4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第2課時(shí)課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

4.1.2基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成遺傳因子的發(fā)現(xiàn)基因的表達(dá)基因與染色體的關(guān)系基因的本質(zhì)基因突變及其他變異從雜交育種到基因工程現(xiàn)代生物進(jìn)化理論學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.概述遺傳信息翻譯的過(guò)程。2.概述中心法則的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)。溫故知新在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA過(guò)程。模板：DNA的一條鏈原料：4種核糖核苷酸能量：ATP酶：RNA聚合酶等場(chǎng)所：真核：細(xì)胞核、線粒體、葉綠體

原核：細(xì)胞質(zhì)中定義條件個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過(guò)程時(shí)間溫故知新

堿基互補(bǔ)配對(duì)A－U、T－A、G－C、C－GRNA（mRNA、tRNA、rRNA）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄DNA→RNA遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備從5’-端到3’-端產(chǎn)物原則特點(diǎn)遺傳信息傳遞的方向轉(zhuǎn)錄的意義mRNA的延伸方向轉(zhuǎn)錄得到的mRNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)，那么，mRNA上的遺傳信息如何傳遞到蛋白質(zhì)上呢？請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P66-68，小組合作思考討論完成問(wèn)題：翻譯的概念及實(shí)質(zhì)？什么是密碼子？決定氨基酸的密碼子有多少？起始密碼子是什么？起始密碼子編碼什么氨基酸？終止密碼子有幾個(gè)？一種密碼子決定幾種氨基酸？一種氨基酸酸有幾種密碼子？探究一.遺傳信息的翻譯探究一.遺傳信息的翻譯

游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種

，以

為模板合成

，這一過(guò)程叫做翻譯。氨基酸mRNA具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)1、概念：轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNA（脫氧核苷酸）（核糖核苷酸）4種AGCU21種？（氨基酸）mRNA4種AGCT一一對(duì)應(yīng)

將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。2、實(shí)質(zhì)：實(shí)驗(yàn)1：1961年，克里克以T4噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料，將某個(gè)基因中增加或刪除1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)堿基，觀察是否能正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（1）增加或刪除1個(gè)、2個(gè)堿基，無(wú)法正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)；（2）增加或刪除3個(gè)堿基，可以正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)2：1961年,尼倫伯格、馬太做的蛋白質(zhì)的體外合成實(shí)驗(yàn)，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：加入苯丙氨酸的試管中，出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。結(jié)論1：mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基叫作密碼子。結(jié)論2：UUU是苯丙氨酸的密碼子。第一個(gè)用實(shí)驗(yàn)證明遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸的科學(xué)家---克里克UUUUUUUUUUUUUURNA探究一.遺傳信息的翻譯探究一.遺傳信息的翻譯(1)定義：mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基(3)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(wú)間隔、不重疊決定纈氨酸決定組氨酸決定精氨酸

后來(lái)科學(xué)家又通過(guò)一步步的推測(cè)和實(shí)驗(yàn)，證明了確實(shí)是mRNA上三個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，最終破解了64個(gè)遺傳密碼子。3.密碼子(2)位置：mRNA上探究一.遺傳信息的翻譯第一個(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

第1個(gè)堿基第2個(gè)堿基第3個(gè)堿基密碼子苯丙氨酸UUUUUU

精氨酸AGGAGG密碼子的專一性探究一.遺傳信息的翻譯起始密碼子終止密碼子AUG(甲硫氨酸)UGA(硒代半胱氨酸)64種AUG(甲硫氨酸)、UAA、UAG(不編碼任何氨基酸)編碼氨基酸的密碼子______種或_____種6162②在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。原核生物:真核生物:GUG(甲硫氨酸,纈氨酸)①GUG作起始密碼子，編碼甲硫氨酸；做中間密碼子，編碼纈氨酸。(4)種類：探究一.遺傳信息的翻譯思考.討論1.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？例：1種密碼子只能決定1種氨基酸（正常情況下）；

色氨酸只有UGG一種密碼子，苯丙氨酸、亮氨酸分別有2種、6種密碼子。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。當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸；②提高使用頻率。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。密碼子的簡(jiǎn)并性探究一.遺傳信息的翻譯思考.討論2.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子，根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？說(shuō)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。密碼子的通用性探究一.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(guò)來(lái)的？游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸,是怎樣被運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢?實(shí)驗(yàn)：1955年詹美尼克等三位科學(xué)家分別很意外的在同一溶液中發(fā)現(xiàn)氨基酸先附著在一種小分子量的RNA上，然后這些氨基酸再被帶到一種微粒體進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，這種RNA后來(lái)被命名為tRNA。結(jié)論：運(yùn)輸氨基酸的工具——tRNA探究一.遺傳信息的翻譯(1)形狀：三葉草形(2)結(jié)構(gòu)：一端是攜帶

的部位，另一端為

，能與密碼子互補(bǔ)配對(duì)。氨基酸反密碼子（3)特點(diǎn)：反密碼子：tRNA上可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)堿基。AAC每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸一種氨基酸可以由一種或多種tRNA攜帶思考1：若反密碼子為GUA，則攜帶的氨基酸是？

若密碼子為UAA，則對(duì)應(yīng)的反密碼子是？（專一性）

4.tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）(4)種類：決定氨基酸的密碼子有61或62種，所以反密碼子有

；tRNA有

。61或62種61或62種探究一.遺傳信息的翻譯

4.翻譯的過(guò)程探究一.遺傳信息的翻譯起始密碼子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(guò)與mRNA上的堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)入位點(diǎn)1。第一步：核糖體移動(dòng)方向E125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA甲核糖體

4.翻譯的過(guò)程探究一.遺傳信息的翻譯

4.翻譯的過(guò)程E12甲攜帶某個(gè)氨基酸的tRNA以同樣的方法進(jìn)入位點(diǎn)2。通過(guò)脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上。組5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第二步：第三步：探究一.遺傳信息的翻譯

4.翻譯的過(guò)程E12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(kāi)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。精色半半甲組5’3’5’3’5’3’脯5’3’5’3’5’3’核糖體移動(dòng)方向AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第四步：探究一.遺傳信息的翻譯

4.翻譯的過(guò)程肽鏈合成后，從核糖體上脫離，盤(pán)曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。第五步：探究一.遺傳信息的翻譯◆模板:mRNA◆原料:21種氨基酸◆能量:ATP◆搬運(yùn)工具:tRNA◆核糖體的移動(dòng)方向：◆此過(guò)程堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A-U、U-A、C-G、G-C沿著mRNA

5’端往3’端移動(dòng)◆遺傳信息流向：mRNA→蛋白質(zhì)◆產(chǎn)物:具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)◆場(chǎng)所:細(xì)胞質(zhì)的核糖體上探究一.遺傳信息的翻譯請(qǐng)同學(xué)們自主閱讀教材P69，思考并回答問(wèn)題：①②③④⑤⑥1.如何快速高效地進(jìn)行翻譯呢？2.圖中①、⑥分別是什么分子或結(jié)構(gòu)？最終合成的多肽鏈②、③、④、⑤的氨基酸序列相同嗎？為什么？3.核糖體移動(dòng)的方向是怎樣的？4.翻譯合成的肽鏈就具有相應(yīng)的生物學(xué)功能嗎？5.翻譯能夠精確進(jìn)行的原因是什么？6.圖所示的翻譯特點(diǎn)，其意義是什么？探究一.遺傳信息的翻譯（1）如何快速高效地進(jìn)行翻譯呢？（2）圖中①、⑥分別是什么分子或結(jié)構(gòu)？最終合成的多肽鏈②、③、④、⑤的氨基酸序列相同嗎？為什么？mRNA核糖體相同。因?yàn)樗鼈兊哪０迨峭粭lmRNA。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。①②③④⑤⑥1．研究表明，當(dāng)人體進(jìn)食過(guò)多，機(jī)體中的瘦素含量水平快速上升，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)瘦素

合成時(shí)，存在多聚核糖體。請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：探究一.遺傳信息的翻譯①②③④⑤⑥（3）核糖體移動(dòng)的方向是怎樣的？（4）翻譯合成的肽鏈就具有相應(yīng)的生物學(xué)功能嗎？（5）翻譯能夠精確進(jìn)行的原因是什么？（6）圖所示的翻譯特點(diǎn)，其意義是什么？少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。①mRNA為翻譯提供了精確的模板；②通過(guò)mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子的堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了翻譯能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。不具有，還需要加工。由肽鏈_____→肽鏈_____的方向進(jìn)行短長(zhǎng)探究一.遺傳信息的翻譯2．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。原核生物：邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯真核生物：先轉(zhuǎn)錄，后翻譯探究二.中心法則你能從信息傳遞的角度，用文字和箭頭表示細(xì)胞中遺傳信息的傳遞規(guī)律嗎？轉(zhuǎn)錄翻譯RNADNA蛋白質(zhì)克里克復(fù)制中心法則遺傳信息可以從DNA流向DNA,即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA,進(jìn)而流向蛋白質(zhì),即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。實(shí)驗(yàn)1:1965年，科學(xué)家在某種RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了RNA復(fù)制酶，RNA復(fù)制酶能催化RNA的復(fù)制。實(shí)驗(yàn)2.1970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。復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄在遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物，而ATP為信息的流動(dòng)提供能量，可見(jiàn)，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。探究二.中心法則生物種類遺傳信息的傳遞過(guò)程以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物原核生物真核生物DNA病毒以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物一般RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒(HIV)各種生物的遺傳信息傳遞過(guò)程網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：RNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄原料模板酶場(chǎng)所反密碼子原料模板場(chǎng)所工具氨基酸核糖體RNA聚合酶核糖核苷酸主要在細(xì)胞核一條鏈組成決定rRNAmRNAtRNA種類密碼子三個(gè)堿基翻譯DNA中心法則探究一.遺傳信息的翻譯項(xiàng)目復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所條件模板原料能量酶產(chǎn)物原則細(xì)胞核（主要場(chǎng)所）細(xì)胞核（主要場(chǎng)所）核糖體DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA4種游離的脫氧核苷酸4種游離的核糖核苷酸21種游離的氨基酸ATPATPATP解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶DNARNA多肽堿基互補(bǔ)配對(duì)A-TT-AG-CC-G堿基互補(bǔ)配對(duì)A-U

T-AG-CC-G堿基互補(bǔ)配對(duì)A-UU-AG-CC-G特定的酶列表比較DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯探究一.遺傳信息的翻譯A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A基因表達(dá)的過(guò)程中，DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關(guān)系？A—C—U—G—G—A—U—C—UUGA