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22

第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成問題探討肥胖不僅影響人的長(zhǎng)相，而且給人帶來一系列健康問題。生物學(xué)家的研究表明，對(duì)體重影響最重要的因素是基因。遺傳學(xué)的分析發(fā)現(xiàn)OB基因能控制合成一種叫瘦素的蛋白質(zhì)分子，瘦素分泌到血液里后作用于某個(gè)靶組織如腦，進(jìn)而影響攝食行為，最后調(diào)節(jié)體重。2、從基因表達(dá)的角度，尋找預(yù)防肥胖的新思路？1、細(xì)胞核中的OB基因如何指導(dǎo)瘦素（蛋白質(zhì)）合成的呢？討論基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的實(shí)驗(yàn)證據(jù)【思考】OB基因如何合成瘦素？DNA能不能出細(xì)胞核？DNAOB基因核孔細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)中的核糖體瘦素合成信使如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假說呢？基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)【實(shí)驗(yàn)1】科學(xué)家用洋蔥根尖和變形蟲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)若加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，則蛋白質(zhì)的合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)1可以得出什么結(jié)論？提取物蛋白質(zhì)的合成停止蛋白質(zhì)的合成恢復(fù)RNA酶RNA蛋白質(zhì)的合成依賴于RNA基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)（2）實(shí)驗(yàn)2變形蟲的細(xì)胞質(zhì)為什么會(huì)出現(xiàn)有標(biāo)記的RNA分子？【實(shí)驗(yàn)2】1955年戈德斯坦（Goldstein）和普勞特（Plaut）用同位素標(biāo)記RNA前體，發(fā)現(xiàn)放射性同位素都在細(xì)胞核內(nèi)。經(jīng)過一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)放射性同位素出現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)中。（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)2可知RNA在細(xì)胞的什么部位合成？細(xì)胞核細(xì)胞核中合成的RNA分子可以通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)【實(shí)驗(yàn)3】科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用噬菌體侵染細(xì)菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標(biāo)記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時(shí)間后，把細(xì)菌裂解、離心，分離出RNA與核糖體分離出來的RNA有14C標(biāo)記，將分離得到的RNA分別與細(xì)菌的DNA和噬菌體的DNA雜交，發(fā)現(xiàn)RNA只能與噬菌體的DNA形成雙鏈雜交分子。尿嘧啶是RNA特有的堿基實(shí)驗(yàn)中選擇14C-U作為標(biāo)記物可以標(biāo)記新合成的RNA。實(shí)驗(yàn)3為什么選擇14C的尿嘧啶作為標(biāo)記物？核糖磷酸含氮堿基A（腺嘌呤）G（鳥嘌呤）C（胞嘧啶）U（尿嘧啶）基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的實(shí)驗(yàn)證據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)【實(shí)驗(yàn)3】科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用噬菌體侵染細(xì)菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標(biāo)記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時(shí)間后，把細(xì)菌裂解、離心，分離出RNA與核糖體分離出來的RNA有14C標(biāo)記，將分離得到的RNA分別與細(xì)菌的DNA和噬菌體的DNA雜交，發(fā)現(xiàn)RNA只能與噬菌體的DNA形成雙鏈雜交分子。實(shí)驗(yàn)3中分離出的含14C標(biāo)記的RNA，能與噬菌體的DNA分子形成雜交分子不能與細(xì)菌的DNA結(jié)合，說明什么問題新合成的RNA是以噬菌體的DNA為模板合成的。雜交分子噬菌體的DNARNA基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的實(shí)驗(yàn)證據(jù)綜合上述實(shí)驗(yàn)，試著分析OB基因合成瘦素的過程。DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯為什么RNA適合于做DNA的信使？結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、RNA適合于做DNA的信使的原因（1）RNA的結(jié)構(gòu)核糖磷酸含氮堿基A（腺嘌呤）G（鳥嘌呤）C（胞嘧啶）U（尿嘧啶）元素組成：C、H、O、N、P基本單位：（4種）核糖核苷酸RNA（核糖核酸）一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、RNA適合于做DNA的信使的原因（2）RNA與DNA比較比較項(xiàng)目DNARNA分布主要是細(xì)胞核主要是細(xì)胞質(zhì)基本單位脫氧核苷酸核糖核苷酸化學(xué)組成磷酸一分子磷酸一分子磷酸五碳糖脫氧核糖核糖堿基ATGCAUGC結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)一般為單鏈一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、RNA適合于做DNA的信使的原因（3）RNA的種類和功能作用攜帶遺傳信息，蛋白質(zhì)合成的模板識(shí)別并運(yùn)載氨基酸核糖體的組成成分mRNAtRNA核糖體RNA（rRNA）rRNA少數(shù)RNA還具有催化作用，有的作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、RNA適合于做DNA的信使的原因③RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”；因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中歸納總結(jié)①它的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似，也是由基本單位——核苷酸連接而成，也能儲(chǔ)存遺傳信息②RNA一般是單鏈，而且比DNA短因此能夠通過核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄課堂檢測(cè)1、判斷正誤（6）在細(xì)胞的生命歷程中，mRNA的種類會(huì)不斷發(fā)生變化。（√）（1）核糖核苷酸是組成RNA的基本單位，共有4種。（√）（2）RNA主要有三種，主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。（√）（3）轉(zhuǎn)錄時(shí)DNA聚合酶能識(shí)別DNA分子中的特定堿基序列。（×）（4）轉(zhuǎn)錄以DNA的兩條鏈為模板、四種核糖核苷酸為原料合成mRNA。（×）（5）一個(gè)基因的兩條鏈不能同時(shí)轉(zhuǎn)錄生成兩種不同的mRNA。（√）一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄課堂檢測(cè)2、下列關(guān)于RNA的結(jié)構(gòu)和功能的敘述，錯(cuò)誤的是（A）A.所有RNA中都不含氫鍵B.RNA含有的五碳糖是核糖C.RNA能在細(xì)胞內(nèi)傳遞遺傳信息，也能攜帶氨基酸D.某些RNA能在細(xì)胞內(nèi)催化化學(xué)反應(yīng)一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄課堂檢測(cè)3、乙肝病毒和艾滋病病毒的遺傳物質(zhì)分別是DNA和RNA。下列有關(guān)DNA和RNA的比較，正確的是（C）A.在元素組成方面，DNA和RNA的元素組成不相同B.在化學(xué)組成方面，DNA與RNA的堿基種類完全不同C.在結(jié)構(gòu)方面，DNA多為雙鏈結(jié)構(gòu)，RNA通常為單鏈結(jié)構(gòu)D.在分布方面，真核細(xì)胞的DNA全部存在于細(xì)胞核中，RNA全部存在于細(xì)胞質(zhì)中一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄過程（1）轉(zhuǎn)錄：通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。（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)一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄過程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，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA分子上合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋恢復(fù)RNA聚合酶將DNA雙鏈解開，堿基暴露出來一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄過程（3）小結(jié)：（mRNA釋放，DNA雙鏈恢復(fù)）堿基互補(bǔ)配對(duì)主要在細(xì)胞核DNA的一條鏈某片段（供轉(zhuǎn)錄的那一條）A－U、T－A、G－C、C－GDNA→mRNA場(chǎng)所：原則：模板：條件：遺傳信息流動(dòng)：時(shí)間：活細(xì)胞新陳代謝過程中四種核糖核苷酸、ATP、RNA聚合酶DNA分子mRNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄過程--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因A基因B基因H其他基因1鏈2鏈UGCAU……CCAUGC轉(zhuǎn)錄GGUCUAC……GUA轉(zhuǎn)錄哪條是模板鏈？2鏈1鏈DNA兩條鏈中只有一條鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄的模板鏈，到底哪條鏈?zhǔn)悄０彐湶皇枪潭ú蛔兊?。一個(gè)DNA轉(zhuǎn)錄出的mRNA不完全相同以基因?yàn)閱挝唬鳛槟０宓闹皇荄NA鏈中的基因片段；一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、圖甲和圖乙是在人體某細(xì)胞的細(xì)胞核中發(fā)生的兩個(gè)過程，下列相關(guān)判斷不正確的是（C）A．該細(xì)胞可能是造血干細(xì)胞，不可能是胰島B細(xì)胞B．與圖甲過程相比，圖乙過程可頻繁發(fā)生C．圖甲過程形成產(chǎn)物的長(zhǎng)度與圖乙形成的大致相同D．基因1與基因2轉(zhuǎn)錄的模板鏈可能不在DNA的一條單鏈上一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄2、如圖中甲、乙表示真核生物遺傳信息傳遞的兩個(gè)過程，丙為其中部分片段的放大示意圖。下列有關(guān)分析正確的是（B）A．圖中酶1和酶2是同一種酶B．圖丙中b鏈可能是構(gòu)成核糖體的成分C．圖丙是圖甲的部分片段放大D．圖乙所示過程在高度分化的細(xì)胞中不會(huì)發(fā)生二、遺傳信息的翻譯轉(zhuǎn)錄的實(shí)質(zhì)：通過轉(zhuǎn)錄，遺傳信息由DNA傳遞給了mRNA。那么，遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的呢？DNARNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)?mRNA攜帶的遺傳信息核苷酸序列蛋白質(zhì)氨基酸序列二、遺傳信息的翻譯堿基和氨基酸間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可能最多編碼的氨基酸種類1個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸2個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸3個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸4個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸…………插入3個(gè)堿基(位置接近)刪去3個(gè)堿基(位置接近)，41664256組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，至少需要3個(gè)堿基對(duì)應(yīng)1個(gè)氨基酸上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以用三聯(lián)體密碼解釋，但難以用四聯(lián)體密碼解釋野生型或接近野生型噬菌體野生型或接近野生型噬菌體三聯(lián)體密碼的提出三聯(lián)體密碼的實(shí)驗(yàn)證據(jù)野生型噬菌體野生型噬菌體二、遺傳信息的翻譯科學(xué)家：尼倫伯格、馬太實(shí)驗(yàn)過程：1961年蛋白質(zhì)的體外合成實(shí)驗(yàn)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（UUUUUUUUUUUUUUU）多聚苯丙氨酸的肽鏈①取20支試管，分別加入20種氨基酸。②給每支試管中加入去除了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液（含核糖體和酶）。③給每支試管加入人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸。④檢測(cè)每支試管中肽鏈的合成情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論：加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了肽鏈，則說明UUU是苯丙氨酸的密碼子。二、遺傳信息的翻譯密碼子：mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：密碼子二、遺傳信息的翻譯①一共有多少個(gè)密碼子？②真核生物的起始密碼子是哪一個(gè)？③終止密碼子有多少個(gè)？終止密碼子編碼氨基酸嗎？編碼氨基酸的密碼子一般有多少個(gè)？64個(gè)AUG3個(gè)；一般不編碼；一般有61個(gè)21種氨基酸的密碼子表二、遺傳信息的翻譯21種氨基酸的密碼子表一種密碼子決定一種氨基酸；但一種氨基酸可以由

不同的密碼子決定。一種或多種密碼子的簡(jiǎn)并：

二、遺傳信息的翻譯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？GCGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUCGACCGACGA錯(cuò)誤mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸①增強(qiáng)密碼子的容錯(cuò)性。②保證翻譯速度。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。密碼子的特點(diǎn)2.地球上幾乎所有的生物體都共用同一個(gè)密碼子表。根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？說明所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。密碼的通用性密碼的簡(jiǎn)并性二、遺傳信息的翻譯UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色組甲硫精半胱半胱脯谷絲如何精準(zhǔn)運(yùn)送過來的？tRNA氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)工具——tRNA二、遺傳信息的翻譯氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)工具——tRNA結(jié)構(gòu):一端為氨基酸結(jié)合的部位。另一端為反密碼子，能與密碼子的堿基互補(bǔ)配對(duì)。2維結(jié)構(gòu)3維結(jié)構(gòu)一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，而一種氨基酸可以由含有不同反密碼子的tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)POH結(jié)合氨基酸的部位反密碼子5′3′5′3′ACA這個(gè)tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸是？mRNAtRNA☆翻譯的過程二、遺傳信息的翻譯第一步：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)1二、遺傳信息的翻譯第二步：攜帶某個(gè)氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2第三步：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上二、遺傳信息的翻譯第四步：核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)1的tRNA進(jìn)入排出位點(diǎn)，然后離開核糖體,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

二、遺傳信息的翻譯①一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，這一現(xiàn)象有何意義？③翻譯結(jié)束后得到的多條多肽鏈有什么特點(diǎn)?②結(jié)合左圖判斷翻譯的方向，并說明判斷的依據(jù)！④翻譯合成的多膚鏈?zhǔn)欠衲苤苯映袚?dān)相應(yīng)的生命活動(dòng)?翻譯過程二、遺傳信息的翻譯1.原核生物基因轉(zhuǎn)錄和翻譯可同時(shí)進(jìn)行。2.真核生物的核基因先轉(zhuǎn)錄完成后再翻譯。①核膜阻隔，核糖體無法與剛轉(zhuǎn)錄形成的mRNA結(jié)合②真核生物的核基因轉(zhuǎn)錄后形成的mRNA一般要進(jìn)行加工，然后再翻譯。高效翻譯的機(jī)制【資料】右圖展示的為真核、原核生物基因表達(dá)示意圖，請(qǐng)據(jù)圖概括真核細(xì)胞和原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、翻譯的區(qū)別。二、遺傳信息的翻譯1、如圖為某生物細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄、翻譯的示意圖。據(jù)圖判斷，下列描述中正確的是（B）A.圖中表示4條多肽鏈正在合成B.一個(gè)基因在短時(shí)間內(nèi)可表達(dá)出多條完全相同的多肽鏈C.核糖體的移動(dòng)方向?yàn)閺淖笙蛴褼.多個(gè)核糖體共同完成一條肽鏈的合成二、遺傳信息的翻譯2、下圖所示為某生物細(xì)胞內(nèi)正在進(jìn)行的生理過程,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（A）A.大腸桿菌、酵母菌中都可發(fā)生如圖所示的過程B.圖中方框內(nèi)含有6種核苷酸C.③沿著④的移動(dòng)方向?yàn)閺腷到aD.①→④和④→②過程中堿基互補(bǔ)配對(duì)情況不完全相同拓展延伸：真核細(xì)胞和原核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄過程的區(qū)別真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動(dòng)子終止子RNA聚合酶識(shí)別結(jié)合位點(diǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄外顯子內(nèi)含子原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)拓展延伸：真核細(xì)胞和原核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄過程的區(qū)別\轉(zhuǎn)錄前體信使RNAmRNA