè)D.1000個(gè)

A課堂反饋：3.一段mRNA有30個(gè)堿基，其中A＋G有12個(gè)，則轉(zhuǎn)錄成mRNA的一段DNA分子中應(yīng)有C+T()個(gè)A.12

B.18

C.24

D.30D4.下列不屬于“翻譯”過程中堿基配對(duì)的是（

）

A.A-UB.C-GC.G-CD.A-TD5.某蛋白質(zhì)由n條肽鏈組成，氨基酸的平均分子量為a，控制該蛋白質(zhì)合成的基因含b個(gè)堿基對(duì)，則該蛋白質(zhì)的分子量約為（

） A．2/3ab-6b+18nB．1/3ab-6b C．無法判斷D．1/3ab一（1/3b-n）×186. 某條多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778,若氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為110,如考慮終止密碼,則編碼該多肽的基因長度至少是（

）A.75對(duì)堿基B.78對(duì)堿基

C.90對(duì)堿基D.93對(duì)堿基DD7.堿基配對(duì)行為最可能發(fā)生在下列哪組細(xì)胞結(jié)構(gòu)中（

）細(xì)胞核線粒體葉綠體中心體線粒體葉綠體核糖體高