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

問題探討將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因（Bt抗蟲蛋白基因）轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出的棉花植株會(huì)產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白。蘇云金桿菌提取Bt抗蟲蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞Bt抗蟲蛋白Bt基因表達(dá)轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)！為什么會(huì)這樣？基因可以控制蛋白質(zhì)的合成過程，就是基因的表達(dá)。第4章

基因的表達(dá)第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第4章

基因的表達(dá)基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成？

遺傳信息儲(chǔ)存在細(xì)胞核的DNA中，蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)（核糖體）。

DNA和核糖體兩者在空間上是隔開的，那么DNA的遺傳信息怎么傳遞到細(xì)胞質(zhì)？基因核糖體

已知，DNA不能出核孔（核孔有選擇性）科學(xué)家推測(cè)：在DNA和蛋白質(zhì)之間，還有一種中間物質(zhì)充當(dāng)信使。

1955年，布拉切特以洋蔥根尖和變形蟲為材料，用RNA酶分解細(xì)胞中的RNA，蛋白質(zhì)的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白質(zhì)又開始合成。

1955年，戈德斯坦和普勞特觀察到放射性物質(zhì)標(biāo)記的RNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。

——RNA是DNA與蛋白質(zhì)之間的信使什么樣的物質(zhì)可以起到信使的作用呢？1.RNA的全稱：2.RNA的基本單位：核糖核酸4種核糖核苷酸一、RNA的結(jié)構(gòu)和種類3.RNA與DNA在化學(xué)組成上的主要區(qū)別（1）五碳糖不同：RNA的五碳糖是核糖，DNA的五碳糖是脫氧核糖；（2）堿基不完全相同：RNA的堿基組成中沒有T，而有U，DNA與之相反；**科學(xué)家常用同位素分別標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸來研究DNA、RNA的動(dòng)態(tài)變化。脫氧核糖DNA胸腺嘧啶（T）磷酸腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）RNA核糖尿嘧啶（U）思考：組成人體核酸的核苷酸和堿基分別有多少種？4.RNA適合作DNA的信使（2）RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。（1）RNA與DNA的結(jié)構(gòu)相似，都由核苷酸連接而成，能夠儲(chǔ)存遺傳信息。核孔核膜（3）RNA與DNA的關(guān)系中，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。（局部雙鏈）單鏈運(yùn)載氨基酸

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA）：核糖體RNA(rRNA）單鏈核糖體的組成成分傳遞遺傳信息單鏈信使RNA(mRNA）5.RNA的種類DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的?轉(zhuǎn)錄的方向RNA聚合酶DNAmRNA5'3'5'3'游離的核糖核苷酸在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，通過RNA聚合酶合成RNA的過程1.概念：2.條件模板：原料：酶：能量：DNA的一條鏈RNA聚合酶游離的四種核糖核苷酸

ATP4.產(chǎn)物：mRNA（還有tRNA和rRNA）3.原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄課P.65轉(zhuǎn)錄的方向RNA聚合酶DNAmRNA5'3'5'3'游離的核糖核苷酸5.過程：第1步

DNA雙鏈解開，堿基暴露第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分子上第4步合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)解旋

配對(duì)連接釋放AGTAC

AAATAGCUGACGGUUURNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

ACAAAT

AGCGACGGUUUURNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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AGCGACGGUUUURNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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GCGACGGUUUUARNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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GCGACGUUGUUARNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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GCGACGUUGUUARNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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GCGACGUGUUAURNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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GCGACGGUUAUURNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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GCGACGGUUAUUARNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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GCGCGGUUAUUAURNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AGT

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GGCGGUUAUUAUCRNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程AG

T

ACAAAT

GGCGGUUAUUAUCmRNADNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上RNA聚合酶模擬轉(zhuǎn)錄過程1．轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對(duì)保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？復(fù)制轉(zhuǎn)錄時(shí)間場(chǎng)所模板原料酶產(chǎn)物細(xì)胞分裂(細(xì)胞分裂前的間期）個(gè)體生長發(fā)育的整個(gè)過程主要在細(xì)胞核(線粒體、葉綠體

)

主要在細(xì)胞核(線粒體、葉綠體

)

DNA的兩條鏈DNA的一條模板鏈4種脫氧核苷酸。4種核糖核苷酸。解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶兩個(gè)雙鏈DNARNA（mRNA、tRNA、rRNA）思考·討論課P.661．轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對(duì)保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？復(fù)制轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)堿基配對(duì)遺傳信息傳遞半保留復(fù)制（多起點(diǎn)邊解旋邊雙向復(fù)制）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄（原核細(xì)胞：邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯）A－T、T－AG－C、C－GA－U、T－AG－C、C－GDNA→DNADNA→mRNA

都需要模板,都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則;

堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證遺傳信息轉(zhuǎn)錄的準(zhǔn)確性。2．與DNA復(fù)制相比，轉(zhuǎn)錄所需要的原料和酶各有什么不同？復(fù)制轉(zhuǎn)錄原料酶4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶3．轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？AGTTCGGAACTCAAGCCTTGαβAGTTCGGAAC轉(zhuǎn)錄UCAAGCCUUGαDNADNA的一條鏈RNA

轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基與DNA模板鏈（α）的堿基是互補(bǔ)配對(duì)的關(guān)系。

該RNA的堿基序列與另一條非模板鏈（β）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（β）上的堿基是T。5.轉(zhuǎn)錄是轉(zhuǎn)錄整個(gè)DNA嗎？4.轉(zhuǎn)錄時(shí)，DNA鏈完全解開嗎？DNA的兩條鏈都作為模板鏈么？邊解旋邊轉(zhuǎn)錄;只有一條鏈作為模板鏈。不是，轉(zhuǎn)錄以基因?yàn)閱挝贿M(jìn)行。一個(gè)DNA分子中的基因，不一定同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。6.一個(gè)DNA分子中某個(gè)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，其他基因是否一定也在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄？注意：1.不是所有的細(xì)胞都能進(jìn)行DNA的復(fù)制，但是幾乎所有的細(xì)胞可以進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。

例如高度分化的細(xì)胞，會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯，但是不會(huì)進(jìn)行DNA的復(fù)制。2.同種生物的不同細(xì)胞中，由于基因的選擇性表達(dá)，mRNA的種類和數(shù)量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的種類一般沒有差異?！炯皶r(shí)訓(xùn)練】1.下圖能完成轉(zhuǎn)錄過程的是（）B2.如下是轉(zhuǎn)錄過程：DNA……ＡＴＧ……

RNA……ＵＡＣ……該圖中有

種核苷酸，有

核酸，有

種堿基，該過程是在

中進(jìn)行的。625細(xì)胞核3.DNA分子的解旋發(fā)生在什么過程中()

A.復(fù)制B.轉(zhuǎn)錄C.翻譯D.復(fù)制和轉(zhuǎn)錄4.一個(gè)DNA分子轉(zhuǎn)錄出多少種多少個(gè)mRNA()

A.一種一個(gè)B.一種多個(gè)C.多種多個(gè)D.無數(shù)種無數(shù)個(gè)DAC5.有3個(gè)核酸分子，經(jīng)分析共有5種堿基，8種核苷酸，4條核苷酸鏈，則它們是（）

A.一個(gè)DNA和兩個(gè)RNA

B.兩個(gè)DNA和一個(gè)RNA

C.三個(gè)DNAD.三個(gè)RNA轉(zhuǎn)錄得到的是RNA，而不是蛋白質(zhì)。那么，RNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序呢？

mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合，開始它新的歷程——翻譯。

三、遺傳信息的翻譯1.概念：

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)的過程。

要想知道m(xù)RNA是如何翻譯成蛋白質(zhì)的，首先要尋找mRNA的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。mRNA的堿基序列蛋白質(zhì)的氨基酸序列實(shí)質(zhì)：問題1：mRNA的4種堿基如何對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)的21種氨基酸？最多可以決定64（43）種氨基酸若1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸最多可以決定4種氨基酸若2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸最多可以決定16（42）種氨基酸若3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸組成人體蛋白質(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1961年，英國的克里克和同事用實(shí)驗(yàn)證明：mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸，每3個(gè)這樣的堿基稱作一個(gè)密碼子。(1)定義：2.密碼子mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基(2)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1967年，科學(xué)家將21種氨基酸的密碼全部破譯，將其編制成密碼子表。21種氨基酸的密碼子表第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸絲氨酸終止終止、硒代半胱氨酸A亮氨酸絲氨酸終止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸U異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸C異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）蘇氨酸賴氨酸精氨酸GG纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A纈氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

起始密碼子______種

種類（

)種終止密碼子______種

編碼氨基酸的密碼子______種642623密碼子決定的氨基酸

UUUAUGUAA終止甲硫氨酸(起始）苯丙氨酸第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸絲氨酸終止終止、硒代半胱氨酸A亮氨酸絲氨酸終止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸U異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸C異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）蘇氨酸賴氨酸精氨酸GG纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A纈氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

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谷氨酸色氨酸

一種密碼子決定____種氨基酸，一種氨基酸由

密碼子決定。1種或幾種1

GAA和GGAA和GAG

UUC和UUUC和UUUUGGUGG——密碼子的簡并

1.絕大多數(shù)氨基酸都有好幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱為密碼子的簡并（性），你認(rèn)為密碼子的簡并對(duì)生物體的生存和發(fā)展有什么意義？

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)，由于密碼子的簡并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸。ACGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUUGACCGACGA錯(cuò)誤mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸思考.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？說明生物可能有著共同的起源。mRNA5′3′

問題2：知道堿基和氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系后，誰能將細(xì)胞質(zhì)中游離的氨基酸運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的生產(chǎn)線上呢？（完成這個(gè)工作，要求既能“懂”堿基的語言，也能“懂”氨基酸的語言）5′3′①結(jié)構(gòu)：tRNA鏈經(jīng)過折疊，像三葉草的葉形，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)相鄰的堿基，這3個(gè)堿基可以與mRNA上的密碼子配對(duì)，叫作反密碼子。結(jié)合氨基酸的部位密碼子反密碼子OHAAC堿基配對(duì)（含氫鍵）③種類：62種，與決定氨基酸的密碼子

一一對(duì)應(yīng)。②特點(diǎn)：1種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸這個(gè)tRNA攜氨基酸是

？亮氨酸反密碼子62種遺傳信息的翻譯3.翻譯過程（P.68）UAC甲硫氨酸組氨酸G

U

G色氨酸A

CC第1步:______進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與_______結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG________，進(jìn)入位點(diǎn)____。AGUCCAUAAGGUmRNAmRNA核糖體遺傳信息的翻譯過程AGUCCAUAAGGU色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸第1步:______進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與_______結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG________，進(jìn)入位點(diǎn)____。mRNA核糖體互補(bǔ)配對(duì)1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組氨酸G

U

G12遺傳信息的翻譯過程AGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸第1步:______進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與_______結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG________，進(jìn)入位點(diǎn)____。mRNA核糖體互補(bǔ)配對(duì)1第2步:攜帶某個(gè)氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)_____。2肽鍵第3步:甲硫氨酸與這個(gè)氨基酸形成_____，從而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)_____的tRNA上。2肽鍵12遺傳信息的翻譯過程AGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

GUAC甲硫氨酸第4步:

_______沿______移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子，原占位點(diǎn)___的tRNA離開核糖體，原位點(diǎn)___的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)__，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)___，繼續(xù)肽鏈的合成。核糖體mRNA1212色氨酸A

CC12遺傳信息的翻譯過程AGUCCAUAAGGU組氨酸色氨酸A

CC甲硫氨酸XXXXXX隨著________的移動(dòng)，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的____________，合成才告終止。核糖體終止密碼子1212遺傳信息的翻譯過程AGUCCAUAAGGU甲硫氨酸組氨酸色氨酸XXX注意：①核糖體是沿著mRNA移動(dòng)的。②核糖體與mRNA結(jié)合部位會(huì)形成2個(gè)結(jié)合位點(diǎn)。124.條件：5.產(chǎn)物：6.原則：模板：原料：能量：工具：酶具有一定氨基酸序列的蛋白質(zhì)（肽鏈）堿基互補(bǔ)配對(duì)（A-U，U-A，C-G，G-C）7.遺傳信息傳遞的方向：RNA→蛋白質(zhì)提醒：肽鏈合成后，通常經(jīng)過盤曲折疊，才能形成特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。mRNA21種氨基酸ATPtRNA8.翻譯的高效性

在細(xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個(gè)快速的過程。通常一個(gè)mRNA分子上可以