2.3遗传信息控制生物的性状第1课时课件-2024-2025学年高一下学期生物苏教版必修2

第三节 遗传信息控制生物的性状 第二章 遗传的分子基础 第1课时 电影《永不消逝的电波》讲述地下工作者在战斗中破译敌特的电报密码，获取了重要信息，使敌特遭受沉重打击。电报是19世纪30年代发展起来的通信技术，电报密码被用来替代文字或数字远距离传送信息。科学家在破译遗传密码的过程中是不是借鉴了电报编码的思路呢？ 课前引入 积极思维 谁引领了遗传密码的破译？ 实验证据 1961年克里克实验 课本p70 实验材料：T4噬菌体 实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。 支持遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。 实验结果： ①增加或删除1个/2个碱基,无法正常产生蛋白质； ②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。 实验结论： 积极思维 谁引领了遗传密码的破译？ 思考： 分析 克里克研究团队引领了遗传密码的破译工作。他们解决了哪些问题，还有哪些问题没有解决？ 在克里克进行遗传密码破译工作的同时，其他许多科学家也在开展遗传密码研究。很快，遗传密码就被破译了。这样，DNA分子指导蛋白质合成的全过程也就清楚了。 细胞质 细胞核 DNA(2nm) (遗传信息) 核孔0.9nm 核糖体 （蛋白质合成场所） ? RNA 思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？ 信使 皇帝不出宫 DNA 核糖体 地方官员 核糖核苷酸 1.RNA的组成 C、H、O、N、P 基本单位： 核糖核苷酸 5’ 1’ 2’ 3’ 4’ 元素组成： 一般为单链: RNA的结构单位是什么？由哪些成分组成？ A(腺嘌呤） U(尿嘧啶) C(胞嘧啶) G(鸟嘌呤) 种类 mRNA tRNA rRNA 名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA 功能 结构 示意图 识别并转运氨基酸 组成核糖体 单链 局部形成氢键，部分碱基配对形成三叶草型结构 单链 核糖体RNA(rRNA） 遗传信息传递的媒介蛋白质合成的模板 少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质 →蛋白质合成的“三剑客” RNA的种类有哪三种？分别有什么样的功能？ 种 类 DNA RNA 组 成 成 分 碱基 磷酸 五碳糖 全 称 基本组成单位 空间结构 分布（真核细胞） 特有：T 特有：U 共有： A、G、C 都有磷酸 脱氧核糖 核糖 脱氧核糖核酸 核糖核酸 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 多为规则双螺旋结构 多为单链 细胞核（主要） 线粒体、叶绿体 细胞质（主要） RNA与DNA在化学组成和结构上的异同？ RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，碱基的排列顺序也能储存遗传信息。 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。 在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以U与A配对。 RNA为什么适合作DNA的信使？ 思考：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？ 转录 T A T G C A T G A T C G A G C T T A T C A T G A C G A G C T T C A A 3' 5' …… …… DNA上的遗传信息 U A U G C A U G A U C G A G C U U RNA 5' 过程如何呢 遗传信息的转录 结合教材59页的文字，和图2-3-3探究下列问题。 转录的概念？ 1 转录的场所？ 2 转录的模板? 3 转录的原料? 4 转录的酶? 5 转录的碱基配对方式? 6 转录的产物？ 7 转录的过程？ 8 游离的核糖核苷酸 U A A A U U C G C A G C G U G C G C T T T G C G T C C 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ （RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键） 1. 解旋 RNA聚合酶使DNA双链解开，碱基暴露出来。 游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。 2. 配对 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 3. 连接 合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 4. 释放 遗传信息的转录的过程 遗传信息的转录的过程 真核生物： 原核生物：拟核、细胞质（质粒） 通过 以DNA的 为模板合成 的过程。 概念 场所 细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质） 产物 mRNA、rRNA、tRNA等 RNA聚合酶 一条链 RNA 病毒：宿主细胞内 遗传信息的转录 条件 原料： 模板： 能量： 酶： RNA聚合酶（能解旋+聚合） DNA的一条链的某片段 4种游离的核糖核苷酸 由ATP提供 特点 边解旋边转录 遗传信息的流动方向 DNA→mRNA 子链合成方向 5′ 端到3′端 遗传信息的转录 1.转录成的RNA的碱基序列与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同？ RNA DNA 2.转录与DNA复制有哪些共同之处？这对保证遗传信息的传递有什么意义？ 转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。 模板链 非模板链 互补 配对 T换为U 碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。 遗传信息的转录 看图回答下列问题： A T C G A G C G A G T C T T C G T C A A T C G A T G A C A T C G G C DNA U C G C U A G C mRNA mRNA 基因1 基因2 a链 b链 部分解旋 不能，转录只能以基因的一条链为模板 不一定相同 不是，转录是以基因为单位进行 （2） 一个基因的两条链都能转录吗？ （3）不同基因的模板链是否相同？ （1）转录过程是对整个DNA分子进行转录吗？ 遗传信息的转录 DNA复制 转录 时间 场所 解旋 模板 原料 酶 配对方式 特点 方向 产物 意义 细胞分裂 间期 生长发育过程 先后 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的一条链为模板 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 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 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,为后续翻译做准备 主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒 新链从5’端-3’端延伸 新链从5’端-3’端延伸 DNA复制和转录的比较 1961年蛋白质的体外合成实验 科学家：尼伦伯格、马太 实验技术：蛋白质的体外合成技术 实验过程：①在每个试管中分别加入1种氨基酸； ②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液； 加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。 U U U U U U U U U U U U U U RNA 3个碱基是如何与1个氨基酸对应的呢？如UUU对应哪种氨基酸？ 实验结果： ③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。 除去了DNA和mRNA的细胞提取液 人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸 遗传密码是怎样被破译的？ 积极思维 密码子 (1)定义： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 (2)认读： mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠 决定 缬氨酸 决定 组氨酸 决定 精氨酸 (2)位置： mRNA上 DNA复制和转录的比较 遗传信息的翻译 密码子 (1)定义： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 (2)认读： mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠 决定 缬氨酸 决定 组氨酸 决定 精氨酸 (2)位置： mRNA上 密码子 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U C A G C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U C A G 密码子与氨基酸的关系： ①1种氨基酸可能由 . 种密码子决定（也叫密码子的简并性）。 ②1种密码子只能决定______ 氨基酸。 1种或几种 1种 遗传信息的翻译 G C G A U U G A U C G A C G A 正常mRNA G C G A U C G A C C G A C G A 错误mRNA 天冬氨酸 天冬氨酸 精氨酸 精氨酸 2.几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？ 地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的祖先 通用性： 增强密码子的容错性。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； 1.绝大多数氨基酸都有几个密码子，密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？ 分析密码子的特点 基因 信使物质 蛋白质的合成 转录 组 甲硫 精 半胱 半胱 脯 谷 丝 “搬运工” mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”。 形态 RNA单链经折叠（形成氢键），形成三叶草结构 功能 识别并转运特定的氨基酸 3' 5' 结合氨基酸的部位 U G A 反密码子 mRNA 5' 3' A C U 密码子 氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？ 每种tRNA只能识别并转运____种氨基酸；而一种氨基酸可由__________种tRNA转运； 一 一或多 遗传信息的翻译——tRNA（转运RNA） 位置 含义 生理作用 遗传信息 密码子 反密码子 总结比较：遗传信息、密码子、反密码子的比较 DNA 碱基的排列顺序 直接决定mRNA中碱基排列顺序间接决定氨基酸排列顺序 mRNA mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 直接决定氨基酸排列顺序 tRNA tRNA上与密码子互补配对的三个碱基 识别密码子 翻译的过程 1.翻译的场所在哪？其产物是什么？ 2.阐述翻译的具体过程，该过程中需要的条件有哪些？ 3.遗传信息的流动方向？ 观看视频，结合课本68页的文字和图4-7思考并回答以下问题。 起始密码子 mRNA进入细胞质，与 结合；携带 的tRNA通过与mRNA上的碱基AUG互补配对进入 。 翻译的过程 核糖体移动方向 E 1 2 5’ 3’ A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A M 核糖体 核糖体 甲硫氨酸 位点1 遗传信息的翻译 第1步： 起始 E 1 2 甲 携带 的tRNA以同样的方法进入 。 通过脱水缩合形成 ，甲硫氨酸被转移到 上。 H 5’ 3’ A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 某个氨基酸 位点2 肽键 位点2的tRNA 翻译的过程 第2步：进位 第3步：缩合 翻译的过程 E 1 2 沿 移动，读取下一个密码子，原占位点1的_______离开核糖体，原位点2的tRNA进入 ，一个新的携带氨基酸的tRNA进入 ，继续肽链的合成。 精 色 半 半 甲 组 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 脯 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 核糖体移动方向 A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 核糖体 mRNA tRNA 位点1 位点2 翻译的过程 第4步： 移位 翻译的过程 直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。 肽链合成后，从 上脱离， 成具有特定 的蛋白质分子。 核糖体 盘曲折叠 空间结构和功能 翻译的过程 终止 翻译的过程 ①由该图能不能得出翻译的方向（核糖体移动的方向）呢？ 由肽链_____→肽链_____的方向进行 短 长 ②这样合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？ 相同。因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。 1.看图回答问题： 一个mRNA分子结合______核糖体，可以同时合成______肽链。 目的意义： 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质 多个 多条 遗传信息的翻译 真核生物 先转录，后翻译 （转录和翻译的场所不同） 边转录边翻译 （无核膜，转录和翻译都在细胞质） 原核生物 2．请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。 遗传信息的翻译 项目 复制 转录 翻译 场所 条件 模板 原料 能量 酶 产物 原则 细胞核（主要场所） 细胞核（主要场所） 核糖体 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 21种游离的氨基酸 ATP ATP ATP 解旋酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 DNA RNA 多肽 碱基互补配对 A-T T-A G-C C-G 碱基互补配对 A-U T-A G-C C-G 碱基互补配对 A-U U-A G-C C-G 特定的酶 遗传信息的翻译 概念： 场所： 条件： 产物： 原则： 游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 核糖体 模板： 原料： 能量： 工具： 多种酶 具有一定氨基酸序列的蛋白质（肽链） 碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C） 遗传信息传递的方向： RNA→蛋白质 mRNA 21种氨基酸 ATP tRNA 课堂小结 随堂小测 1.合成一条含1000个氨基酸的多肽链，需要转运RNA的个数，信使RNA上的碱基个数和双链DNA上的碱基对数至少依次是（不考虑终止密码子）(   ) A.1000、3000和6000 B.1000、3000和3000 C.300、300和3000 D.1000、3000和1500 2.某信使RNA上有一密码子是CGA，则转运RNA上与其互补配对的三个碱基是(   ) A.GCT B.GCU C.CGT D.CGU 1.答案：B 解析：含1000个氨基酸的多肽链，需要1000个转运RNA来运输，信使RNA上每3个碱基决定一个氨基酸，因此信使RNA上碱基个数至少为3000个，DNA为双链，碱基对数至少为3000对，ACD错误，B正确。 故选B。 2.答案：B 解析：某信使RNA上有一密码子是CGA,根据碱基互补配对原则,转运RNA上与其互补配对的三个碱基是GCU。 3.基因通过控制蛋白质的生物合成而使基因的遗传信息得以表达，从而实现基因对生物性状的控制。如图为真核细胞中正在发生的生理过程，下列叙述正确的是(   ) A.图示表示翻译过程 B.①是DNA聚合酶 C.②是模板链 D.图中①正在从右往左移动 答案：C 解析：A、图示表示转录过程，A错误； B、①是RNA聚合酶，B错误； C、据图可知，合成的RNA链与②链进行碱基互补配对，故②是模板链，C正确； D、RNA的合成方向为5'到3'，故图中①正在从左往右移动，D错误。 故选C。 随堂小测 4.关于真核细胞中转录的过程，下列叙述错误的是(   ) A.不同细胞中可能会形成同种RNA B.转录过程中，核糖核苷酸与DNA的碱基可以通过氢键相结合 C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生 D.转录的产物不都作为翻译的模板 答案：C 解析：A、不同细胞中可能会形成同种RNA，合成相同的蛋白质，A正确；B、转录时，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合，B正确；C、细胞中的RNA合成过程也会在细胞核外发生，如线粒体、叶绿体中，C错误；D、转录的产物有tRNA、rRNA和mRNA，只有mRNA作为翻译的模板，D正确。故选C。 随堂小测 感谢观看 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$