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1、第1节 基因控制蛋白质的合成学学习目目标1概述概述遗传信信息的息的转录和翻和翻译。 2运用数学方运用数学方法，分析碱基与法，分析碱基与氨基酸的氨基酸的对应关关系。系。吉林省梨树县第一高级中学吉林省梨树县第一高级中学姜万录姜万录基因控制生物性状基因控制生物性状指点指点指点指点合成合成合成合成蛋白质蛋白质体现者体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？思考几个问题思考几个问题1 1、遗传物质主要存在于细胞的什么部位？、遗传物质主要存在于细胞的什么部位？2 2、生物的性状或生命的主要功
2、能由什么物质承担？、生物的性状或生命的主要功能由什么物质承担？3 3、蛋白质的合成在细胞的什么部位？、蛋白质的合成在细胞的什么部位？4 4、在基因表达过程中、在基因表达过程中DNADNA如何指导蛋白质合成的？请猜如何指导蛋白质合成的？请猜测可能的途径？其中哪一途径最合理，为什么？测可能的途径？其中哪一途径最合理，为什么？DNA主要位于细胞核主要位于细胞核蛋白质蛋白质核糖体核糖体控制控制基因控制蛋白质的合成DNARNARNA蛋白质蛋白质转转录录翻翻译译DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录1.RNA与与DNA有
3、哪些区别？有哪些区别？DNA与RNA的比较 DNADNARNARNA结构结构组成单位组成单位碱基碱基 嘌呤嘌呤A A、G GA A、G G 嘧啶嘧啶C C、T T C C、五碳糖五碳糖无机酸无机酸磷酸磷酸磷酸磷酸主要存在部位主要存在部位规则的双螺旋通常为单链脱氧核苷酸核糖核苷酸U (尿嘧啶)脱氧核糖核糖细胞核细胞质RNA的种类的种类信使信使RNAmRNA核糖体核糖体RNArRNA转运转运 RNA tRNA 2.RNA有哪些类型有哪些类型？一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录三种三种RNA都能携带遗传信息吗？都能携带遗传信息吗？信使RNA(mRNA)：遗传信息传递的媒介。核糖体RNA(rRNA)
4、：与蛋白质构成核糖体。转运RNA(tRNA)：转运氨基酸的工具。携带遗传信息，其上的密码子决定蛋白携带遗传信息，其上的密码子决定蛋白质中氨基酸的序列。是控制蛋白质合成质中氨基酸的序列。是控制蛋白质合成的模板。的模板。多呈三叶草。有反密码子。能识别密多呈三叶草。有反密码子。能识别密码子，可运载特定的氨基酸到相应的码子，可运载特定的氨基酸到相应的位置。位置。有大小两个亚基。能确保结合上去的有大小两个亚基。能确保结合上去的mRNA正确地定向。正确地定向。RNARNA还有什么功能？有什么功能？RNARNA除去前述功能除去前述功能还具有催化和作具有催化和作为某些生物某些生物遗传物物质的功能。的功能。它也
5、是由基本单位它也是由基本单位核苷酸连接而成，核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。存遗传信息。在在RNA与与DNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互碱基互补配对原则补配对原则”，因，因RNA中没有中没有T，DNA中没有中没有U，所以当所以当RNA与与DNA有关系时，有关系时，U与配对。与配对。RNA一般是单链，而且比一般是单链，而且比DNA短，因此能短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。4.DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？的呢？3.为什么RNA
6、适于作DNA的信使？1、什么叫转录？转录的单位是什么？在哪进、什么叫转录？转录的单位是什么？在哪进行？行？问题：问题：2、DNA的两条链都能转录吗？转录需要的两条链都能转录吗？转录需要哪些条件？哪些条件？3、DNA链完全解开吗？在转录过程中碱链完全解开吗？在转录过程中碱基互补配对原基互补配对原则有什么特殊情况？则有什么特殊情况？4、DNARNA如何转录，特点是什么？如何转录，特点是什么？结果如何？结果如何？思考与讨论：思考与讨论：如下所示为一段如下所示为一段DNA分子，如果以分子，如果以链为链为模板进行转录，试回答下列问题：模板进行转录，试回答下列问题：DNA链：链：ATGATAGGAAAC链
7、：链：TACTATCCCTTTG1.写出对应的写出对应的mRNA的碱基顺序。的碱基顺序。2.转录与转录与DNA复制有什么共同之处？这对复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？保证遗传信息的准确转录有什么意义？3.转录成的转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的碱基序列，与作为模板的的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基的另一条链的碱基序列有哪些异同？序列有哪些异同？复 制转 录场 所解 旋模 板原 料酶能 量碱基配对产 物列表比较转录与列表比较转录与DNA复制有什么区别？复制有什么区别？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译1、
8、什么叫翻译？、什么叫翻译？游离在细胞质中的各种氨基酸，就以游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。蛋白质的过程。问题：问题：转录得到的转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？呢？遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？mRNA： 碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序种类种类种类种类蛋白质：蛋白质：氨基酸的数量
9、氨基酸的数量排列顺序排列顺序种类种类决议决议决议决议决议决议?种种?种种4种种20种种讨论：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够讨论：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够决定决定20种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？一个碱基决定一个氨基酸，一个碱基决定一个氨基酸，41=4二个碱基决定一个氨基酸，二个碱基决定一个氨基酸，42=16三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，43=642、碱基与氨基酸的对应关系是怎样的？、碱基与氨基酸的对应关系是怎样的？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子什么叫密码子？什么叫密码子？ 密码子
10、：密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基碱基二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子苯丙氨酸 U U U UUU？ 精氨酸 A G G AGG 终止密码子：终止密码子： 、 、_ 种类种类 起始密码子：起始密码子： （甲硫氨酸）（甲硫氨酸）（ 种）种） _ _缬氨酸）缬氨酸） 编码氨基酸的密码子编码氨基酸的密码子_种种所有生物的密码子是所有生物的密码子是 的。的。61616464一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由酸可以由 不同的密码子决定。不同的密码子决定。 1 1种或几
11、种种或几种一样一样AUGAUGGUGGUGUAAUAAUAGUAGUGAUGA遗传密码共遗传密码共64个，能决定氨基酸的遗传密个，能决定氨基酸的遗传密码只有码只有61个。有个。有3个终止密码子，没有对应的氨个终止密码子，没有对应的氨基酸。（起始密码子）基酸。（起始密码子）一个密码子决定一个特定的氨基酸。一个密码子决定一个特定的氨基酸。简并性：色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密简并性：色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码。多数氨基酸有二个以上的密码子。在一定程码。多数氨基酸有二个以上的密码子。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。改变。遗传密码有哪
12、些特点？遗传密码有哪些特点？ 通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译思考与讨论：思考与讨论：1、已知一段、已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你，你能写能写出对应的氨基酸序列吗？出对应的氨基酸序列吗？2、地球上几乎所有的生物体都共用上、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实，你能想到述密码子表。根据这一事实，你能想到什么？什么？3、从密码子表中可以看到，一种氨基、从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。你认为密码的
13、简并对生物体码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？的生存发展有什么意义？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译转运转运RNA(tRNA)3.氨基酸转运工具是什么？氨基酸转运工具是什么？-tRNA1 1、形状：三叶草形、形状：三叶草形2 2、构造：一端为氨基酸结合的部位、构造：一端为氨基酸结合的部位 另一端为反密码子，能与与密另一端为反密码子，能与与密码子碱基互补配对。码子碱基互补配对。3 3、种类：、种类：6161种。（实际不详）种。（实际不详）二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译遗传信息、密信息、密码子、反密子、反密码子有何区子有何区别和和联系？系？比比较项目目概念概念作用作
14、用存在位存在位置置种种类、数量、数量特点特点相互相互联系系遗传信信息息密密码子子反反密密码子子第第1 1步步 mRNA mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的带甲硫氨酸的tRNAtRNA，通过与碱基，通过与碱基AUGAUG互补配对，互补配对，进入位点进入位点1.1.4.mRNA是怎样翻译蛋白质的？是怎样翻译蛋白质的？第第2 2步步 携带组氨酸的携带组氨酸的tRNAtRNA以同样方式进入位点以同样方式进入位点2.2.第第3步步甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点到占据位点2的的tRNA上。上。第第4步步核糖体读取下一
15、个密码子，原占据位点核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的的tRNA离开核糖体，占据位点离开核糖体，占据位点2的的tRNA进入位点进入位点1，一个新的携，一个新的携带氨基酸的带氨基酸的tRNA进入位点进入位点2，继续肽链的合成。重复步，继续肽链的合成。重复步骤骤2、3、4，直至核糖体读取到，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。的终止密码。问题：问题：（1DNA转录形成的mRNA从细胞核中出来进入细胞质中，与核糖体结合穿过几层磷脂双分子层？（2氨基酸如何进入核糖体？哪个氨基酸进入是由什么决定的？（3一个核糖体中有几个tRNA的结合位点？（4翻译的起始位点是哪里？核糖体中的两个氨基酸形成肽键后转移
16、到占据哪个位点上的tRNA上？肽链是如何形成的？（5 5如何在短如何在短时间内由一条内由一条mRNAmRNA合成出多个相同的蛋合成出多个相同的蛋白白质分子？分子？结合上合上图判断翻判断翻译的方向，并的方向，并说明判断的依据。明判断的依据。翻翻译过程中程中产生的多条多生的多条多肽链有什么特点？有什么特点？翻翻译过程中核糖体沿程中核糖体沿mRNA移移动还是是mRNA沿沿核糖体移核糖体移动？翻翻译合成的多合成的多肽链是否能承担相是否能承担相应的生命活的生命活动？转 录翻 译定 义场 所模 板信息传递方向原 料产 物实 质比比较翻翻译与与转录有哪些区有哪些区别？结合下面合下面图解，思考解，思考讨论：(
17、1)基因中的碱基数、基因中的碱基数、mRNA分子中的碱基数、蛋白分子中的碱基数、蛋白质分子中分子中的氨基酸数之的氨基酸数之间有何数量关系？有何数量关系？(2)在蛋白在蛋白质合成合成过程中，程中，DNA中碱基数、中碱基数、mRNA中碱基数、中碱基数、氨基酸数是否一定遵循以上数量关系？氨基酸数是否一定遵循以上数量关系？ 场所：核糖体场所：核糖体产物：多肽产物：多肽模板：模板：mRNAmRNA原料：氨基酸原料：氨基酸酶和能量：相关酶及酶和能量：相关酶及ATPATPtRNAtRNA条件条件翻翻译译转转录录场所：主要在胞核场所：主要在胞核产物：产物：RNARNA模板：模板：DNADNA分子的一条链分子的
18、一条链原料：核糖核苷酸原料：核糖核苷酸酶：酶：RNARNA聚合酶聚合酶能量：能量：ATPATP条件条件DNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质遗遗传传信信息息传传递递课堂小结课堂小结基基因因指指导导蛋蛋白白质质的的合合成成随堂检测随堂检测1.1.下列哪一下列哪一组组物物质质是是RNARNA的的组组成成分成成分( )( )A.A.脱氧核糖核酸和磷酸脱氧核糖核酸和磷酸 B.B.脱氧核糖脱氧核糖碱基和磷酸碱基和磷酸C.C.核糖核糖碱基和磷酸碱基和磷酸 D.D.核糖核糖嘧啶嘧啶和核酸和核酸2 2下列生理功能与下列生理功能与RNARNA功能无关的是功能无关的是 ( ) ( )A A催化催化细细胞内的某些
19、生化反胞内的某些生化反应应 B B转转运氨基酸运氨基酸C C与核糖体与核糖体结结合，是合成蛋白合，是合成蛋白质质的的场场所所 D D携携带带着生物体着生物体细细胞内的全部胞内的全部遗传遗传信息信息CD3.3.右右图为真核生物信使真核生物信使RNARNA合成合成过程示意程示意图，请据据图判断下列判断下列叙述叙述错误的是的是( () )A A该过程主要程主要发生在生在细胞核中胞核中B B图中中是以四种核糖核苷酸是以四种核糖核苷酸为原料合成的信使原料合成的信使RNARNAC C如果如果图中中表示表示酶酶分子，分子，则它的名称是它的名称是DNADNA聚合聚合酶酶D D图中的中的合成后通合成后通过核孔核
20、孔进入入细胞胞质中与核糖体中与核糖体结合合4 4关于密关于密码子的叙述正确的是子的叙述正确的是 （ ） A A能能编码氨基酸的密氨基酸的密码子子为6464个个 B B一种氨基酸可能有多种一种氨基酸可能有多种对应的密的密码子子C CGTAGTA只能只能编码一种氨基酸一种氨基酸D D同一种密同一种密码子在人和大子在人和大肠杆菌杆菌细胞中胞中编码的氨基酸不同的氨基酸不同CB5.下列下列说说法不正确的是（法不正确的是（）A.一种一种转转运运RNA只能只能转转运一种氨基酸运一种氨基酸B.一种氨基酸的密一种氨基酸的密码码子可以有多种子可以有多种C.一种氨基酸可以由几种一种氨基酸可以由几种转转运运RNA来来
21、转转运运D.一种氨基酸只能由一种一种氨基酸只能由一种转转运运RNA来来转转运运6.根据下表内容分析，色氨酸的密根据下表内容分析，色氨酸的密码码子是（子是（）A.ACG B.AGG C.UCG D.UGGA.ACG B.AGG C.UCG D.UGGDD7.7.转录、翻、翻译的模板分的模板分别是（是（ ）A.tRNAA.tRNA、DNADNA的一条的一条链 B.rRNAB.rRNA、mRNAmRNAC.DNAC.DNA的一条的一条链、mRNA mRNA D.DNAD.DNA的一条的一条链、tRNAtRNA8.8.合成一条含合成一条含10001000个氨基酸的多个氨基酸的多肽链，需要，需要转运运R
22、NARNA的的个数，信使个数，信使RNARNA上的碱基个数和双上的碱基个数和双链DNADNA上的碱基上的碱基对数至数至少依次是（少依次是（ ）A A10001000个、个、30003000个和个和30003000对 B B10001000个、个、30003000个和个和60006000对 C C300300个、个、300300个和个和30003000对 D D10001000个、个、30003000个和个和15001500对 CA9如图表示以DNA为模板转录RNA的过程图解。图中4、5表示两种功能不同的酶，请据图分析回答下列问题：（1在玉米的叶肉细胞中，能够进行该过程的细胞结构有 。（2转录过
23、程中，DNA首先在 的催化作用下，将DNA分子中碱基对内的 断开，该过程称为 。（3然后在 的催化作用下，以其中的甲链为模板，以 为原料，由 提供能量，按照 准绳，合成出 。（4在真核细胞的细胞核中，转录的产物通过 进入到细胞质中，与 结合在一起指导蛋白质的生物合成。细胞核叶绿体线粒体5解旋酶氢键解旋4RNA聚合酶3四种游离的核糖核苷酸ATP碱基互补配对2信使RNA核孔核糖体10.在下图中括号内标出字母代表物质的名称，并回答下列问题。(1)这是表示蛋白质合成中的_过程，是在_内进行的。(2)由图中的mRNA链可知DNA模板链上对应的碱基序列为_。(3)该图表明图中所合成的蛋白质的氨基酸排列顺序是由mRNA上的_决定的，而mRNA上的这种顺序是由基因的_的排列顺序决定的。4)参与该段多肽链合成的tRNA有_个，图中一个正被运载的氨基酸是_，其前接的一个氨基酸是_，其中将要连接上的氨基酸是_ (相关密码见教材密码表)。A.多肽链B氨基酸CtRNADmRNAE核糖体 (1)翻译细胞质(2)ACCCGATTTGCC(3)密码子脱氧核苷酸对(碱基对)(4)4丙氨酸色氨酸赖氨酸谢谢谢谢
