4.1基因指导蛋白质的合成课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第1节 基因指导蛋白质的合成 第4章 基因的表达 2024/10/22 2024/10/22 1、通过回顾DNA和RNA在化学组成和结构上的区别，分析RNA适于作为DNA信使的原因。 2、通过学生阅读教材和观看动画，分析归纳教材中的图文资料，概述遗传信息转录过程。 3、通过教师精讲，动画展示师生归纳转录的条件。 4、通过教师精讲，学会阅读密码子表，并分类密码子。 5、通过学生自主探究阅读教材，对翻译概念解读理解后，说出翻译的场所、条件、产物和配对原则。 6、通过理解翻译过程，能说出密码子、反密码子和遗传信息之间的关系。 学习目标： DNA和RNA在化学组成和结构上的区别 脱氧核苷酸 脱氧核糖 A、T、G、C 双螺旋 核糖核苷酸 核糖 A、U、G、C 单链 DNA RNA 基本单位 五碳糖 含氮碱基 空间结构 3 情景视频：《侏罗纪公园》复活精彩片段 主要在细胞核 通过RNA RNA充当了两者之间信使。 追问：为什么RNA适于作DNA的信使？ 章名称解读 5 任务1：阅读教材64-65页第一自然段 问题1：为什么RNA适合做DNA的信使呢？ 6 ①它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基(C、G、A、U(尿嘧啶))共同组成4种核苷酸，它也能储存遗传信息。 ②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 任务2：阅读教材65页第二自然段和图4-3 问题2：RNA的种类和功能？ 图4-3 7 种类 mRNA tRNA rRNA 名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA 功能 结构 示 意 图 共同点 传递遗传信息； 蛋白质合成的模板 识别并转运特定氨基酸 组成核糖体 单链 单链，部分碱基配对形成三叶草型结构 单链 ①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。 RNA的种类、结构及功能 少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质 二 对点训练1：根据几种核算的示意图，回答一下问题？ 9 任务3：阅读教材65页第3自然段转录的概念 转录的概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的过程。 10 合作探究：结合教材65页的文字和图4-4小组合作探究下列问题。 1.转录的场所？转录的结果？ 2.转录需要的原料是？需要的酶及其作用？ 3.转录过程中的模板？转录过程中碱基如何配对？ 4.遗传信息的流动方向？ 三 遗传信息的转录过程 ⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。 C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' ATP RNA聚合酶 **该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用； 三 评 5’ 3’ 3’ 5’ 第一步 解旋 DNA双链解开（_____________的催化），碱基暴露出来； RNA聚合酶 注意：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用； 遗传信息的转录过程 ⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA 模板链上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' U A U G C A U G A U C G A G C U U 三 评 14 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' U A U G C A U G A U C G A G C U U U A U G C A U G A U C G A G C U U 5' 3' ATP ⑶连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖 核苷酸聚合成核糖核苷酸链。 合成方向： 子链的5’端→ 3’端 形成磷酸二酯键 三 15 3’ 5’ 3’ 5’ 第2步 mRNA开始合成 在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键） 第3步 mRNA的延伸 特点： 边解旋边转录 （方向： ） 从5’-端到3’-端 三 ⑷释放：mRNA释放，DNA双链恢复 U A U G C A U G A U C G A G C U U C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' 细胞质 细胞核 mRNA 三 评 17 1.概念： 2.时间： 3.场所： 4.条件： RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录 个体生长发育的整个过程 细胞核（主要场所） 提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）。 遗传信息的转录(小结） 模板： 原料： 能量： 酶： DNA的一条链 4种游离的核糖核苷酸 ATP RNA聚合酶 （*打开氢键、形成磷酸二酯键） 碱基互补配对 A－U、T－A、G－C、C－G 5.原则： 6.产物： 7.特点： RNA（三种RNA） 边解旋边转录 8.遗传信息传递的方向： DNA→RNA 遗传信息的转录(小结） 遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。 9.转录的意义： 任务6：小组合作讨论转录与DNA分子复制的区别 复制 转录 时间 场所 原料 模板 条件 配对原则 特点 产物 意义 细胞分裂前的间期 生长发育过程 主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体 边解旋边复制、半保留复制 边解旋边转录 两个双链DNA分子 一条单链mRNA 复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代 传递遗传信息，为翻译做准备 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 DNA的两条链 DNA中的一条链 模板、原料、ATP、酶 T—A、 G—C、 A—T、C—G A—U、 C—G、G — C、T — A 20 即学即用：如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题： 21 问题1：解读翻译的条件 任务1：阅读教材66页第1段——翻译的概念 翻译的概念： 以mRNA为模板，以细胞质中游离的氨基酸为原料，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 22 1.翻译的概念：以mRNA为模板，以细胞质中游离的氨基酸为原料， 合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 概念解读： 场所： 模板： 原料： 翻译的产物： 概念解读： 主要在细胞质 mRNA 21种游离的氨基酸 蛋白质 23 任务2：阅读教材66页第4自然段，思考碱基与氨基酸之间的对应关系应该是怎样？ 追问：如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？ 如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？ 如果3个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？ 碱基(几种) 碱基(4种) 氨基酸(几种) 氨基酸(21种) 41=4种 42=16种 43=64种 哪一种能满足翻译？ 24 问题3：什么是密码子？ 任务3：阅读教材66页第5自然段。 信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 密码子: 密码子与氨基酸的对应关系是怎样的？ U C A U G A U U A mRNA 亮氨酸 天冬氨酸 异亮氨酸 任务4：阅读课本P67表4-1 21种氨基酸的密码子表） 1.如何查密码子表 例:CCU 脯氨酸 2.密码子种类？ 共64种密码子 真核只有1种(AUG) AUG（编码甲硫氨酸） GUG（编码甲硫氨酸,若该密码子不作为起始密码子时，其编码缬氨酸） （编码甲硫氨酸） 原核可以有2种: 2个起始密码子 26 3.终止密码子 一般情况下3个（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。 4.编码氨基酸的密码子: 一般情况下61种,特殊情况下62种. 任务4：阅读课本P67表4-1 21种氨基酸的密码子表） 27 3.密码子特点： 专一性 简并性 通用性 一种密码子只决定一种氨基酸 地球上几乎所有生物都共用一套密码子 一种氨基酸可由一种或多种密码子决定 任务4：阅读课本P67表4-1 21种氨基酸的密码子表） 功能： 识别密码子，转运氨基酸。 tRNA的分子结构？ 单链RNA经折叠，形成三叶草形 局部通过碱基互补配对形成氢键 3’-端可携带氨基酸 另一端的碱基中有三个相邻碱基（反密码子）可与密码子配对 通过“搬运工”兼“译员” ---- tRNA 任务4：阅读教材67页第1、2、3自然段思考游离于细胞质中的氨基酸是怎样到达核糖体呢? 29 核糖体 核糖体 核糖体 U A U C G u C U G G G A U A C U A C C G u G G A C U G U A G A A U A C A G U C A C C G G A U mRNA 1、起始 2、延伸 3、终止 脱水缩合 肽键 任务5：阅读教材68页图4-7，梳理转录的过程 30 任务6：两两复述翻译的过程 一个mRNA分子同时结合多个核糖体 生物学意义： 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 多聚核糖体： 注意：因为多个核糖体翻译的模板是同一条mRNA，所以得到的是多肽链氨基酸排列顺序是相同的。 任务7：阅读69页第一自然段，思考如何加快翻译的速度？ →多个核糖体同时进行翻译 翻译的方向 32 1.场所： 2.模板： 3.原料： 4.起始密码有: 个，终止密码有: 个 5..碱基配对： 7.肽链由各相邻的氨基酸通过 连接形成。 8.条件： 3 肽键 2 细胞质的核糖体 mRNA 合成蛋白质的21种氨基酸 酶，ATP、模板、原料 9、通常一个mRNA分子与多个核糖体结合，翻译出多条肽链。 33 小组合作讨论：真核细胞中复制、转录、翻译的比较 DNA复制 转录 翻译 蛋白质 时间 场所 模板 原料 条件 原则 特点 产物 信息传递 细胞分裂间期 主要是细胞核 DNA的两条链 4种脱氧核苷酸 解旋酶，DNA聚合酶等 A-T、T-A、C-G、G-C 半保留复制、边解旋边复制 2个子代DNA分子 生长发育过程 主要是细胞核 基因的一条链 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶等 边解旋边转录 RNA 生长发育过程 细胞质 mRNA 21种氨基酸 tRNA、酶等 多核糖体翻译蛋白质 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 A-U、T-A、C-G、G-C A-U、U-A、C-G、G-C 34 任务1：阅读教材69页第一自然段，得出中心法则的内容 遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA 的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 1957年，克里克提出中心法则 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 中心法则的完善 逆转录 复制 （RNA病毒中才有） （RNA病毒中才有） 35 教师精讲：对中心法则进行分析 DNA RNA 蛋白质 2 3 4 5 1 DNA复制 2 遗传信息转录 4 RNA复制 3 遗传信息翻译 5 逆转录 1）烟草花叶病毒（TMV） 2）人免疫缺陷病毒（HIV）、肉瘤病毒 3 1 2 3 (病毒自身携带的逆转录酶) RNA 病毒 4 (该类病毒，部分自身携带RNA复制酶) 5 1 36 DNA RNA 蛋白质 1 2 3 4 5 3）具备分裂能力的细胞 4）不能分裂的细胞 造血干细胞： 1 2 3 神经细胞： 2 3 胰岛B细胞： 2 3 所含基因是否一样？ 1 DNA复制 2 遗传信息转录 4 RNA复制 3 遗传信息翻译 5 逆转录 教师精讲：对中心法则进行分析 DNA RNA 蛋白质 1 2 3 4 5 1 DNA复制 2 遗传信息转录 4 RNA复制 3 遗传信息翻译 5 逆转录 大肠杆菌： 1 2 3 1 2 3 (发生在：_____________) 宿主细胞内 教师精讲：对中心法则进行分析 5）原核细胞 6）噬菌体 在遗传信息的流动过程中， DNA、RNA是信息的载体， 蛋白质是信息的表达产物， 而ATP为信息的流动提供能量， 可见，生命是物质、能量和信息的统一体。 遗传信息 生物种类 遗传信息的传递过程 原核生物 真核生物 DNA病毒 RNA复制病毒 逆转录病毒 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 复制 RNA 翻译 蛋白质 逆转录 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 RNA 本结小结 Lavf58.29.100 DNA RNA 核糖和碱基U mRNA 传递遗传信息 rRNA 组成核糖体 tRNA 识别并转运氨基酸 (1)图1为 ，含有脱氧核糖和碱基T，图2为 ，含有 。 (2)图2中A是 ，功能是 ；B是 ，功能是 ；C是 ，功能是 。 RNA聚 合酶 胞嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶 核糖核苷酸 细胞核、线粒体 (1)在图中方框内用“→”或“←”标出转录的方向。 (2)图中a为启动上述过程必需的有机物，该物质为 。 (3)图中b和c的名称分别是 、 。 (4)在根尖细胞中上述过程发生的场所有 。 $$