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

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第1節(jié)第4章

基因的表達(dá)遺傳信息的翻譯學(xué)習(xí)目標(biāo)分析遺傳信息翻譯的產(chǎn)所、原料、模板及特點(diǎn)【生命觀念、科學(xué)思維】構(gòu)建翻譯過程的模型，理解基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程【科學(xué)思維】0102情境導(dǎo)入遺傳信息的翻譯01mRNA合成以后，通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)。一、翻譯的概念翻譯的概念實(shí)質(zhì)：將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。轉(zhuǎn)錄翻譯一一對應(yīng)？DNA4種堿基（ATGC)mRNA4種堿基(AUGC)蛋白質(zhì)21種氨基酸核糖體是如何讀懂mRNA上的遺傳信息，并精準(zhǔn)將其“翻譯”成蛋白質(zhì)的？二、翻譯的模板mRNA思考：mRNA的4種堿基21種氨基酸1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸，氨基酸AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

446416第三種方式能滿足組成蛋白質(zhì)的21種氨基酸的需要？二、翻譯的模板密碼子【資料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)。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。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---克里克思考：肯定不是密碼子的是哪一個(gè)?ATA、UUU、AUA、CCC、AGC二、翻譯的模板密碼子【資料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)了多聚苯丙氨酸的結(jié)論2：UUU是苯丙氨酸的密碼子。二、翻譯的模板密碼子mRNA5'3'GUGGAACCU密碼子密碼子密碼子

后來科學(xué)家又通過一步步的推測和實(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。定義：mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基識別：密碼子認(rèn)讀是從mRNA的5'→3',相鄰的密碼子無間隔、不重疊位置：mRNA上第一個(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

AGAAGA二、翻譯的模板第一個(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

終止密碼子：

、

、______

__

種類起始密碼子：_____（甲硫氨酸）、（

種）_____（纈氨酸、甲硫氨酸）

64UAAGUGAUGUGA（硒代半胱氨酸）

UAG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1二、翻譯的模板

分析密碼子的特點(diǎn)1．從教材P67的密碼子表中可以看出，一種氨基酸可能有幾個(gè)密碼子，你認(rèn)為密碼子的簡并對生物體的生存發(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密碼子的簡并性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)，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應(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。思考·討論密碼的通用性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？

分析密碼子的特點(diǎn)

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。思考·討論游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣精準(zhǔn)地被運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？甲硫組色精半胱半胱脯谷絲UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’尋找證據(jù)：1955年美國科學(xué)家扎米尼克（PaulCharlesZamecnik）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（即核糖體）進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，這種RNA后來被命名為tRNA

。三、氨基酸的“搬運(yùn)工”結(jié)論：運(yùn)輸氨基酸的工具——tRNA堿基配對3'5'結(jié)合氨基酸的部位堿基配對RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形①1種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸（專一性）②一種氨基酸可以由一種或多種tRNA攜帶

結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)：tRNA三、氨基酸的“搬運(yùn)工”堿基配對3'5'結(jié)合氨基酸的部位堿基配對反密碼子：密碼子反密碼子CGU位于tRNA上，與密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的3個(gè)相鄰的堿基。思考：①若反密碼子為GUA，則攜帶的氨基酸是？

②若密碼子為UAA，則對應(yīng)的反密碼子是？②由于UAA是終止密碼子，不決定氨基酸，所以沒有與之對應(yīng)的tRNA及反密碼子。反密碼子三、氨基酸的“搬運(yùn)工”GCA種類決定氨基酸的密碼子有61或62種，故反密碼子有

__；tRNA有

__。61或62種61或62種探究活動：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合，形成“核糖體-mRNA復(fù)

合物”。閱讀教材P68，掌握遺傳信息翻譯的過程。四、遺傳信息的翻譯過程12甲組5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA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通過與mRNA上的堿基互補(bǔ)配對進(jìn)入位點(diǎn)1。第一步核糖體移動方向125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA甲核糖體四、遺傳信息的翻譯過程翻譯的過程12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第二步第三步四、遺傳信息的翻譯過程翻譯的過程12核糖體沿mRNA移動，讀取下一個(gè)密碼子，原占位點(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。精色半半甲組5’3’5’3’5’3’脯5’3’5’3’5’3’核糖體移動方向AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第四步四、遺傳信息的翻譯過程翻譯的過程12核糖體沿mRNA移動，讀取下一個(gè)密碼子，原占位點(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。精色半半甲組5’3’5’3’5’3’脯5’3’5’3’5’3’核糖體移動方向AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA第四步四、遺傳信息的翻譯過程翻譯的過程125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA四、遺傳信息的翻譯過程翻譯的過程5’3’5’3’甲組色精半半脯肽鏈合成后，從核糖體上脫離，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。第五步直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。四、遺傳信息的翻譯過程（2）該過程發(fā)生的堿基互補(bǔ)配對與DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄相比完全一樣嗎？1．當(dāng)健康人進(jìn)食后，血糖水平快速上升，但經(jīng)機(jī)體調(diào)節(jié)后血糖能恢復(fù)正常至，研究發(fā)現(xiàn)該過程與胰島素的合成有關(guān)。圖中為細(xì)胞內(nèi)胰島素合成過程中，存在大量多聚核糖體。請據(jù)圖分析回答下列問題：（1）圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是哪種分子或結(jié)構(gòu)？不完全一樣復(fù)制A—T、T—A、G—C、C—G轉(zhuǎn)錄A—U、T—A、C—G、G—C翻譯A—U、U—A、C—G、G—C（3）根據(jù)教材中的密碼子表，寫出圖甲中翻譯出的氨基酸序列。甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸多肽鏈tRNA核糖體

理解翻譯的過程隨堂訓(xùn)練（4）圖乙中①⑥分別是什么分子或結(jié)構(gòu)？核糖體移動的方向是怎樣的？相同。因?yàn)樗鼈兊哪０迨峭粭lmRNA。少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。（5）最終合成的多肽鏈②③④⑤的氨基酸序列相同嗎？為什么？（6）圖乙所示的翻譯特點(diǎn)，其意義是什么？①②③④⑤⑥mRNA核糖體

理解翻譯的過程隨堂訓(xùn)練由①到②。乙請據(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，后翻譯思維訓(xùn)練真核細(xì)胞和原核細(xì)胞基因表達(dá)的區(qū)別A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A

基因表達(dá)的過程中，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

CCU

AGA蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸轉(zhuǎn)錄翻譯ACU

GGA

UCUDNA136mRNA蛋白質(zhì)思維訓(xùn)練基因表達(dá)的相關(guān)計(jì)算隨堂訓(xùn)練2.一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個(gè)肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個(gè)數(shù)及合成這段多肽鏈最多需要的tRNA個(gè)數(shù)依次為()

A.33,11

B.36,12

C.12,36

D.11,363.關(guān)于基因表達(dá)的敘述，正確的是（

）

A.所有生物基因表達(dá)過程中用到的RNA和蛋白質(zhì)均由DNA編碼

B.DNA雙鏈解開，RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄，移動到終止密碼子時(shí)停止轉(zhuǎn)錄

C.翻譯過程中，核酸之間的相互識別保證了遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性

D.多肽鏈的合成過程中，tRNA讀取mRNA上全部堿基序列信息√√中心法則02復(fù)制復(fù)制中心法則探究活動：嘗試從信息傳遞的角度，用文字和箭頭表示細(xì)胞中遺傳信息的