基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成-高一生物下學(xué)期特色課件（人教版2019必修2）

第4章基因的表達第1節(jié)

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

基因表達：基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制性狀的過程綠色熒光綠色熒光蛋白綠色熒光蛋白基因遺傳信息儲存在細胞核的DNA中蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在核糖體充當信使的中間物質(zhì)---RNA基因主要通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制性狀轉(zhuǎn)錄翻譯01遺傳信息的轉(zhuǎn)錄比較DNA和RNA為什么RNA適于做DNA的信使呢？總結(jié)RNA適于做DNA的信使的條件：RNA與DNA的結(jié)構(gòu)相似，可以儲存遺傳信息；RNA一般是單鏈比DNA短，能夠通過核孔轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。種類mRNAtRNArRNA名稱信使RNA轉(zhuǎn)運RNA核糖體RNA功能結(jié)構(gòu)示意圖共同點遺傳信息傳遞的媒介轉(zhuǎn)運氨基酸的工具組成核糖體單鏈單鏈，部分堿基配對形成三葉草型結(jié)構(gòu)單鏈①都是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物②基本單位相同③都與翻譯過程有關(guān)RNA的種類RNA中不存在氫鍵？?1.轉(zhuǎn)錄的概念：在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則合成RNA的過程。一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄2.轉(zhuǎn)錄的過程RNA聚合酶將DNA雙鏈解開，堿基暴露出來第一步游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對第二步在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA分子上第三步合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋恢復(fù)第四步3′3′5′5′5′RNA與模板鏈是反向的一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

堿基互補配對主要在細胞核4種游離的核糖核苷酸DNA的一條鏈RNA聚合酶（1.解旋2.催化磷酸二酯鍵的形成）A－U、T－A、G－C、C－G4.場所：6.原則：模板：5.條件：3.時間：個體發(fā)育的任何時期一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄原料：酶：能量：ATP等7.轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物：單鏈RNA（mRNArRNAtRNA)8.意義：使遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)移至RNA，為翻譯過程提供模板mRNA。轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么異同點？不同點：相同點：都需要模板、酶、能量等；邊解旋邊復(fù)制，邊解旋邊轉(zhuǎn)錄；都遵循堿基互補配對原則，堿基互補配對規(guī)律能夠保證遺傳信息傳遞的準確性；DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈原料4種游離的脫氧核苷酸4種游離的核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶堿基對A-T、T-A、G-C、C-GA-U、T-A、G-C、C-G產(chǎn)物兩個雙鏈DNA分子單鏈RNA按照堿基配對原則1.寫出以b鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的mRNA堿基序列，2.寫出b鏈對應(yīng)的a鏈的堿基序列。DNA雙鏈片段a鏈b鏈CGAACCTCACGC信使RNA比較mRNA和b鏈，以及mRNA和a鏈的堿基序列的差異。GCTTGGAGTGCGGCUUGGAGUGCG思考與討論與模板鏈：堿基互補配對與非模板鏈：堿基序列基本相同（T變成U）mRNA攜帶的遺傳信息蛋白質(zhì)堿基排序氨基酸排序DNA攜帶的遺傳信息堿基排序轉(zhuǎn)錄翻譯02遺傳信息的翻譯翻譯的概念：

游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白質(zhì)，這一過程叫作翻譯。二、遺傳信息的翻譯mRNA攜帶的遺傳信息蛋白質(zhì)堿基排序氨基酸排序翻譯4種21種實質(zhì)如1個堿基決定1個氨基酸

決定4種氨基酸如2個堿基決定1個氨基酸

決定16種氨基酸如3個堿基決定1個氨基酸

堿基組合有64種思考：mRNA上的4種堿基怎么決定蛋白質(zhì)的21種氨基酸？密碼子：信使RNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基。第一個堿基第二個堿基第三個堿基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密碼子（共64個）起始密碼子：2種：AUG、GUG終止密碼子：3種：UAA、UGA、UAG,一般不編碼氨基酸普通密碼子：59種：只編碼氨基酸注意：1.特殊情況下，UGA可編碼硒代半胱氨酸；2.原核生物中，GUG可作為起始密碼子，編碼甲硫氨酸。能決定氨基酸的密碼：61個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)氨基酸都有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡并性。你認為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？分析密碼子的特點思考·討論1.當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼的簡并性，可能并不會改變其對應(yīng)的氨基酸。2.當某種氨基酸使用頻率高時，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。2.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子，根據(jù)這一事實，你能想到什么？分析密碼子的特點思考·討論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。通用性

mRNA進入細胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機器”——核糖體結(jié)合起來，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。有了“生產(chǎn)線”，還要有“工人”，才能生產(chǎn)產(chǎn)品。

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？tRNA：(1)形態(tài)：RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形3'5'(2)功能特點：識別密碼子，轉(zhuǎn)運氨基酸。（每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸。每種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運）結(jié)合氨基酸的部位堿基配對mRNA5'3'ACU密碼子UGA反密碼子位于tRNA上，其實質(zhì)是與密碼子發(fā)生堿基互補配對的3個相鄰的堿基。第1步mRNA進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1。第2步攜帶某個氨酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。第3步甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上。圖中M表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸2.翻譯過程第4步核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，原占位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成就這樣，隨著核糖體的移動，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的終止密碼子，合成才告終止2.翻譯過程游離在細胞質(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)翻譯的概念？1翻譯的場所？2翻譯的模板？3翻譯的原料？4翻譯的條件？5翻譯的堿基配對方式？6翻譯的產(chǎn)物？7遺傳信息傳遞的方向？8細胞質(zhì)中的核糖體上mRNA21種氨基酸模板、原料、能量、酶、tRNA等A-U，U-A，G-C，C-G多肽，經(jīng)加工后成為成熟的蛋白質(zhì)RNA蛋白質(zhì)二、遺傳信息的翻譯多聚核糖體在細胞質(zhì)中，翻譯是一個快速高效的過程。通常，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（如左圖），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。核糖體移動方向多聚核糖體上形成的多條肽鏈相同嗎？DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子的對應(yīng)關(guān)系DNA堿基總數(shù)：mRNA堿基數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=6：3：1例：如mRNA上有n個堿基，轉(zhuǎn)錄時產(chǎn)生它的基因片段中至少有________個堿基，該mRNA指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)中至多有________個氨基酸。2nn/3真核生物：先轉(zhuǎn)錄，后翻譯DNAmRNA邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核生物：真核細胞與原核細胞轉(zhuǎn)錄與翻譯的區(qū)別03中心法則中心法則：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，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA中心法則的完善：1965年，科學(xué)家在RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，它能對RNA進行復(fù)制。1970年，在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNA復(fù)制RNA逆轉(zhuǎn)錄中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）生物種類遺傳信息的傳遞過程原核生物真核生物DNA病毒RNA復(fù)制病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制RNA翻譯蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制RNA不同生物遺傳信息傳遞途徑：蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物DNA、RNA是信息的載體ATP為信息的流動提供能量生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體隨堂練習(xí)×參與翻譯的RNA有____種DNA中有氫鍵，RNA中無氫鍵（）轉(zhuǎn)錄只能在細胞核中進行（）轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中堿基配對方式完全相同（）一種氨基酸一定由多種tRNA轉(zhuǎn)運（）一種氨基酸只能有一種密碼子決定（）RNA酶就是具有催化作用的RNA分子（）轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶的識別位點在RNA分子上（）DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程一定都需要解旋酶（）××××一種或多種×××3易錯判斷

(1)一個DNA分子上有很多基因，轉(zhuǎn)錄是以基因的一條鏈為模板的。(

)(2)轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制都遵循堿基互補配對原則，且配對方式相同。()(3)由于基因選擇性表達，一個DNA分子在不同細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄出來的mRNA不完全相同。()(4)三種RNA均由DNA轉(zhuǎn)錄而來。()(5)RNA聚合酶具備解旋的功能。()(6)不同種類的細胞，mRNA的種類和數(shù)量不同，但tRNA和rRNA種類一般無差異。()×√√√√√√易錯判斷二

(1)tRNA中只含有三個含氮堿基。()(2)細胞中能運輸氨基酸的物質(zhì)，其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。()(3)3種RNA都參與翻譯過程，只是作用不同。()(4)翻譯過程中mRNA并不移動，只是核糖體沿mRNA移動。()(5)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程都有A—U和T—A的配對。()××√√×概念檢測1.基因的表達包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA，與母鏈堿基的組成、排列順序都是相同的。（×）（2）一個密碼子只能對應(yīng)一種氨基酸，一種氨基酸必然有多個密碼子。（×）2.密碼子決定了蛋白質(zhì)的氨基酸種類以及翻譯的起始和終止。密碼子是指（D）A.基因上3個相鄰的堿基B.DNA上3個相鄰的堿基C.tRNA上3個相鄰的堿基D.mRNA上3個相鄰的堿基二、拓展應(yīng)用紅霉素、環(huán)丙沙星、利福平等抗菌藥物能夠抑制細菌的生長，它們的抗菌機制如下表所示，請結(jié)合本節(jié)內(nèi)容說明這些抗菌藥物可用于治療疾病的道理?！咎崾尽款}中的三種抗生素都是通