【公开课】基因指导蛋白质的合成课件高一下学期生物人教版（2019）必修2

第四单元 基因的表达4.1 基因指导蛋白质的合成侏罗纪公园侏罗纪公园利用已灭绝生物的利用已灭绝生物的DNADNA，真的能够使其复活吗？，真的能够使其复活吗？生物体所有特征的总和我们称之为性状，性状的主要承担者或体现者是谁?蛋白质基因(DNA)生物体性状主要是由谁决定的?核糖体核糖体DNADNA 蛋白质蛋白质在核糖体合成在核糖体合成DNADNA在细胞核在细胞核mRNAmRNA充当充当DNADNA和蛋白质的信使和蛋白质的信使通过信使通过信使RNARNARNA和DNA的区别核糖脱氧核糖核糖和脱氧核糖的结构模式图RNA和DNA的区别项目RNADNA名称组成基本单位结构存在部位功能核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核苷酸脱氧（核糖）核苷酸一般为单链一般为双链主要存在于细胞质中主要存在于细胞核中 C、H、O、N、P 核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、U C、H、O、N、P 脱氧核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、T传递遗传信息携带遗传信息RNA种类mRNA信使RNAtRNA转运RNArRNA核糖体RNA空间结构 单链 三叶草结构 单链 特点携带从DNA上转录来的遗传信息 一种转运一种转运RNARNA只能识别和转运一只能识别和转运一种氨基酸种氨基酸核糖体的组成成分功能翻译时作模板识别并转运氨基酸参与构成核糖体共同点 都是转录的产物；基本单位都相同；都与翻译过程有关 解旋解旋第第1 1步：步：DNADNA双链解开（双链解开（_的催化），的催化），_暴露出来；暴露出来；RNARNA聚合酶聚合酶碱基碱基注意：注意：转录需要转录需要解旋解旋，但不需要，但不需要解旋酶解旋酶（RNARNA聚合酶本身具有解旋功能）聚合酶本身具有解旋功能）二、转录过程二、转录过程配对配对连接连接第第2 2步：游离的步：游离的_ _与与_上的碱基互补配对，上的碱基互补配对，在在_的作用下开始的作用下开始mRNAmRNA的合成；的合成；核糖核苷酸核糖核苷酸DNADNA模板链模板链第第3 3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNAmRNA分子上。分子上。（_的催化形成的催化形成_）RNARNA聚合酶聚合酶磷酸二酯键磷酸二酯键R RNANA聚合酶聚合酶该过程中，游离该过程中，游离的核糖核苷酸的核糖核苷酸随机地随机地与与DNADNA链上的碱基碰撞、互补配对链上的碱基碰撞、互补配对；（4 4）释放）释放第第4 4步：合成的步：合成的_从从_上释放，而后上释放，而后DNA_DNA_mRNAmRNADNADNA链链双螺旋恢复双螺旋恢复遗传信息的转录过程1.概念：2.时间：3.场所：4.条件：5.产物：6.特点：RNARNA是在是在细胞核细胞核中，通过中，通过RNARNA聚合酶聚合酶以以DNADNA的的一条链一条链为模板合为模板合成的，这一过程叫作转录成的，这一过程叫作转录个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程细胞核（细胞核（主要主要场所）场所）叶绿体和线粒体模板：模板：原料：原料：能量：能量：酶：酶：RNARNA（三种（三种RNARNA）边解旋边转录边解旋边转录提醒：提醒：每次转录的只是每次转录的只是DNADNA分子特定的基因片段分子特定的基因片段（并非整个（并非整个DNADNA）。）。7.遗传信息传递的方向：8、原则：DNADNARNARNADNADNA的一条链的一条链4 4种游离的核糖核苷酸种游离的核糖核苷酸ATPATPRNARNA聚合酶聚合酶碱基互补配对原则9、方向：mRNA 5 5-3-3DNADNA一条单链的碱基序列是一条单链的碱基序列是5 5-ACGGATCTA-3-ACGGATCTA-3，写出与它的互，写出与它的互补的另一条单链的碱基序列；写出以它为模板转录出的补的另一条单链的碱基序列；写出以它为模板转录出的mRNAmRNA的碱基序的碱基序列。列。二、遗传信息的翻译1.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，这一过程叫作翻译。2.遗传密码：遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基成为密码子。密码子UCAUGAUUAmRNA 密码子 密码子探索新知（1）表 41“21 种氨基酸的密码子表”第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、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组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、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 终止密码子：、_ 、_ 种类 起始密码子：（甲硫氨酸）、（种）_（缬氨酸、甲硫氨酸）编码氨基酸的密码子_种或_种6464UAAUAAGUGGUGAUGAUGUGAUGA（硒代半胱氨酸）（硒代半胱氨酸）6161UAGUAG6262（2）密码子的简并性地球上几乎所有的生物都共用同一套遗传密码子。（3）密码子的通用性一种密码子决定一种氨基酸。（1）专一性3.密码子的特性1、密码子：mRNA上决定一个氨基酸的相邻的三个碱基。2 2、密码子共有6464种（种（其中有其中有3 3种终止密码子种终止密码子，不决定氨基酸。，不决定氨基酸。能决定氨基酸的密码子只有能决定氨基酸的密码子只有6161或或6262种）种）一种氨基酸可以对应一种或多种密码子。一种氨基酸可以对应一种或多种密码子。3 35 5功能特点：功能特点：每种每种tRNAtRNA只能识别并转运一只能识别并转运一种氨基酸。种氨基酸。结合氨基结合氨基酸的部位酸的部位反反密码子种类：密码子种类：6161或或6262种种mRNAmRNA5533A AG G U U密码子密码子ACU反反密码子密码子tRNAtRNA上，能与密码子碱基互补配上，能与密码子碱基互补配对的对的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基2 2.反密码子：反密码子：C A GACGUC A CUAUAA位点1核糖体核糖体mRNAmRNA53mRNAmRNA与核糖体结合，携带甲硫氨酸的与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA tRNA，通过与，通过与mRNAmRNA上上的密码子的密码子AUGAUG互补配对，进入位点互补配对，进入位点1 1。HGG UtRNAMCU AtRNA核糖体移动方向核糖体移动方向二二、遗传信息的翻译、遗传信息的翻译3 3.翻译过程翻译过程携带组氨酸的携带组氨酸的tRNAtRNA以同样的方式进入位点以同样的方式进入位点2 2。MC A GACGUC A CUAUAACU AtRNAHGG UtRNAmRNAmRNA53进入核糖体核糖体位点1位点2核糖体移动方向核糖体移动方向二二、遗传信息的翻译、遗传信息的翻译3 3.翻译过程翻译过程位点位点1 1上的上的tRNAtRNA将甲硫氨酸交给位点将甲硫氨酸交给位点2 2上的上的tRNAtRNA通过与组氨酸通过与组氨酸形成肽键，从而转移到占据位点形成肽键，从而转移到占据位点2 2的的tRNAtRNA上。上。MC A GACGUC A CUAUAACU AtRNAHGG UtRNAmRNAmRNA53核糖体核糖体位点1位点2肽键肽键核糖体移动方向核糖体移动方向二二、遗传信息的翻译、遗传信息的翻译3 3.翻译过程翻译过程核核糖糖体体沿沿mRNAmRNA移移动动，读读取取下下一一个个密密码码子子，原原位位点点1 1的的tRNAtRNA离离开开，原原位位点点2 2的的tRNAtRNA进进入入位位点点1 1，一一个个新新的的携携带带氨氨基基酸酸的的tRNAtRNA进进入入位位点点2 2，继续肽链的合成。，继续肽链的合成。MC A GACGUC A CUAUAACU AtRNAHGG UtRNAmRNAmRNA53核糖体核糖体SGU AtRNA离开进入位点1位点2终止密码子核糖体移动方向核糖体移动方向二二、遗传信息的翻译、遗传信息的翻译3 3.翻译过程翻译过程遗传信息的翻译场所场所:模板模板:原料原料:能量能量:酶酶:工具工具:原则：原则：产物：产物：特点：特点：核糖体核糖体mRNAmRNA2121种游离氨基酸种游离氨基酸ATPATP多种酶多种酶tRNAtRNA碱基互补配对碱基互补配对（A=U G=C）多肽链多肽链 1 1条条mRNAmRNA可结合多个核糖体可结合多个核糖体同时合成多条肽链同时合成多条肽链三、遗传信息的翻译意义：使mRNA上的遗传信息反映到蛋白质结构上核糖体移动方向：核糖体移动方向：肽链由短到长肽链由短到长核糖体在核糖体在mRNAmRNA上的移动方向判断方法上的移动方向判断方法 意义：意义：一个一个mRNAmRNA分子上相继结合多个核糖体分子上相继结合多个核糖体,同时进行同时进行多条肽链的合成以迅速合成大量的蛋白质。多条肽链的合成以迅速合成大量的蛋白质。真核细胞中复制、转录和翻译过程真核细胞中复制、转录和翻译过程四、小结复制转录翻译场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸21种氨基酸条件ATP、解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶、ATPATP、tRNA、酶产物2个双链DNA1个单链RNA多肽链特点半保留复制；边解旋边复制边解旋边转录；DNA双链全保留1条mRNA可同时合成多条肽链四、中心法则 人和动植物及绝大多数微生物的遗传信息传递都遵循这一法则。1.中心法则的提出及其发展中心法则图解复制复制DNARNA蛋白质转录翻译逆转录补充：遗传信息可以从RNA反过来流向DNA，如艾滋病病毒；遗传信息可以从RNA流向RNA，如大多数RNA病毒；2.中心法则的发展中心法则适用条件：DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物遵循的法则。RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。中心法则的意义：对遗传信息流动过程的概括。对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。生命是物质、能量和信息的统一体。3.3.各类生物遗传信息的传递过程：各类生物遗传信息的传递过程：真核生物：真核生物：原核生物：原核生物：DNADNA病毒：病毒：RNARNA病毒：病毒：逆转录病毒：逆转录病毒：转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质RNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质RNARNA逆转录逆转录（遗传物质为遗传物质为DNADNA的生物的生物）（遗传物质为（遗传物质为RNARNA的生物）的生物）DNADNA翻翻 译译蛋白质蛋白质苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸肽键肽键基因中碱基数基因中碱基数mRNAmRNA中碱基数中碱基数蛋白质中氨基酸数蛋白质中氨基酸数13 6 肽键肽键五五.基基因表达过程中因表达过程中碱基和氨基酸的碱基和氨基酸的数量数量关系关系ACTGGATCTACTGGATCTTGACCTAGATGACCTAGAmRNAmRNAACUGGAUCUACUGGAUCU转转 录录（假设以（假设以b b链为模板进行转录）链为模板进行转录）b链a链 五、转录、翻译相关的计算DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸的数量关系：基因中碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质的氨基酸数=6n：3n：n（若为DNA的碱基数，则要大于6n）1.信使信使RNA的来源是：（的来源是：（）A.由由DNA转录而来转录而来 B.由由DNA翻译而来翻译而来 C.由由DNA转变而来转变而来 D.由由DNA复制而来复制而来2.DNA的主要功能是遗传信息的：（的主要功能是遗传信息的：（）A.储存与分配储存与分配 B.转录与翻译转录与翻译 C.储存与释放储存与释放 D、传递与表达、传递与表达3.构成人体的核酸有两种，构成核酸