《高中生物 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成优质课件 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成优质课件 新人教版必修2（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 基因的表达 苯丙酮尿症苯丙酮尿症 PKU 是由于患儿体内先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷所引起的苯丙氨酸 Phe 代谢障碍性疾病 苯丙氨酸 Phe 是人体的一种必需氨基酸 全由食物供给 不能缺少 但Phe在体内过多 又会使脑组织萎缩 严重影响儿童的智力 本病发生率约为1 20000 其临床症状主要有三 1 智力低下 约有1 3的患儿还伴有癫痫 2 尿有霉臭味或鼠尿味 趣味导学 3 皮肤和眼睛巩膜色素变浅 头发呈黄色 面色白嫩 到目前为止 尚无治疗PKU的特效药物 控制患儿的饮食 使其少进食含Phe丰富的食物 从而使血液中的Phe浓度降低 是今日治疗PKU的唯一方法 婴儿期患儿要食用特制的无苯丙
2、氨酸或低苯丙氨酸奶粉 年长儿童也需进食含低苯丙氨酸的米或面 要求患儿定期检测血液中的Phe浓度 调整饮食结构 使Phe血浓度保持在正常或稍高水平 可保障大脑的正常发育 科学家进一步研究发现 苯丙酮尿症是由于位于12号染色体长臂的基因的微小变异引起的 并非由于基因缺失 基因的改变是如何决定性状变化的 基因和性状之间又有什么样的关系 通过本章的学习 我们就能回答上面的问题 本章包括3节内容 第1节 基因指导蛋白质的合成 第2节 基因对性状的控制 第3节 遗传密码的破译 选学 基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的 包括转录和翻译两个阶段 转录主要在细胞核内进行的 是以DNA的一条链为模板
3、按照碱基互补配对原则 合成mRNA的过程 翻译是在细胞质中进行的 是指以mRNA为模板 合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 中心法则描述了遗传信息的流动方向 主要内容包括DNA复制 转录 翻译 RNA复制 逆转录5个不同的遗传信息流动方向 基因控制生物的性状是通过指导蛋白质的合成来实现的 有两种方式 一是通过控制酶的合成来控制代谢过程 进而控制生物体的性状 二是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 基因与性状之间并不是简单的一一对应关系 本章概述 有些性状是由多个基因共同决定的 有的基因可决定或影响多种性状 一般来说 性状是基因与环境共同作用的结果 本章研究的是遗传学最基本的问题 对于理
4、解生物的遗传有重要意义 也是学习后面三章内容不可缺少的基础 本章重点 染色体 DNA和基因三者之间的关系 基因的本质 结构和功能 基因控制蛋白质的合成过程和原理 基因控制性状的两种方法 本章难点 遗传信息的转录和翻译过程 中心法则内容 1 主动预习教材 自学教材内容 在老师讲解前对知识有初步了解 提高自主解决问题的能力 2 结合相应的图解 理解与记忆转录和翻译 中心法则 基因对性状的控制等内容 通过列表比较DNA分子的复制 转录和翻译的区别与联系 3 以中心法则为主线 按照DNA 基因 RNA 蛋白质 性状 联系基因的本质 DNA多样性与蛋白质多样性的关系 DNA结构的稳定性等知识 加以理解记
5、忆 学法指导 第1节基因指导蛋白质的合成 自主学习 一 遗传信息的转录1 RNA的组成 结构和种类 核糖核苷酸 A 鸟嘌呤 胞嘧啶 尿嘧啶 单链 短 mRNA tRNA和rRNA 细胞核 DNA的一条链 核糖核苷酸 RNA 2 过程 二 遗传信息的翻译1 概念 对翻译概念的解读连线 1 场所a 20种氨基酸 2 模板b 具有一定氨基酸顺序的蛋白质 3 原料c 细胞质的核糖体上 4 产物d mRNA 1 c 2 d 3 a 4 b 2 密码子和反密码子的比较 mRNA 3个 64 61 tRNA mRNA 3个 61 核糖体 tRNA mRNA tRNA 终止密码子 空间结构 功能 根据mRNA
6、中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列 若已知氨基酸的序列 能否确定mRNA中的碱基排列顺序 提示 前者可以 后者不能确定 因为一种密码子对应一种氨基酸 终止密码子除外 但一种氨基酸可以有多个密码子 思考 1 转录的场所是细胞核 提示 转录主要发生在细胞核中 线粒体和叶绿体中也能发生转录 2 转录时以DNA的两条链同时作模板 以4种核糖核苷酸为原料 提示 转录的模板是DNA的一条链 3 密码子与氨基酸是一一对应关系 提示 三个终止密码子不对应氨基酸 判断题 4 细胞中游离的核糖核苷酸在DNA聚合酶的作用下依次连接而成一个mRNA分子 提示 转录的酶应为RNA聚合酶 5 已知氨基酸的序列 可确
7、定mRNA中的碱基排列顺序 提示 不能确定 因为一种氨基酸可对应多个密码子 6 蓝藻细胞的遗传信息的转录在细胞核中进行 提示 主要在拟核中进行 新知解读 1 DNA与RNA的比较 知识点1遗传信息的转录 2 RNA的分类 1 信使RNA mRNA 单链结构 由DNA转录而来 其碱基序列包含遗传信息 因将DNA中遗传信息转录下来故名 遗传密码位于mRNA上 2 转运RNA tRNA 三叶草结构 头端特定的三个碱基叫反密码子 尾端连接特定的氨基酸 在蛋白质合成中运输氨基酸 所以叫做转运RNA 3 核糖体RNA rRNA 是核糖体的重要组成部分 3 转录 1 转录的概念 RNA是在细胞核中以DNA一
8、条链为模板合成的 这一过程称为转录 转录的场所 主要在细胞核中 模板 以DNA分子的一条链为模板 结果 产生mRNA 2 转录的过程 DNA双链解开 DNA双链的碱基得以暴露 游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞 当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时 两者以氢键结合 3 转录与DNA分子复制的区别 1 转录区别于DNA分子自我复制的地方为原料是核糖核苷酸 遵循碱基互补配对原则 但DNA单链中的A 腺嘌呤 与U 尿嘧啶 配对 2 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上 此处用到的酶为RNA聚合酶 3 合成的mRNA从DNA分子上释放 而后DNA双链恢复 4 DNA分子的两条链中 被
9、转录的那条链叫模板链 也叫有意义链或信息链 知识贴士 2017 潍坊模拟 对如图所示片段的分析不正确的是 A 该图所示的情况仅发生于转录过程中B 彻底水解该片段得到5种碱基 2种五碳糖 1种磷酸C 该片段中共含有8种核苷酸D 一般情况下 该图所示过程主要发生于细胞核或拟核中 典题1 A 解析 由于一条链中含T碱基 另一条链中含U碱基 因此该片段是由DNA和RNA组成的 该图所示也可以是由RNA DNA过程中的一个片段 A项错误 彻底水解该片段得到A T C G U这5种碱基 核糖和脱氧核糖2种五碳糖 1种磷酸 B项正确 该片段中共含有4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸 C项正确 一般情况下 该图表
10、示转录过程 主要发生于细胞核或拟核中 D项正确 A 解析 R所示的节段 正处于解旋状态 DNA解旋需要解旋酶参与 A项正确 合成 mRNA需要的原料为4种核糖核苷酸 B项错误 是合成RNA的酶 名称为RNA聚合酶 C项错误 在真核细胞内 mRNA合成后 要通过核孔进入到细胞质中与核糖体结合并控制蛋白质的合成 D项错误 1 翻译的概念游离在细胞质中的各种氨基酸 以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质 这一过程叫翻译 1 部位 细胞质 2 原料 各种游离氨基酸 3 模板 mRNA 4 结果 一定氨基酸顺序的蛋白质 5 实质 将mRNA中的碱基序列 携带遗传信息 翻译为蛋白质的氨基酸序列 具
11、体性状 知识点2遗传信息的翻译 2 碱基与氨基酸之间的对应关系DNA RNA各自只有4种碱基 而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种 4种碱基和20种氨基酸的对应关系是怎样的呢 若1个碱基决定1个氨基酸 则4种碱基只能决定4种氨基酸 这显然是不够的 若2个碱基编码1个氨基酸 最多能编码4 4 16个氨基酸 这与20种氨基酸相比也是不够的 由以上分析可知 1个氨基酸的编码至少需要3个碱基 3个碱基有4 4 4 64种组合 才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸 密码子 mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫做密码子 共64个遗传密码子 3 氨基酸的 搬运工 tRNAtRNA的基本结构单位为核糖核苷酸
12、 为RNA的一种 tRNA种类众多 但每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸 tRNA呈三叶草形 其一端为携带氨基酸的部位 另一端有3个碱基 每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对 称反密码子 4 翻译过程 1 比较转录和翻译的不同点 2 蛋白质合成过程中的重难点归纳与突破 转运RNA tRNA 具有两个特异性端 一为氨基酸臂 是携带一定氨基酸的 一为反密码子环 其上裸露着三个碱基 称反密码子 不同的转运RNA其反密码子是不同的 氨基酸的遗传密码是在信使RNA mRNA 上而不是在氨基酸上 氨基酸上是没有碱基的 这一点容易误解 应注意 若一个tRNA的反密码子是CGA 那么
13、它运载的氨基酸一定是丙氨酸 因为丙氨酸的遗传密码 GCU 是与其反密码子 CGA 具有互补配对关系的 也就是说 tRNA所携带的氨基酸 其遗传密码一定是与该tRNA的反密码子互补配对 蛋白质的合成过程比较难理解 让我们打个比方来理解这个过程 许多大人各自领着自己的孩子 将他们安排到电影院的一排座位上看电影 就类似于蛋白质的合成过程 大人 转运RNA 有两个特异性端 即左手和右手 左手拿着电影票 反密码子 右手领着自己的小孩 氨基酸 来到电影院 核糖体 找到座号 遗传密码 将自己的小孩安排下 离开电影院 这样 许多小孩 氨基酸 就通过大人 tRNA 领着 携带 按照影院座号 mRNA上的遗传密码
14、 排成了一定顺序 多肽 1 密码子是在mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基 tRNA上与其配对的三个碱基称为反密码子 从理论上讲 4种碱基可以组合成64个密码子 43 64个 决定20种氨基酸 所以有的氨基酸不只有一种密码子 2 一种密码子只能决定一种氨基酸 终止密码子除外 一种氨基酸可以有几种密码子对应着 一种tRNA只能转运一种氨基酸 但一种氨基酸可由多种tRNA转运 3 UAA UAG UGA三种密码子不能决定氨基酸 称为蛋合质合成的终止密码 4 密码子在生物界是通用的 说明生物是由共同的原始祖先进化来的 彼此之间存在着或远或近的亲缘关系 知识贴士 典题2 D 解析 翻译的直接模板是m
15、RNA 而不是DNA A项错误 翻译的产物是多肽 经加工后形成蛋白质 但并不是所有的蛋白质都是酶或激素 B项错误 终止密码子不与氨基酸对应 所以没有与终止密码子对应的反密码子 C项错误 氨基酸脱水缩合形成多肽 D项正确 变式训练2 2016 潍坊检测 正常出现肽链终止 是因为 A 一个与mRNA链终止密码子相应的tRNA不能携带氨基酸B 不具有与mRNA链终止密码子相应的反密码子C mRNA在mRNA链终止密码子处停止合成D tRNA上出现终止密码子 解析 终止密码子不对应反密码子 tRNA上没有终止密码子 终止密码子位于mRNA上 B 指点迷津 1 翻译时 mRNA上的终止密码子不决定氨基酸
16、 因此准确地说 mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些 2 DNA中有的片段无遗传效应 不能转录出mRNA 在基因片段中 有的片段起调控作用 也不转录 因此 基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些 3 在回答有关问题时 应加上 最多 或 最少 等字 如mRNA上有n个碱基 转录产生它的基因中至少有2n个碱基 该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n 3个氨基酸 一个mRNA分子有m个碱基 其中G C有n个 由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链 则相应DNA分子的A T数 合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是 A m m 3 1B m m 3 2C 2 m n m 3 1D 2 m n m 3 2 解析 DNA模板链的碱基与mRNA的碱基互补 mRNA中G C n 则A U m n 所以相应DNA分子中A T 2 m n 该mRNA分子有m个碱基 对应的氨基酸数最多为m 3 形成的蛋白质有两条肽链 所以合成蛋白质时最多脱去的水分子数是m 3 2 方法 基因表达过程中 蛋白质中氨基酸的数目 参加转运氨基酸的tRNA数目 1 3mRNA的碱基数目 1
