浙科版高中生物必修2第三章遺傳的分子基礎(chǔ)第四節(jié)基因控制蛋白質(zhì)合成課件

1.基因:基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段(包括部分病毒的RNA片段),是遺傳物質(zhì)

結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,是DNA(部分生物是RNA)分子上含特定遺傳信息的核苷第四節(jié)基因控制蛋白質(zhì)合成1|

基因通常是DNA分子的功能片段酸序列的總稱。2.DNA的雙重功能(1)攜帶遺傳信息:以自身為模板,半保留地進(jìn)行復(fù)制,保持遺傳信息的穩(wěn)定性。(2)表達(dá)遺傳信息:根據(jù)它所存儲(chǔ)的遺傳信息決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。特別提醒染色體是基因的“主要載體”染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成,基因通常是DNA上的片段,每個(gè)DNA分子上含

有多個(gè)基因。1.概念:以DNA的一條鏈為模板,依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,合成RNA的過(guò)程。2.場(chǎng)所(1)真核生物:細(xì)胞核(主要)、線粒體和葉綠體。(2)原核生物:擬核和質(zhì)粒。3.條件(1)模板:DNA的一條鏈。(2)原料:游離的核糖核苷酸。(3)酶:RNA聚合酶。(4)能量:ATP提供的能量。2|

DNA分子上的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄傳遞給RNA4.過(guò)程(1)解旋:在RNA聚合酶的作用下,DNA雙鏈解開。(2)配對(duì):以DNA分子的一條鏈為模板,按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,游離的核苷酸堿基

與DNA模板鏈上的堿基配對(duì),兩者以氫鍵結(jié)合。(3)連接:通過(guò)磷酸二酯鍵聚合成與該片段DNA相對(duì)應(yīng)的RNA分子。(4)釋放:合成的RNA從DNA鏈釋放后,DNA雙鏈恢復(fù)。5.產(chǎn)物(常見有3種)(1)信使RNA(mRNA):傳達(dá)DNA上的遺傳信息。(2)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA):把氨基酸運(yùn)送到核糖體上,使之按照mRNA的信息指令連接

起來(lái),形成蛋白質(zhì)。(3)核糖體RNA(rRNA):核糖體的重要成分,是核糖體行使其功能所必需的。6.意義:通過(guò)轉(zhuǎn)錄,遺傳信息由DNA傳遞給RNA。特別提醒

a.RNA的合成(轉(zhuǎn)錄)需要有RNA聚合酶的催化,并且轉(zhuǎn)錄不是沿著整條DNA長(zhǎng)鏈

進(jìn)行的,而是以基因?yàn)閱挝贿M(jìn)行的。b.在真核生物中,細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄而來(lái)的RNA產(chǎn)物經(jīng)過(guò)加工才能成為成熟的mRNA,

然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中,用于蛋白質(zhì)合成。c.RNA聚合酶作用的鍵:斷開氫鍵、形成磷酸二酯鍵。1.遺傳密碼(1)概念:mRNA上每3個(gè)相鄰的核苷酸排列成的三聯(lián)體,決定一種氨基酸,也稱為密

碼子。(2)種類:64種,其中61種能翻譯出氨基酸,起始密碼子有2種(AUG、GUG),終止密

碼子有3種(UAA、UAG、UGA)。終止密碼子不編碼氨基酸,是翻譯終止的信

號(hào)。特別提醒

在原核生物中,GUG可以作為起始密碼子編碼甲硫氨酸。3|

遺傳信息通過(guò)翻譯指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成(3)特點(diǎn)①簡(jiǎn)并性:除少數(shù)氨基酸只有一種遺傳密碼子外,大多數(shù)氨基酸有兩種以上的遺

傳密碼子。②通用性:除少數(shù)密碼子外,生物界的遺傳密碼是統(tǒng)一的,所有的生物都使用相同

的遺傳密碼。特別提醒

真核生物中,除終止密碼子外,1種密碼子決定1種氨基酸。2.tRNA結(jié)構(gòu)功能一端有三個(gè)核苷酸序列,能與mRNA上的密碼子

的核苷酸互補(bǔ)配對(duì),以此來(lái)識(shí)別密碼子,稱為反密

碼子能識(shí)別mRNA上的密碼子決定的是哪種氨基酸另一端有氨基酸的結(jié)合部位將相應(yīng)的氨基酸運(yùn)至核糖體上3.遺傳信息的翻譯(1)概念:以mRNA為模板,合成具有一定的氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程。(2)場(chǎng)所:核糖體。(3)條件①模板:mRNA。②原料:細(xì)胞中游離的氨基酸。③能量:ATP提供的能量。④工具:tRNA。⑤酶:多種酶。(4)過(guò)程①起始:核糖體與mRNA結(jié)合,tRNA攜帶的第一個(gè)氨基酸靠近mRNA,tRNA上的反

密碼子與mRNA上的起始密碼子配對(duì)。②延伸:核糖體認(rèn)讀mRNA上決定氨基酸種類的密碼,選擇相應(yīng)的氨基酸,由對(duì)應(yīng)

的tRNA轉(zhuǎn)運(yùn),加到延伸中的肽鏈上。③終止:當(dāng)核糖體到達(dá)mRNA的終止密碼子時(shí),多肽合成結(jié)束,核糖體脫離mRNA

并進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。(5)特點(diǎn):一個(gè)mRNA分子上有若干個(gè)核糖體同時(shí)進(jìn)行翻譯過(guò)程,翻譯出多條肽鏈,

大大提高了翻譯效率。易錯(cuò)提醒

由于模板mRNA相同,所以一條mRNA翻譯合成的多肽鏈相同。4.基因表達(dá):基因形成RNA產(chǎn)物以及mRNA被翻譯為蛋白質(zhì)的過(guò)程。1.基因和性狀的關(guān)系(1)多數(shù)情況下,多個(gè)基因共同決定生物體的某種性狀。如人的肥胖。(2)生物的性狀(或表型)是基因(或基因型)與環(huán)境共同作用的結(jié)果。2.基因發(fā)生作用的途徑(1)基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制生物體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng),從而控制生物的性

狀。如尿黑癥。(2)基因控制合成的蛋白質(zhì)可以決定生物體特定的組織或器官的結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響

其功能。如鐮刀形細(xì)胞貧血癥。4|

基因控制生物性狀(基因—蛋白質(zhì)—性狀)1.中心法則

2.不同類型生物的遺傳信息傳遞過(guò)程(1)細(xì)胞生物及DNA病毒

5|

遺傳信息流從DNA→RNA→蛋白質(zhì)

(3)逆轉(zhuǎn)錄病毒(如HIV、勞氏肉瘤病毒)

(2)RNA復(fù)制病毒(如煙草花葉病毒)“一看”模板“二看”原料“三看”產(chǎn)物生理過(guò)程DNA脫氧核苷酸DNADNA復(fù)制核糖核苷酸RNA轉(zhuǎn)錄RNA脫氧核苷酸DNA逆轉(zhuǎn)錄核糖核苷酸RNARNA復(fù)制氨基酸蛋白質(zhì)(多肽)翻譯3.中心法則各過(guò)程的判斷判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“?”。1.遺傳信息指的是基因中核苷酸的排列順序。

(

)2.RNA的功能:細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)、某些病毒的遺傳物質(zhì)、具有生物催化作用

和參與核糖體的組成。

(

)提示：真核生物、原核生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)都是DNA;RNA病毒的遺傳

物質(zhì)為RNA;少數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)為RNA,具有催化作用;rRNA參與核糖體的組

成。3.轉(zhuǎn)錄需要解旋酶解旋DNA雙鏈。

(

)提示：DNA雙鏈只有解開螺旋才能為轉(zhuǎn)錄提供模板,RNA聚合酶本身就兼有解旋

的作用。因此轉(zhuǎn)錄需要解旋但是不需要解旋酶。知識(shí)辨析√??4.轉(zhuǎn)錄時(shí)RNA子鏈的延伸方向和RNA聚合酶的移動(dòng)方向是一致的。

(

)5.密碼子位于rRNA上,反密碼子位于mRNA上。

(

)提示：密碼子位于mRNA上,反密碼子位于tRNA上。6.真核生物中一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA可以攜帶幾種結(jié)構(gòu)上相似的氨基酸。

(

)提示：真核生物中,每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。7.所有生物的蛋白質(zhì)都是由DNA指導(dǎo)合成的,可通過(guò)控制酶的合成間接控制生物

的性狀,當(dāng)基因中堿基對(duì)的排列順序發(fā)生變化時(shí)性狀改變。

(

)提示：某些RNA病毒的蛋白質(zhì)是由RNA指導(dǎo)合成的;由于密碼子的簡(jiǎn)并性等,基

因中堿基對(duì)的排列順序發(fā)生變化不一定導(dǎo)致性狀改變。8.中心法則中的所有過(guò)程都有堿基互補(bǔ)配對(duì),都在細(xì)胞核中發(fā)生。

(

)提示：中心法則包括復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄和翻譯,這些過(guò)程都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,但并不是所有過(guò)程都在細(xì)胞核中發(fā)生,如翻譯在核糖體上發(fā)生。?√???1DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核核糖體模板DNA的兩條單鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸氨基酸能量需要酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶多種酶堿基配對(duì)A-TT-AC-GG-CA-UT-AC-GG-CA-UU-AC-GG-C產(chǎn)物2個(gè)雙鏈DNA一個(gè)單鏈RNA多肽(或蛋白質(zhì))項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯主要特點(diǎn)半保留復(fù)制;邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個(gè)mRNA可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,同時(shí)合成多條相同的肽鏈信息傳遞DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白質(zhì)易錯(cuò)提醒

在原核生物體內(nèi)、真核生物的線粒體和葉綠體中,基因表達(dá)過(guò)程為邊

轉(zhuǎn)錄邊翻譯;而真核生物的細(xì)胞核中基因表達(dá)過(guò)程為先轉(zhuǎn)錄后翻譯。續(xù)表

典例如圖是蛋白質(zhì)合成示意圖,該mRNA序列有30個(gè)核糖核苷酸,第一個(gè)核糖核苷酸的堿基是C。起始密碼子(AUG)對(duì)應(yīng)的氨基酸是甲硫氨酸,下列有關(guān)敘述

錯(cuò)誤的是

(

)A.甲硫氨酸處于圖中a的位置B.該mRNA合成的肽鏈可能為十肽C.②上堿基改變可能改變肽鏈中氨基酸的種類D.結(jié)構(gòu)①沿著②向右移動(dòng)到終止密碼子時(shí)脫落B思路點(diǎn)撥圖示為蛋白質(zhì)合成的示意圖,其中①表示核糖體,②表示mRNA,③表

示tRNA;a、b、c表示氨基酸。解析

密碼子在mRNA上,甲硫氨酸的密碼子是AUG,則甲硫氨酸處于圖中a的位

置,A正確;該mRNA序列有30個(gè)核糖核苷酸,第一個(gè)核糖核苷酸的堿基是C,說(shuō)明翻

譯時(shí)起始密碼子不可能是前三個(gè)堿基,且終止密碼子不編碼氨基酸,因此該mR-

NA合成的肽鏈不可能為十肽,B錯(cuò)誤;②mRNA上堿基改變導(dǎo)致密碼子發(fā)生改變,

密碼子具有簡(jiǎn)并性,因此可能改變或維持原肽鏈中氨基酸的種類,C正確;據(jù)圖分

析可知,翻譯過(guò)程中,結(jié)