4.1 基因指导蛋白质的合成 ppt课件(4)-2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、问题探讨讨论：从原理上分析，利用已经灭绝生物的DNA，真的能够使他们复活吗？如果要复活恐龙，主要需要解决什么问题？一种生物的整套一种生物的整套DNADNA中储存着该中储存着该种生物生长、发育等生命活动所种生物生长、发育等生命活动所需要的全部遗传信息。但是，从需要的全部遗传信息。但是，从遗传信息（遗传信息（DNADNA）到遗传性状）到遗传性状（蛋白质）的生物体，需要复杂（蛋白质）的生物体，需要复杂的过程，因此复活恐龙很难做到。的过程，因此复活恐龙很难做到。第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成1 1、DNADNA主要存在于细胞的什么部位？主要存在于细胞的什么部位？2 2、生物的性状或生命

2、的主要功能由什么物质承担？、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、DNADNA能不能到细胞质中去直接指导蛋白质的合成？能不能到细胞质中去直接指导蛋白质的合成？DNADNA与蛋白质之间有没有这样的信使呢？与蛋白质之间有没有这样的信使呢？DNA主要位于细胞核蛋白质细胞质中核糖体RNA（mRNA）指导不能RNA 核糖核酸 1 1）基本组成单位）基本组成单位：2 2）空间结构特点：）空间结构特点：核糖碱基磷酸A G C U核糖核核糖核苷苷酸酸单链单链结构决定功能结构决定功能规则的双螺旋结构通常呈单链结构脱氧核苷酸核糖核苷

3、酸腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）脱氧核糖2C少1个O核糖磷酸磷酸DNADNA与与RNARNA分子的比较分子的比较为什么RNA适合做DNA的信使呢？2.RNA是由基本单位-核糖核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。1.RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。3.RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。信使信使RNA(mRNA)RNA(mRNA)：遗传信息传递的媒介。遗传信息传递的媒介。信使信使RNA(mRNA)RNA(mRNA)：遗传信息传递的媒介。遗传信息传递的媒介。核糖体核糖体RNA(rRN

4、A)RNA(rRNA)：与蛋白质构成核糖体。与蛋白质构成核糖体。转运转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)：转运氨基酸的工具。转运氨基酸的工具。DNA是如何把遗传信息传给mRNA的？科学家通过研究发现：科学家通过研究发现：RNARNA是在细胞核中，通过是在细胞核中，通过RNARNA聚合酶聚合酶以以DNADNA的一条链为模板合成的，这一的一条链为模板合成的，这一过程叫做过程叫做转录转录transcription.transcription.在细胞核中，通过在细胞核中，通过RNARNA聚合酶以聚合酶以DNADNA的一条链为模的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成板，按照碱基互补配对原则合成RN

5、ARNA的过程的过程（以基（以基因为单位因为单位转录转录）。）。概念场所模板原料条件细胞核（细胞核（叶绿体、线粒体、拟核）叶绿体、线粒体、拟核）DNADNA分子的分子的一条链一条链四种游离的四种游离的核糖核苷酸核糖核苷酸模板、原料、能量（模板、原料、能量（ATPATP）、酶（）、酶（RNA RNA 聚合酶聚合酶）4 4、转录、转录三种三种RNARNA（mRNA rRNA tRNA)mRNA rRNA tRNA)。（。（DNADNA上的遗传上的遗传信息传递给了信息传递给了mRNA mRNA。结果特点单链转录单链转录 边解旋边转录边解旋边转录特定的碱基互补配对方式：特定的碱基互补配对方式：4 4、

6、转录、转录DNA:A T C GDNA:A T C GRNA:U A G CRNA:U A G C观看视频了解过程 以mRNA的合成为例：当细胞开始合成某种蛋白质时，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基得以暴露。细胞中游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，然后形成一个mRNA分子。过程过程：解旋配对连接释放（1 1）DNADNA的两条链都能转录吗？的两条链都能转录吗？（2 2）DNADNA链完全解开吗？链完全解开吗？2.2.与与DNADNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？复制相比，转录所需要的原料和酶各有什

7、么不同？DNADNA复制过程需要解旋酶和复制过程需要解旋酶和DNADNA聚合酶，以聚合酶，以4 4种游离的脱氧核种游离的脱氧核苷酸为原料；转录则需要苷酸为原料；转录则需要RNARNA聚合酶聚合酶，以，以4 4种游离的核糖核苷种游离的核糖核苷酸为原料。酸为原料。1.1.转录与转录与DNADNA复制有那么共同之处？这对保证遗传信息的准确转复制有那么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？录有什么意义？转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。碱基互补配对原则能够保证碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性遗传信息传递的准确性。思考讨论3

8、.3.转录成的转录成的RNARNA的碱基序列，与的碱基序列，与DNADNA两条单链的碱基序列各有哪两条单链的碱基序列各有哪些异同？些异同？转录时，游离的核糖核苷酸与转录时，游离的核糖核苷酸与DNADNA模板链上的碱基互补配对。模板链上的碱基互补配对。因此，转录出的因此，转录出的RNARNA的碱基与的碱基与DNADNA模板链的碱基是互补配对的模板链的碱基是互补配对的关系。该关系。该RNARNA碱基与碱基与DNADNA另一条链（非模板链）的碱基序列的另一条链（非模板链）的碱基序列的区别在于区别在于RNARNA链上碱基链上碱基U U的位置，对于在非模板链上的碱基是的位置，对于在非模板链上的碱基是T

9、T。思考讨论1 DNA 分子的解旋发生在分子的解旋发生在 _过程中过程中()A 复制复制 B 转录转录 C 翻译翻译 D 复制和转录复制和转录2 一个一个DNA 分子转录出多少种多少个分子转录出多少种多少个mRNA ()A一一 种一个种一个 B一一 种多个种多个 C多种多个多种多个DCP63章引言将苏云金杆菌抗虫蛋白基因转入普通棉花，培育出的棉花会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白质！该基因表达的第一步是什么？在哪里进行？合成了什么物质？该物质的作用是什么？这样的植株就具有抗虫的功能了吗？遗传信息的翻译RNARNA是怎样把是怎样把DNADNA的遗传信息翻译成蛋白质的？的遗传信息翻译

10、成蛋白质的？mRNA通过核孔进入细胞质中。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蛋白质，叫做翻译translation.翻译的实质 翻译的实质：将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。类比：查询英汉词典翻译英文论文。旁栏思考：转运RNA和核糖体RNA也是RNA，他们会翻译成蛋白质吗？碱基与氨基酸之间的对应关系DNADNA和和RNARNA都只含有都只含有4 4种碱基，而组成生物体种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有蛋白质的氨基酸有2121种。这种。这4 4种碱基是怎样种碱基是怎样决定蛋白质的决定蛋白质的2121种氨基酸的？种氨基酸的？如果一个氨基酸的编码至少

11、需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的质的2121种氨基酸？种氨基酸？如果如果2 2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸，个氨基酸，4 4种碱基能决定多少种氨基酸？种碱基能决定多少种氨基酸？42=1643=644 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。上决定氨基酸的三个相邻的碱基。正常情况下，正常情况下，UGA是终止密码子，但特殊情况也可以编码是终止密码子，但特殊情况也可以编码Sec。在原核生物中，在原核生

12、物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。思考讨论：通用性、简并性。思考讨论：通用性、简并性。6464种密码子。种密码子。6262种密码子决定种密码子决定2121种氨基酸：种氨基酸：一个密码子决定一个特定的氨一个密码子决定一个特定的氨基酸；有的氨基酸可能有一个以上的密码子。基酸；有的氨基酸可能有一个以上的密码子。2 2种为起始密码子种为起始密码子(AUG(AUG甲硫氨酸甲硫氨酸;GUG;GUG缬氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸甲硫氨酸 )。3 3种终止密码子种终止密码子 (UAA;UAG;UGA(UAA;UAG;UGA 硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸)密码子的

13、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。1 1、从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？2 2、几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么想到什么？当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的

14、简并性，可能并不当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，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；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，几种不同的密码子都编码同一种氨当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。基酸可以保证翻译的速度。说明当今生物可能有着共同的起源。说明当今生物可能有着共同的起源。思考讨论合成蛋白质的搬运工tRNA1.每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸。2.tRNA比mRNA小得多，经过折叠，像三叶草的叶形。3.tRNA的3端结合、携带氨基酸，另一端有3个相邻的碱

15、基。这三个碱基可以和mRNA上的密码子互补配对，叫做反密码子。观看视频，了解过程。1.翻译的场所：2.翻译时的模板：3.翻译其他参与者：4.翻译的产物:核糖体核糖体mRNAmRNA游离的氨基酸，游离的氨基酸，酶，酶，ATP，tRNA肽链肽链翻译的基本过程思考：细胞如何快速合成大量承担生命活动的蛋白质？快速高效的过程；1个mRNA分子可以相继结合多个核糖体；同时进行多条肽链合成。图中：从左往右合成。中心法则图解遗传信息的传递规律（流动方向）。遗传信息的传递规律（流动方向）。转录DNARNA翻译蛋白质克里克克里克(1957)(1957)：1.1.遗传信息可以从遗传信息可以从DNADNA流向流向DN

16、ADNA复制；复制；2.2.也可以从也可以从DNADNA流向流向RNARNA，进而流向蛋白质，进而流向蛋白质转录和翻译。转录和翻译。中心法则1.1965年，科学家在年，科学家在RNA病毒里发现了一种病毒里发现了一种RNA复复制酶，像制酶，像DNA复制酶能对复制酶能对DNA进行复制一样，进行复制一样，RNA复制酶能对复制酶能对RNA进行复制。进行复制。2.1970年，科学家在致癌的年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录病毒中发现逆转录酶，它能以酶，它能以RNA为模板合成为模板合成DNA。这些资料是否推翻了克里克的中心法则？这些资料是否推翻了克里克的中心法则？中心法则的发展小结遗传密码的破译真核

17、生物真核生物DNA复制、转录和翻译的比较复制、转录和翻译的比较项目项目DNA复制复制转录转录翻译翻译时间时间细胞分裂前的间期细胞分裂前的间期生长发育的整个过程中生长发育的整个过程中场所场所主要在细胞核中，部分主要在细胞核中，部分在线粒体和叶绿体中在线粒体和叶绿体中主要在细胞核中，部分主要在细胞核中，部分在线粒体和叶绿体中在线粒体和叶绿体中细胞质中的细胞质中的核糖体上核糖体上原料原料4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸2121种氨基酸种氨基酸模板模板DNADNA的两条链的两条链DNADNA的一条链的一条链mRNAmRNA课堂小结项目项目DNA复制复制转录转录翻译翻译条件条

18、件特定的酶和特定的酶和ATPATP等等模板模板去向去向分别进入两个子代分别进入两个子代DNADNA分子中分子中模板链与非模板链重模板链与非模板链重新组成双螺旋结构新组成双螺旋结构分解成单个核糖核苷酸分解成单个核糖核苷酸特点特点边解旋边复制，半边解旋边复制，半保留复制保留复制边解旋边转录，边解旋边转录，DNADNA双链全保留双链全保留一个一个mRNAmRNA上可结合多上可结合多个核糖体个核糖体产物产物两个双链两个双链DNADNA分子分子RNARNA肽链肽链意义意义复制遗传信息，传复制遗传信息，传递遗传信息递遗传信息表达遗传信息，使生物体表现出各种性状表达遗传信息，使生物体表现出各种性状真核生物真

19、核生物DNA复制、转录和翻译的比较复制、转录和翻译的比较课堂小结ACUGGAUCUmRNAmRNA：苏氨酸甘氨酸丝氨酸 肽链：肽链：DNADNA：ACTGGATCTTGACCTAGA肽键 肽键（假设以B链为模板进行转录）A链 B链 转录翻译基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 6 3 1思考讨论 1DNA复制、转录、翻译分别形成复制、转录、翻译分别形成 ADNA、RNA、蛋白质、蛋白质 BRNA、DNA、多肽、多肽 CRNA、DNA、核糖体、核糖体 DRNA、DNA、蛋白质、蛋白质A巩固练习2 2、已知病毒的核酸有双链、已知病毒的核酸有双

20、链DNADNA、单链、单链DNADNA、双链、双链RNARNA和单链和单链RNARNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该一种类型，应该 A.A.分析碱基类型，确定碱基比率分析碱基类型，确定碱基比率 B.B.分析碱基类型，分析核糖类型分析碱基类型，分析核糖类型 C.C.分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型 D.D.分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型A巩固练习 3 3 某基因中含有某基因中含有12001200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是最多含有肽键的个数是 A A198198个个 B B199199个个 C C200200个个 D D201201个个B巩固练习作业1.完成课后、本章教材练习题。2.掌握基因的转录和翻译的过程。3.掌握中心法则的概念和模式图画法。4.认真阅读P70遗传密码的破译相关内容。了解其实验设计思路。