基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成高一生物人教版必修二

第四章基因的表達第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成電影《侏羅紀公園》中恐龍復(fù)活的場景從原理上分析，利用已滅絕生物的DNA，真的能夠使它們復(fù)活嗎？？發(fā)出綠色熒光的水母問題探討生活在太平洋西北部的一種水母能發(fā)出綠色熒光，這是因為它的DNA上有一段長度為5.17×103個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。綠色熒光蛋白發(fā)出綠色熒光發(fā)出綠色熒光的水母綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入實驗組對照組問題探討一、基因的表達：1、概念：基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀，這個過程叫做基因的表達。DNA核糖體DNA能夠出細胞核嗎？核糖體能夠入細胞核嗎？？RNA——將DNA的遺傳信息從細胞核傳遞到細胞質(zhì)。復(fù)習(xí)回顧：DNA和RNA的結(jié)構(gòu)上的區(qū)別DNA的基本單位RNA的基本單位核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸AGCTAGCU復(fù)習(xí)回顧：DNA和RNA的結(jié)構(gòu)上的區(qū)別ATGCTACGDNA的結(jié)構(gòu)RNA的結(jié)構(gòu)單鏈結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)（1）RNA與DNA有相似結(jié)構(gòu)，也含有

，可以儲存

。（2）RNA一般是

，比DNA

，能夠通過

，從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。2、RNA適于作DNA信使的原因：一、基因的表達：3、RNA的類型信使RNA——mRNA（messengerRNA）核糖體RNA——rRNA（ribosomalRNA）

轉(zhuǎn)運RNA——tRNA（transferRNA）4種堿基（AGCU）遺傳信息單鏈短核孔4、基因的表達包括兩個過程轉(zhuǎn)錄一、基因的表達：翻譯堿基排列順序堿基排列順序氨基酸排列順序DNARNA蛋白質(zhì)核糖體二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、過程：二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、過程：（1）解旋：DNA雙鏈解開，堿基暴露（

斷裂）（2）配對：游離的

與DNA模板鏈上的堿基互補配對。

核糖核苷酸（3）連接：在

的催化下把子鏈的核糖核苷酸連接形成核糖核苷酸鏈。（合成方向：子鏈的

端→

端）RNA聚合酶（4）釋放：合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙螺旋恢復(fù)氫鍵5’3’二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄DNA的一條鏈4種游離的核糖核苷酸RNA聚合酶②模板：③原料：①酶：2、條件：④能量：ATP（①解旋，使氫鍵斷裂；

②連接核糖核苷酸，形成磷酸二酯鍵）二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄3、場所：主要在細胞核，還有線粒體、葉綠體4、概念：

在

中，通過

酶以

為模板合成

，這一過程稱為轉(zhuǎn)錄。細胞核DNA的一條鏈RNARNA聚合6、配對原則：堿基互補配對原則（A-U、T-A、G-C、C-G）5、產(chǎn)物：RNA（包括mRNA、tRNA、rRNA）RNA形成后，通過核孔從細胞核到細胞質(zhì)7、特點：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄穿過幾層生物膜？穿過0層生物膜?；虻谋磉_包括兩個過程：轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)堿基排列順序氨基酸排列順序摩斯密碼（Morsecode）是一種時通時斷的信號代碼，通過不同的排列順序來表達不同的英文字母、數(shù)字和標點符號。請破譯下面這段信息，其中每個字母之間都用“/”隔開。Wherearegeneslocated?字符電碼符號字符電碼符號A·－N－·B－···O－－－C－·－·P·－－·D－··Q－－·－E·R·－·F··－·S···G－－·T－H····U··－I··V···－J·－－－W·－－K－·－X－··－L·－··Y－·－－M－－Z－－···－－/····/·/·－·/·/·－/·－·/·/－－·/·/－·/·/···/·－··/－－－/－·－·/·－/－/·/－··【問題探討1】堿基和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系是怎樣的？4種21種若1個堿基決定1個氨基酸，只能決定___種氨基酸

若3個堿基決定1個氨基酸，就可決定___種氨基酸

若2個堿基決定1個氨基酸，只能決定___種氨基酸416641954年，美籍理論物理學(xué)家伽莫夫（G-Gamow）運用數(shù)學(xué)方法進行推理：【資料1】1961年克里克的實驗實驗材料：T4噬菌體實驗思路：研究其中某個基因的堿基增加或減少對其編碼蛋白質(zhì)的影響實驗結(jié)果：①增加或刪除1個/2個堿基,無法正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)；②增加或刪除3個堿基，可以正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。實驗結(jié)論：mRNA上3個堿基編碼1個氨基酸。堿基和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系是怎樣的？佛朗西斯?克里克(FrancisHarryComptonCrick)（1）概念：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基稱為1個密碼子。1、密碼子:三、遺傳信息的翻譯mRNA密碼子密碼子密碼子密碼子密碼子氨基酸3氨基酸2氨基酸1氨基酸4氨基酸5表4-121種氨基酸的密碼子表第一個堿基第二個堿基第三個堿基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UCAGUUUUUCAUA分析課本表4-1：21種氨基酸的密碼子表，討論以下問題：

1、一種氨基酸只有一個密碼子嗎？

2、一種密碼子可以編碼幾種氨基酸？

3、表中有幾個起始密碼子？幾個終止密碼子？

4、終止密碼子可以編碼氨基酸嗎？能夠編碼氨基酸的密碼子有幾種？

5、幾乎所有生物都共用上述密碼子。試從生命起源和進化的角度進行解釋。

可以有多種一種三、遺傳信息的翻譯表4-121種氨基酸的密碼子表第一個堿基第二個堿基第三個堿基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UCAGAUGGUGUAAUAGUGA分析課本表4-1：21種氨基酸的密碼子表，討論以下問題：

1、一種氨基酸只有一個密碼子嗎？

2、一種密碼子可以編碼幾種氨基酸？

3、表中有幾個起始密碼子？幾個終止密碼子？

4、終止密碼子可以編碼氨基酸嗎？能夠編碼氨基酸的密碼子有幾種？

5、幾乎所有生物都共用上述密碼子。試從生命起源和進化的角度進行解釋。

可以有多種一種說明當今生物可能有著共同的起源，或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的.不編碼61種三、遺傳信息的翻譯1、密碼子:（2）種類：共

種，其中：起始密碼子有

種，終止密碼子有

種一般情況下能編碼氨基酸的密碼子有

種（3）特點：①

：一種密碼子只能決定

種氨基酸(3種終止密碼子除外)②

：一種氨基酸可能有

個密碼子③普遍性：幾乎所有生物都共用同一套密碼子，說明當今生物可能有著共同的起源642361一多三、遺傳信息的翻譯專一性簡并性一般情況下終止密碼子不編碼氨基酸游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣被運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？？三、遺傳信息的翻譯mRNA核糖體AUGACUGGAUCUUAA甲硫氨酸絲氨酸蘇氨酸2、tRNA：氨基酸的“搬運工”（1）結(jié)構(gòu)：單鏈，結(jié)合氨基酸的部位三、遺傳信息的翻譯三葉草的葉形2、tRNA：氨基酸的“搬運工”（1）結(jié)構(gòu)：單鏈，三葉草的葉形一端為攜帶氨基酸的部位，另一端三個堿基能與mRNA上的密碼子互補配對，稱為反密碼子。（2）功能：識別密碼子mRNA密碼子密碼子密碼子密碼子密碼子反密碼子精氨酸三、遺傳信息的翻譯，轉(zhuǎn)運特定的氨基酸2、tRNA：氨基酸的“搬運工”（1）結(jié)構(gòu)：單鏈，三葉草的葉形一端為攜帶氨基酸的部位，另一端三個堿基能與mRNA上的密碼子互補配對，稱為反密碼子（2）功能：識別密碼子，轉(zhuǎn)運特定的氨基酸（3）一種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運

種氨基酸；一種氨基酸可由

種tRNA轉(zhuǎn)運；

一種或多一三、遺傳信息的翻譯3、翻譯的過程三、遺傳信息的翻譯mRNA核糖體AUGACUGGAUCUUAAUAC甲硫氨酸位點1位點23、翻譯的過程三、遺傳信息的翻譯mRNA核糖體AUGACUGGAUCUUAAUAC甲硫氨酸位點1位點2UGA蘇氨酸三、遺傳信息的翻譯mRNAAUGACUGGAUCUUAAUAC甲硫氨酸位點1位點2UGA蘇氨酸3、翻譯的過程三、遺傳信息的翻譯mRNAAUGACUGGAUCUUAA位點1位點2UGA甲硫氨酸蘇氨酸位點1位點2CCU

甘氨酸

?位點1位點23、翻譯的過程三、遺傳信息的翻譯mRNAAUGACUGGAUCUUAACCU甲硫氨酸蘇氨酸

甘氨酸位點1位點2AGA

絲氨酸位點1位點23、翻譯的過程三、遺傳信息的翻譯mRNAAUGACUGGAUCUUAAAGA甲硫氨酸蘇氨酸

甘氨酸絲氨酸位點1位點23、翻譯的過程三、遺傳信息的翻譯【注意】1、決定氨基酸的是

(mRNA/tRNA)上的

（密碼子/反密碼子）2、翻譯時，

是沿著mRNA移動的，核糖體和mRNA的結(jié)合部位會形成

個tRNA的結(jié)合位點3、從核糖體上脫離下來的只是

（肽鏈/蛋白質(zhì)），肽鏈還要進一步加工，才能成為具有生物活性的蛋白質(zhì)。三、遺傳信息的翻譯核糖體2肽鏈mRNA密碼子模板：______4、概念：游離在細胞質(zhì)中的各種

，以

為模板合成具有一定

的蛋白質(zhì)的過程.氨基酸mRNA氨基酸順序核糖體mRNA21種氨基酸7、配對原則：堿基互補配對原則5、場所：________6、條件：原料：_________8、產(chǎn)物：多肽（蛋白質(zhì)）運載工具：____還需___________（A-U、U-A、C-G、G-C）tRNA酶、能量（ATP）三、遺傳信息的翻譯9、特點：一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量蛋白質(zhì)。？1、圖中核糖體的移動方向是向左還是向右？2、圖中核糖體最終合成的多肽鏈①②③④的氨基酸序列相同嗎？為什么？④③②①相同，因為模板是同一條mRNA三、遺傳信息的翻譯肽鏈短→肽鏈長ABCmRNA核糖體正在合成的肽鏈四、中心法則1、提出者：克里克2、內(nèi)容：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制？克里克提出的中心法則適用于所有生物嗎？只適用于細胞生物和噬菌體等DNA病毒?！举Y料3】1965年，科學(xué)家在RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，像DNA復(fù)制酶能對DNA進行復(fù)制一樣，RNA復(fù)制酶能對RNA進行復(fù)制?！举Y料4】1970年，科學(xué)家在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。結(jié)合以上資料請思考：討論：1、你認為這些資料是否推翻了克里克提出的中心法則？2、請根據(jù)以上資料，對中心法則進行修改完善，用虛線表示新增的遺傳信息傳遞途徑。

四、中心法則四、中心法則3、完善后的中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向小結(jié)蛋白質(zhì)mRNADNA轉(zhuǎn)錄翻譯密碼子含有氨基酸決定tRNA轉(zhuǎn)運含有反密碼子互補配對rRNA含有脫水縮合核糖體翻譯的模板轉(zhuǎn)運氨基酸構(gòu)成核糖體（翻譯的場所）

DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時間細胞分裂的_____

______________________________場所主要在________

主要在_________

細胞質(zhì)中的________

模板DNA的

條鏈DNA的

條鏈

____________原料4種游離的

______________

4種游離的______________

21種______________

條件

產(chǎn)物

五、遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較間期生物體生長發(fā)育的過程中細胞核細胞核核糖體兩一mRNA脫氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸解旋酶DNA聚合酶ATPRNA聚合酶ATP酶ATPtRNA2個完全相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽（蛋白質(zhì)）

DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯堿基配對

特點

一個mRNA分子上可以結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈。提高合成蛋白質(zhì)的速度遺傳信息

意義______遺傳信息，使遺傳信息從親代傳遞給子代

_______遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀五、遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較DNA(母鏈):DNA(子鏈):ATGCTACGDNA：RNA：ATGCUACGmRNA：tRNA：AUGCUACG邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制多起點復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄DNA→DNA復(fù)制表達DNA→RNARNA→蛋白質(zhì)【例1】人血紅蛋白的2條α、2條β多肽鏈，分別由α、β珠蛋白基因編碼。相關(guān)敘述正確的是(

)A．tRNA上3個相鄰的堿基組成1個密碼子B．α珠蛋白基因的翻譯發(fā)生在細胞質(zhì)中C．一種密碼子對應(yīng)幾種不同的氨基酸D．β珠蛋白基因的兩條鏈均可作為mRNA轉(zhuǎn)錄的模板BmRNA11【例2】圖示某雙鏈DNA片段及其控制合成的一段多肽鏈（甲硫氨酸的密碼子是AUG，是翻譯的起點）。下列分析錯誤的是()A.轉(zhuǎn)錄mRNA的模板是乙鏈B.轉(zhuǎn)錄不可能發(fā)生在細胞質(zhì)中C.對應(yīng)的mRNA中有6個密碼子D.翻譯蛋白質(zhì)的場所是核糖體B甲鏈…ATGCGGGAGGCGG