人教版新教材《基因指导蛋白质的合成》1课件.ppt

1、第第 1 1 节节DNADNA的故事并没有在克里克等科学家揭示出它的三维结的故事并没有在克里克等科学家揭示出它的三维结构之后就结束了。因为构之后就结束了。因为DNADNA是细胞里的遗传物质，克里是细胞里的遗传物质，克里克推测克推测DNADNA分子中的核苷酸序列一定代表一定的信息，分子中的核苷酸序列一定代表一定的信息，能够指挥蛋白质的合成。能够指挥蛋白质的合成。必须解开的谜题是细胞核里的必须解开的谜题是细胞核里的DNADNA是如何指挥细胞质里是如何指挥细胞质里蛋白质合成的蛋白质合成的克里克推测：联系二者的首选物质是另一种核酸克里克推测：联系二者的首选物质是另一种核酸RNA比较比较DNA和和RNA

2、 RNA是由基本单位是由基本单位核苷酸连接而核苷酸连接而成，跟成，跟DNA一样能储存遗传信息。一样能储存遗传信息。RNA一般为一般为单链单链，比，比DNA短，能通过短，能通过核孔核孔，从细胞核转移到细胞质中。，从细胞核转移到细胞质中。在遗传信息传递过程中，在遗传信息传递过程中，RNA也遵循也遵循“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”。因此以。因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。为什么为什么RNA适于作适于作DNA的信使？的信使？科学家用大鼠的肝细胞做成萃取液：科学家用大鼠的肝细胞做成萃取液：加入放射性标示的氨基酸，放射性标加入放射性标示的氨基酸，放射性

3、标识出现在沉淀物中，并发现一种大的识出现在沉淀物中，并发现一种大的细胞结构细胞结构 与放射性的多肽夹杂在与放射性的多肽夹杂在一起。该结构由一起。该结构由 构成。构成。克里克的预测果真如此？克里克的预测果真如此？其他科学家发现另一种其他科学家发现另一种RNA分子在上清液中，与未分子在上清液中，与未合成多肽的氨基酸结合在一起，该合成多肽的氨基酸结合在一起，该RNA叫叫 。科学家又做了噬菌体感染细菌实验：用噬菌体感染细菌科学家又做了噬菌体感染细菌实验：用噬菌体感染细菌（所有的细菌（所有的细菌RNARNA及蛋白质用及蛋白质用13C13C和和15N“15N“重重”同位素标同位素标记，含重同位素的记，含重

4、同位素的RNARNA及蛋白质比未标记的质量重），马及蛋白质比未标记的质量重），马上将感染的细菌转移到没有重同位素但含有放射性上将感染的细菌转移到没有重同位素但含有放射性32P32P的的培养基里。细菌裂解前抽取出培养基里。细菌裂解前抽取出RNARNA和核糖体，密度梯度离和核糖体，密度梯度离心把各种成分分开，分析核糖体和新噬菌体心把各种成分分开，分析核糖体和新噬菌体RNARNA的同位素的同位素情况，发现核糖体都含重同位素，不含放射性同位素，说情况，发现核糖体都含重同位素，不含放射性同位素，说明明 不是合成蛋白质的模板。新噬菌体不是合成蛋白质的模板。新噬菌体RNARNA含含32P32P并且能和完整的

5、核糖体结合在一起，科学家证明他一定在并且能和完整的核糖体结合在一起，科学家证明他一定在蛋白质合成中扮演某种角色。以后将蛋白质合成中扮演某种角色。以后将T2T2噬菌体感染噬菌体感染E.coliE.coli后立即产生的后立即产生的RNARNA分离出来，分别与分离出来，分别与T2T2和和E.coliE.coli的的DNADNA进进行分子杂交，结果发现这种行分子杂交，结果发现这种RNARNA只能和只能和T2T2的的DNADNA杂交形杂交形成成“杂种杂种”链，而不能和链，而不能和E.coliE.coli的的DNADNA进行杂交。表明进行杂交。表明T2T2产生的这种产生的这种RNARNA和和T2T2的的D

6、NADNA中的链是互补的。中的链是互补的。证实了克里克的推测证实了克里克的推测RNARNA的种类的种类2.2.转运转运RNARNAtransfer RNA,transfer RNA,tRNAtRNA1.1.信使信使RNARNAmessenger RNA,messenger RNA,mRNAmRNA3.3.核糖体核糖体RNARNAribosomal RNA,ribosomal RNA,rRNArRNAD问题：问题：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？1.1.遗传信息的转录：遗传信息的转录：在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，按的一条链为模板，按照

7、碱基互补配对的原则合成照碱基互补配对的原则合成RNARNA的过程，的过程，叫做转录。叫做转录。RNA聚合酶聚合酶与与编码这个编码这个蛋白质的一蛋白质的一段段DNA结合，结合，使使DNA双链双链解开解开（某个（某个基因）基因）命中注命中注定！定！RNA是在是在细胞核细胞核中，通过中，通过RNA聚聚合酶合酶以以DNA的一的一条链条链为模板合成为模板合成的，这一过程称的，这一过程称为为转录。转录。A-U,G-C,C-G,T-A边解旋边边解旋边转录转录注意观察：注意观察：1，转录的方，转录的方向？向？2，转录是以，转录是以整个整个DNA为单为单位还是以某个位还是以某个基因为单位？基因为单位？3，转录过

8、程，转录过程和和DNA复制过复制过程有何异同点？程有何异同点？问题：1、转录与DNA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？2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基 序列有哪些异同？转录细胞核细胞核核糖核苷酸核糖核苷酸DNA的一条链的一条链mRNAATP、酶、酶GC、CG、TA、DNAmRNA4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教

9、版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)核苷酸语言与氨基酸语言核苷酸语言与氨基酸语言 的对接的对接4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二

10、课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)上世纪上世纪5060年代，年代，DNA分子结构的发现者克分子结构的发现者克里克和他的同事为了这个问题的研究，做了大里克和他的同事为了这个问题的研究，做了大量的实验工作，于量的实验工作，于1961年发表了他们的研究成年发表了他们的研究成果：果：T4噬菌体某个基因碱基的增加或减少对基噬菌体某个基因碱基的增加或减少对基因所编码的蛋白质有一定影响，在相关碱基序因所编码的蛋白质有一

11、定影响，在相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。为什么会产生这样的结果？请分析上述材料，为什么会产生这样的结果？请分析上述材料，试找出原因。试找出原因。为什么会这样呢？为什么会这样呢？这只能解释为：遗传密码中这只能解释为：遗传密码中3个碱基编码个碱基编码1个氨基酸。个氨基酸。4.1 4.1 基因指导蛋白

12、质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)二、遗传密码是三联体的证实二、遗传密码是三联体的证实 19611961年，克里克与布伦纳合作，利用大肠杆菌的年，克里克与布伦纳合作，利用大肠杆菌的T T4 4 噬菌体作实验。噬菌体作实验。T4T4噬菌体噬菌体r r+：能在大肠杆菌能在大肠杆菌B B菌株生长形成嗜菌斑菌株生长形成嗜菌斑 能在大肠杆

13、菌能在大肠杆菌K K菌株上生长形成嗜菌斑菌株上生长形成嗜菌斑 T4T4噬菌体噬菌体 r r:不能在不能在K K菌株上生长，不形成嗜菌斑菌株上生长，不形成嗜菌斑 用可以引起移码突变的丫啶类药物处理野生型噬菌用可以引起移码突变的丫啶类药物处理野生型噬菌 体，在此噬菌体体，在此噬菌体DNADNA发生缺失发生缺失1 1个、个、2 2个、个、3 3个或插入个或插入1 1 个、个、2 2个、个、3 3个核苷酸的各种突变类型个核苷酸的各种突变类型4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT

14、)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)1 1、缺失一个核苷酸时、缺失一个核苷酸时 在在K K菌株上不生长菌株上不生长 ABC ABABC ABC C ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABA BCA BCA BCA BCA BC ABC ABA BCA BCA BCA BCA BC 插入一个核苷酸时插入一个核苷酸时 在在K K菌株上不生长菌株上不生长 ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC

15、ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC C CAB CAB CAB CAB CAB C AB CAB CAB CAB CAB C 2 2、缺失两个核苷酸时、缺失两个核苷酸时 在在K K菌株上不生长菌株上不生长 ABC ABABC ABC C A ABC ABC ABC ABCBC ABC ABC ABC ABC ABB CAB CAB CAB C ABC ABB CAB CAB CAB C 插入两个核苷酸时插入两个核苷酸时 在在K K菌株上不生长菌株上不生长 ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC ABC ABC ABC ABC A

16、BC ABC ABC ABC ABC ABC C CAB CAB CAB CAB CC CA BCA BCA BCA BCA BCA BC4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)3 3、缺失三个核苷酸时、缺失三个核苷酸时 在在K K菌株上生长（拟野生型）菌株上生长（拟野生型）ABC ABABC ABC C

17、AB ABC C AB ABC C ABC ABC ABC ABC ABC ABA BAB ABC ABC ABC ABA BAB ABC ABC 插入三个核苷酸时插入三个核苷酸时 在在K K菌株上生长（拟野生型）菌株上生长（拟野生型）ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABCABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC C CAB CAB CAB CAB CC CA BCA BCC C ABC ABC ABC ABC 为四联体时为四联体时 插入三个核苷酸则不在插入三个核苷酸则不在K K菌株上生长菌株上生长 ABCD ABCD ABCD A

18、BCD ABCD ABCDABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD D DABC DABC DABC DABC DD DAB CDAB CDD DA A BCDA BCD BCDA BCD 以上实验证明遗传密码是三联体，因为，若是二联以上实验证明遗传密码是三联体，因为，若是二联 体时，缺失或插入三个核苷酸时不会成为拟野生型体时，缺失或插入三个核苷酸时不会成为拟野生型 的的 ，既不能在，既不能在K K菌株上生长菌株上生长4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物

19、必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT).A T G G A A G C A T G T C C G A G C A A G C C G.T A C C T T C G T A C A G G C T C G T T C G G C.模板模板链链写出下面的写出下面的DNA序列转录出的序列转录出的mRNA序列：序列：.A U G G A A G C A U G U C C G A G C A A G C C G.转录出的这条转

20、录出的这条mRNA，通过，通过 进入细胞质，游离在细胞质中进入细胞质，游离在细胞质中的各种氨基酸（的各种氨基酸（种），就以种），就以mRNA为模板合成具有一定氨基为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译翻译。核孔核孔21这段序列就像加密文字一样，我们如何将它这段序列就像加密文字一样，我们如何将它“翻译翻译”成蛋白质？换句话说，这些碱基和氨基酸之间是怎样成蛋白质？换句话说，这些碱基和氨基酸之间是怎样的对应关系？的对应关系？4 41 1=4=44 42 2=16=164 43 3=64=64如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸

21、就只能决定_种种 如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就可决定个氨基酸就可决定_ _ 种种 如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种种4 41616 64 64mRNA上三个上三个相相邻的邻的碱基决定一碱基决定一个氨基酸。每三个氨基酸。每三个这样的碱基叫个这样的碱基叫做一个做一个密码子密码子。4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（2019201

22、9）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT).A U G G A A G C A U G U C C G A G C A A G C C G.对应的氨基酸序列？对应的氨基酸序列？4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)共共 个密码子，个密码子，个起始密码子，个起始密码子，个

23、终止密个终止密码子，一种氨基酸对应码子，一种氨基酸对应 种密码子，一种密码子种密码子，一种密码子对应对应 种氨基酸。作为起始密码子时，种氨基酸。作为起始密码子时，（可以（可以/不可以）编码氨基酸，但作为终止密码子时，不可以）编码氨基酸，但作为终止密码子时，（可以（可以/不可以）编码氨基酸不可以）编码氨基酸6423一或一或多多一一或或0可可以以不可不可以以密码子的特点：密码子的特点：简并性：绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称简并性：绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称为密码子的简并。为密码子的简并。通用性：几乎所有的生物体都共用上述密码子。通用性：几乎所有的生物体都共用上述密码子。思考

24、：密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？思考：密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？根据密码子具有通用性这一事实，你能想到什么？根据密码子具有通用性这一事实，你能想到什么？当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变其对应的氨当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变其对应的氨基酸，在一定程度上保证了遗传性状的稳定性；当某种氨基酸使用频率高时，基酸，在一定程度上保证了遗传性状的稳定性；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保证翻译的速度。几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保证翻译的速度。生物具有共同的起生物具有共同的起源源4.

25、1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)破译了遗传密码，下面让我们来看看破译了遗传密码，下面让我们来看看翻译翻译成蛋白质的成蛋白质的具体过程吧！具体过程吧！mRNA在细胞核内合成之后，会通过核孔进入细胞质，然后与在细胞核内合成之后，会通过核孔进入细胞质，然后与核糖体结合，蛋白质的合成还需要原料核糖体结合，蛋白质

26、的合成还需要原料氨基酸，游离在细氨基酸，游离在细胞质中的氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的胞质中的氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线生产线”上的上的呢？呢？“搬运工搬运工”tRNA功不可没！功不可没！氢键氢键1.一种一种tRNA只能转运只能转运 种氨基酸种氨基酸2.一种氨基酸可能由一种氨基酸可能由 种种tRNA转运转运3.tRNA有有 种种4.有氢键有氢键11或或多多61A-U,U-A,C-G,G-C4.1 4.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)4.1 4.1 基因指导蛋

27、白质的合成基因指导蛋白质的合成 人教版（人教版（20192019）高中生物必修二课件）高中生物必修二课件 (共共3232张张PPT)PPT)从头检索，从头检索，找第一个找第一个“起始密码起始密码子子”，开始，开始蛋白质合成蛋白质合成位点位点1位点位点2核糖体与核糖体与mRNA结合的结合的部位会形成部位会形成2个个tRNA的的结合位点结合位点核糖体沿着核糖体沿着mRNA移动移动翻译过程：翻译过程：核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体 C G U C C UU GG GG G G A A U A C UU A A C C C C GG UU G G A C U G多肽链多肽链UU A A GG A

28、 AA AUUA AC CA AGGUUC CA A C CC CGGGGA A UUmRNAmRNA图中合成出的蛋白图中合成出的蛋白质是同种蛋白质吗？质是同种蛋白质吗？原核生物，转录还没完成，就开始了原核生物，转录还没完成，就开始了翻译，边转录边翻译。翻译，边转录边翻译。真核生物，核基因的转录和翻译不能真核生物，核基因的转录和翻译不能同时进行，被核膜从时空上隔开了。同时进行，被核膜从时空上隔开了。汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品品4-1基因指导蛋白质基因指导蛋白质的合成的合成小结小结中心法则图解中心法则图解（箭头示遗传信息的流向，虚线表示少数生物遗传信息的流向）（箭头示遗传信息的流向，虚线表示

29、少数生物遗传信息的流向）“生命是物质、能量、信息生命是物质、能量、信息的统一体的统一体”，对此，你是如，对此，你是如何理解的？试着说一说。何理解的？试着说一说。翻译细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸ATP、酶、酶、转运转运RNARNA（tRNAtRNA）GC、CG、mRNA蛋白质蛋白质mRNA：蛋白质：蛋白质：决定决定决定?种?种4种20种讨论：一个氨基酸的编码U U A G AUA U C密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，4 43 3=64=64密码子：密码子：mRNA上决上决定一个氨基定一个氨基酸的三个相酸的三个相邻的碱基。邻的碱基。