【高中生物】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2

生長(zhǎng)在太平洋西北部的一種水母能發(fā)出綠色熒光，這是因?yàn)樗傅腄NA上有一段長(zhǎng)度為5.17×103個(gè)堿基對(duì)的片段——綠色熒光蛋白基因。綠色熒光蛋白基因綠色熒光蛋白控制合成基因的表達(dá)4-1基因的表達(dá)DNA？蛋白質(zhì)基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成？問題探討DNA(基因）主要存在于細(xì)胞核中蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上進(jìn)行DNARNA組成元素相同C、H、O、N、P基本單位不同脫氧核苷酸核糖核苷酸組成成分不完全相同五碳糖脫氧核糖核糖含氮堿基A、G、C、TA、G、C、U分布不同主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞質(zhì)空間結(jié)構(gòu)不同規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈①能夠儲(chǔ)存遺傳信息它的分子結(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。②容易轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)RNA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。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄推測(cè)為什么RNA適于作DNA的信使？實(shí)驗(yàn)1：1955年Brachet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)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)。

如何證明RNA參與基因的表達(dá)？實(shí)驗(yàn)2：1961年南非生物學(xué)家布倫納等科學(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DNA形成雙鏈雜交分子?；蛉绾沃笇?dǎo)蛋白質(zhì)合成？DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯mRNA（信使RNA）rRNAtRNA核糖體RNA(rRNA）核糖體組成部分作用攜帶遺傳信息，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主要的RNA種類第1步：在RNA聚合酶、ATP的作用下，DNA雙螺旋鏈解開，堿基暴露出來。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄第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。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄第3步：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄第4步：合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄概念：時(shí)間:主要場(chǎng)所:條件:RNA是在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉(zhuǎn)錄個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過程細(xì)胞核模板：原料：能量：酶：DNA的一條鏈4種游離的核糖核苷酸ATPRNA聚合酶（打開氫鍵、形成磷酸二酯鍵）遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

堿基互補(bǔ)配對(duì)A－U、T－A、G－C、C－G原則產(chǎn)物特點(diǎn)RNA（mRNA、tRNA、rRNA）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄遺傳信息傳遞的方向DNA→RNA遺傳信息從DNA傳遞到RNA上。轉(zhuǎn)錄的意義mRNA的延伸方向從5’-端到3’-端遺傳信息的轉(zhuǎn)錄★寫出以b鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的mRNA堿基序列★寫出b鏈對(duì)應(yīng)的a鏈的堿基序列DNA雙鏈片段a鏈b鏈CGAACCTCACGC信使RNA轉(zhuǎn)錄成的RNA序列，與DNA兩條單鏈的堿基序列有什么聯(lián)系？GCUUGGAGUGCG轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列與b鏈（DNA模板鏈）的堿基序列是互補(bǔ)配對(duì)的；轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列與a鏈（編碼鏈）的堿基序列的區(qū)別是RNA鏈上的堿基U，對(duì)應(yīng)在非模板鏈上的堿基是T。GCTTGGAGTGCG思考1：轉(zhuǎn)錄時(shí)，DNA鏈完全解開嗎？不是，只解旋需要表達(dá)的基因片段思考2：一個(gè)基因的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄嗎？只以一條鏈為模板思考3：不同基因的模版鏈?zhǔn)欠裣嗤?？不同基因模板鏈不同▲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?。▲以基因?yàn)閱挝?，作為模板的只是DNA鏈中的基因片段；DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時(shí)間場(chǎng)所解旋模板原料酶配對(duì)方式特點(diǎn)方向產(chǎn)物意義間期生長(zhǎng)發(fā)育過程完全解旋只解有遺傳效應(yīng)片段（基因）DNA的兩條鏈均為模板DNA的一條鏈為模板四種游離脫氧核苷酸四種游離核糖核苷酸解旋酶、

DNA聚合酶等RNA聚合酶等A-T、T—A、C—G

、G—CA-U、C—G、T—A、G—C半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄2個(gè)子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備主要在細(xì)胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體、質(zhì)粒新鏈從5’端-3’端延伸新鏈從5’端-3’端延伸概念：DNA攜帶的遺傳信息mRNA攜帶的遺傳信息蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯堿基序列堿基序列氨基酸序列遺傳信息的翻譯游離在細(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)，這一過程稱為翻譯。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種堿基與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系定義：密碼子mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基識(shí)別：mRNA5'3'GUGGAACCU密碼子密碼子密碼子密碼子認(rèn)讀是從mRNA的5'→3',相鄰的密碼子無間隔、不重疊決定纈氨酸決定組氨酸決定精氨酸遺傳信息的翻譯完成大書4-1基因的表達(dá)第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第二個(gè)堿基第二個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGGU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)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密碼子共64個(gè)終止密碼子UAA、UAG、UGAUGA是終止密碼子，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸起始密碼子真核生物：GUG編碼纈氨酸，不作為起始密碼子。能編碼氨基酸的密碼子共62個(gè)AUG：甲硫氨酸GUG：甲硫氨酸密碼子的通用性：密碼子的簡(jiǎn)并性一種氨基酸可以由1種或多種不同的密碼子決定不同的生物密碼子基本相同，即共用一套密碼子密碼子的專一性一種密碼子決定1種氨基酸從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡(jiǎn)并性。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？當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸，性狀不變。（了解）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一種氨基酸，可以保證翻譯的速度。問題探討幾乎所有的生物體都共用上述密碼子（通用性），根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。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。問題探討RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形。比mRNA小，RNA單鏈經(jīng)過折疊形成4環(huán)4臂，環(huán)的部分沒有堿基互補(bǔ)配對(duì)，臂的部分由于堿基互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵。形態(tài)識(shí)別、轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸功能3'5'結(jié)合氨基酸的部位堿基配對(duì)mRNA5'3'

氨基酸與tRNA是一一對(duì)應(yīng)的嗎？運(yùn)輸氨基酸的工具——tRNA遺傳信息的翻譯每種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)功能特性位于tRNA上，其實(shí)質(zhì)是與密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)相鄰的堿基，有61或62種。反密碼子3'5'結(jié)合氨基酸的部位堿基配對(duì)mRNA5'3'ACUGAU反密碼子運(yùn)輸氨基酸的工具——tRNA遺傳信息的翻譯UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA第1步mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。遺傳信息的翻譯——過程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點(diǎn)1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遺傳信息的翻譯——過程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA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)2遺傳信息的翻譯——過程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA第3步位點(diǎn)1位點(diǎn)2氨基酸脫水縮合形成肽鍵CAC色甲硫氨酸與這個(gè)氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上遺傳信息的翻譯——過程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA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)肽鏈的合成遺傳信息的翻譯——過程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點(diǎn)1位點(diǎn)2形成肽鍵遺傳信息的翻譯——過程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點(diǎn)1位點(diǎn)2核糖體移動(dòng)讀取下一個(gè)密碼子遺傳信息的翻譯——過程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點(diǎn)1位點(diǎn)2

形成肽鍵遺傳信息的翻譯——過程UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點(diǎn)1位點(diǎn)2核糖體移動(dòng)讀取下一個(gè)密碼子終止密碼子無tRNA與之配對(duì)遺傳信息的翻譯UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA肽鏈釋放，核糖體從mRNA上解離，翻譯結(jié)束遺傳信息的翻譯概念：時(shí)間:場(chǎng)所:條件:個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過程核糖體模板：原料：能量：酶：工具

：

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄游離在細(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。ATP多種酶mRNA21種游離氨基酸t(yī)RNA

堿基互補(bǔ)配對(duì)A－U、U－A、G－C、C－G原則產(chǎn)物特點(diǎn)多肽鏈一條mRNA上可結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈遺傳信息傳遞的方向mRNA→氨基酸序列遺傳信息的轉(zhuǎn)錄正在合成的肽鏈（最終肽鏈一樣）核糖體mRNA少量