4.1基因指导蛋白质的合成第1课时课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第 1 节 基因指导蛋白质的合成 第 4 章 基因的表达 1 制造消化酶和其他生命活动需要的不同类型蛋白质的指令在哪里? 讨论 基因 1个DNA分子 DNA 蛋白质 指导 基因是控制生物性状的基本单位 DNA分布在细胞核中,而蛋白质是在细胞质的核糖体上合成的。那么,DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中的呢?研究发现,在DNA和蛋白质之间有一个中间物,充当着信息传递的作用,即RNA。 真核生物为例 1.基因主要存在在哪里? 2.合成蛋白质的场所在哪里? 3.一个基因的碱基序列是如何被解读成蛋白质的氨基酸序列的呢? 距离障碍 语言障碍 核糖体 DNA(基因) 蛋白质 核糖体 DNA(基因) 蛋白质 核孔 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 克服距离障碍 1.基因能否穿过核膜进入细胞质中去指导蛋白质合成? 2.核糖体能否进入细胞核中,然后再合成蛋白质? 克服距离障碍 资料一:研究表明核糖体一般呈圆形颗粒,约29nm;核膜上有核孔复合体,具有选择性,其有效直径是9—10nm,仅允许通过一些离子和小分子,但DNA无法通过。 基因无法出细胞核,核糖体又无法进入细胞核 资料二:1955年,有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验,其间加入RNA酶(分解其中的RNA),蛋白质合成就停止,再加入酵母中提取出来的RNA,则又可重新合成一定数量的蛋白质。 蛋白质的合成与RNA有关 资料三:1955年拉斯特等人用变形虫所做的换核实验: A组变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷培养液来培养,发现标记物首先出现在细胞核中; B组变形虫培养在未标记的尿嘧啶核苷培养液中,变形虫的细胞核和细胞质中均未有放射性; 之后将A组变形虫的细胞核移植到B组变形虫去掉细胞核的细胞质中,进行培养观察,发现大部分被标记的物质相继从细胞核中移入细胞质中。 RNA在细胞核中合成后从细胞核转移到细胞质中 DNA和RNA分别在化学组成和结构上有什么区别? O P CH2 OH O OH H OH H H H H 含氮碱基 磷酸 O P CH2 OH O OH H OH H OH H H 含氮碱基 磷酸 脱氧(核糖) 核糖 1.元素组成: 2.根据五碳糖不同 核苷酸 脱氧(核糖)核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖核酸 (DNA) 核糖核酸 (RNA) 核苷酸 核苷酸 C、H、O、N、P 核苷酸 五碳糖+磷酸+含氮碱基 脱氧(核糖)核苷酸与核糖核苷酸的区别 (1)五碳糖不同 (2)含氮碱基不完全相同 腺嘌呤 (A) 鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶(T) 含氮碱基 腺嘌呤 (A) 鸟嘌呤 (G) 胞嘧啶 (C) 尿嘧啶 (U) H OH 1’ 2’ 3’ 4’ 1’ 2’ 3’ 4’ 脱氧核糖 核糖 核糖核苷酸 核糖核苷酸连接成的长链 RNA分子 4种核糖核苷酸的排列顺序千变万化,这使得RNA具备传递遗传信息的可能。 RNA比DNA短,因此能够通过核孔,从细胞核转移到细胞质。 (2)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 )共同组成核苷酸,它也能储存遗传信息。 (1)RNA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。 (3)RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基互补配对原则” 。 RNA适于作DNA的信使的原因 资料四:Marmur和Doty利用DNA和RNA杂合技术,以侵染枯草杆菌的噬菌体SP8为材料进行实验:(噬菌体SP8的遗传物质是DNA,组成其DNA分子的两条链碱基组成很不平均,其中一条链富含嘌呤,另一条链富含嘧啶) 1.噬菌体SP8侵染枯草杆菌后,从枯草杆菌中分离出RNA; 2.将噬菌体DNA分子加热、离心,使DNA双链分开; 3.将1步骤中分离出来的RNA分别与双链打开的DNA分子混合并缓慢冷却,实验结果,噬茵体SP8侵染细菌后形成的RNA只与富含嘌呤的碱基互补配对形成DNA-RNA杂合分子。 RNA是DNA和蛋白质的信使,并以DNA的一条链为模板合成的 克服语言障碍 结合视频,自主学习书本P65内容,思考以下问题: 1.RNA合成的模板是什么? 2.RNA合成的场所在哪里? 3.RNA合成的原料是什么? 5.RNA合成遵循的原则是什么? 7. RNA合成的产物是什么? 4.催化RNA合成的酶是什么? 6.RNA的合成方向? 1.RNA合成的模板是什么? 2. RNA合成的场所在哪里? 3. RNA合成的原料是什么? 5. RNA合成遵循的原则是什么? 7. RNA合成的产物是什么? DNA一条链 细胞核(主要)、线粒体、叶绿体 4种游离的核糖核苷酸 碱基互补配对,特有的A和U配对 RNA 4.催化RNA合成的酶是什么? RNA聚合酶等 6.RNA的合成方向? 新链沿5’ 3’延伸 真核生物 拟核(主要) 原核生物 ① ② ③ ④ DNA RNA RNA聚合酶 游离的核糖核苷酸 遗传信息的转录 在 中,通过 以 为模板,利用 合成 ,这一过程叫作 。 细胞核 RNA聚合酶 DNA的一条链 游离的核糖核苷酸 RNA 转录 转录的定义中包含了:转录的场所、转录的模板、所需的酶、原料、产物。 同时板画一个DNA的结构,上面标注有基因1(血红蛋白基因)和基因2(胰岛素基因),现在这个细胞中需要表达的是基因2(胰岛素基因),则只转录这一部分的DNA。 -ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA …… TCCCTAAGGAT……TCCATGC- -TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT …… AGGGATTCCTA……AGGTACG- 基因A 基因b 基因H 其他基因 1个DNA分子 (多个基因) 转录 UGCAU……CCAUGC RNA 转录 CCUA……AGG RNA 哪条是模板链? 1链 2链 DNA两条链中 是转录的模板链,到底哪条链 是模板链 固定不变的。 以 为单位,作为模板的 ; 1链 2链 一个DNA转录出的RNA 相同 基因 只是DNA链中的基因片段 只有一条链 不是 不完全 18 信使RNA( mRNA ) 转运RNA( tRNA ) 核糖体RNA( rRNA ) RNA的种类 作用:作为DNA的信使 作用:识别并转运氨基酸 作用:组成核糖体 rRNA为肽酰转移酶时,催化使肽键形成,不需要额外的能量。过去认为,大亚基的蛋白质具有酶的活性,促使肽键形成,故称为转肽酶。20世纪90年代初,H.F.Noller等证明大肠杆菌的23SrRNA能够催化肽键的形成,才证明核糖体是一种核酶,从而根本改变了传统的观点。核糖体催化肽键合成的是rRNA,蛋白质只是维持rRNA构象,起辅助的作用。 DNA mRNA 核糖核苷酸 RNA聚合酶 1.解旋:DNA双链解开,碱基暴露 能量: 酶: ATP 2.配对:核糖核苷酸与DNA的碱基配对,氢键形成。 模板 原料 原则 DNA的一条链 核糖核苷酸 碱基互补配对 3.连接:新结合的核糖核苷酸连到正在合成的mRNA上。 酶: 结果: RNA聚合酶 合成mRNA 4.释放: 合成的mRNA从DNA链上释放,DNA双链恢复 基因 RNA聚合酶 RNA 聚合酶 下列模式图,说出这些过程的名称: DNA复制 转录 观察 DNA复制和转录的比较 核心归纳 项目 DNA复制 转录 时间 场所 解旋 模板 原料 酶 细胞分裂前的间期 生长发育过程 主要在细胞核或拟核,少部分在线粒体、叶绿体、质粒 完全解旋 只解有遗传效应片段(基因) DNA的两条链均为模板 DNA的一条链上某片段 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 项目 DNA复制 转录 配对方式 特点 方向 产物 意义 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、C—G、T—A、G—C 半保留复制,边解旋边复制 边解旋边转录 新链从5′端 3′端延伸 新链从5′端 3′端延伸 2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 使遗传信息从亲代传递给子代,从而保持了遗传信息的连续性 遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上,为翻译做准备 (1)转录只发生在细胞核内( ) (2)遗传信息转录的产物只有mRNA( ) (3)转录以DNA的两条链作为模板,以4种核糖核苷酸为原料( ) (4)转录是以DNA完整的一条链为模板合成RNA的过程( ) 判断正误 遗传信息的传递过程 DNA mRNA 蛋白质 转录 在蛋白质的合成过程完全弄清楚之前,科学家克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律,并于1957年提出了中心法则。 Lavf57.83.100 $$