4.1 基因指导蛋白质的合成课件-【优质课堂】2024-2025学年高一生物下学期精品课件（人教版2019必修2）

4.1 基因的表达 1 美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、互相争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。 讨论 1、从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？ “问题探讨”意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。 一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。 电影《侏罗纪公园》中的恐龙 一、遗传信息的转录 1、RNA的结构特点 2、RNA与DNA的区别 3、RNA的种类 4、转录 5、思考讨论 RNA是另一类核酸，它的分子组成与DNA的很相似： 它也是由基本单位——核苷酸连接而成的，核苷酸也有四种碱基，这些特点使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。 1、RNA的结构特点 U C G A G A 5´ 3´ U 磷酸二酯键 H 碱基 H OH H OH H CH2 磷酸基团 1´ 2´ 3´ 4´ 5´ 2、RNA与DNA的区别 与DNA组成上不同的是，组成RNA的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖；RNA的碱基中没有T，而替换成碱基U。 与DNA结构上不同的是，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。 3、RNA的种类 ⑴ 信使RNA(mRNA)：作为DNA信使。 ⑵ 转运RNA(tRNA)：识别密码子，运输氨基酸。 ⑶ 核糖体RNA(rRNA)：核糖体的组成成分。 4、转录 （1）概念 （2）时期 （3）场所 （4）条件 （5）原则 （6）特点 （7）过程 （8）结果 （1）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RNA的过程。 （2）时期 生长发育全过程。 （3）场所 真核生物主要在细胞核，叶绿体和线粒体中也能进行。 原核生物主要在拟核。 （4）条件 模板：DNA的一条链，称为模板连；另一条链称为编码链，序列和转录出的RNA序列相同，只是T和U的区别。 原料：4种游离的核糖核苷酸。 酶：RNA聚合酶。 能量：ATP。 （5）原则 碱基互补配对原则（A-U、T-A、G-C、C-G）。 （6）特点 边解旋边转录。 A A G C C T T A （7）过程 U U C G G A A RNA聚合酶 01 解旋 RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，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。 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 04释放 03 延伸 02 起始 合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 （8）结果 产生mRNA、tRNA、rRNA。 遗传信息的转录过程 讨论： 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？ 可以从所需条件、过程中的具体步骤所表现出的规律等角度进行分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则，等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。 2、与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。 遗传信息的转录过程 讨论： 3、转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？ 转录时，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。 因此，转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链（非模板链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。 二、遗传信息的翻译 1、翻译的概念 2、密码子 3、思考讨论 4、tRNA 5、翻译 1、翻译的概念 mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。 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，这一过程叫作翻译。 2、密码子 mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。 概念 2、密码子 种类 密码子一共64种。 起始密码子：2种(AUG、GUG) 同时编码氨基酸 终止密码子：3种(UAG/UAA/UGA）不编码氨基酸，只是终止信号 普通密码子：59种，只编码氨基酸 因此，正常情况下，能编码氨基酸的密码子一共有61种，特殊情况下有62种。 2、密码子 专一性：一种密码子只能决定一种氨基酸 简并性：一种氨基酸可以对应一个或多个的密码子 通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表 读码的连续性 具有起始密码子和终止密码子 特点 遗传信息的转录过程 讨论： 1、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。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？ 这是一道开放性问题，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。 可以从增强密码子容错性的角度来解释，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； 也可以从密码子的使用频率来考虑，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。 遗传信息的转录过程 讨论： 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？ 这是一道开放性问题，答案并不唯一，旨在培养学生的发散性思维。 根据这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，说明当今生物可能有着共同的起源，或生命在本质上是统一的，等等。 4、tRNA 结构 RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端为携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。 这3个碱基可与mRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。 3' 5' 结合氨基酸的部位 碱基互补配对 U G A 反密码子 4、tRNA 种类和特点 反密码子与编码氨基酸的密码子相互配对、一一对应，转运的氨基酸由配对的密码子决定。 理论上，细胞中的tRNA有62种。 每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，但是每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。 5、翻译 （1）时期 （2）场所 （3）条件 （4）原则 （5）过程 （6）结果 （7）特点 （1）时期 生长发育全过程。 （2）场所 核糖体。 （3）条件 模板：mRNA 原料：21种游离的氨基酸 酶：多种与翻译有关的酶 能量：ATP 工具：tRNA （4）原则 碱基互补配对原则（A-U、U-A、G-C、C-G） （5）过程 5´ 3´ 位点1 位点2 第一步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。 反密码子为UAC的tRNA携带甲硫氨酸，与起始密码AUG互补配对，进入位点1。 （5）过程 第二步：携带组氨酸的tRNA（反密码子GUG）以同样的方式进入位点2。 （5）过程 5´ 3´ 位点1 位点2 第三步：甲硫氨酸与组氨酸缩合成二肽，转移到占据位点2的tRNA上。 （5）过程 第四步：核糖体读取下一个密码子， 原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。 位点1 位点2 （6）结果 形成一条多肽链。 肽链合成以后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。 （7）特点 细胞核转录的mRNA先转录，后翻译；原核生物边解旋，边转录，边翻译。 在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 核糖体移动方向（短→长） 三、中心法则 1、中心法则 2、中心法则的完善 1、中心法则 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。 2、中心法则的完善 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA 复制 RNA 逆转录 中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向） 生物种类 遗传信息的传递过程 以DNA作为遗传物质的生物 原核生物 真核生物 DNA病毒 以RNA作为遗传物质的生物 一般RNA病毒 逆转录病毒 (HIV) 翻译 蛋白质 复制 DNA 转录 RNA 复制 RNA 蛋白质 翻译 各种生物的遗传信息传递过程 蛋白质 翻译 转录 DNA RNA 逆转录 RNA 复制 帮范儿 再会 35 桃源仙居 骆集益 在水一方, track 30, disc 1 107418.18 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/QfUoMJ6Rg4VDnu6/rhNalqp/2ALjZYEiRtG1rVSt06NAPVBisr10xPT+wf135pXvWXXBoG4e6lMYzjYZHyvgfv1wKX8JP3mTqafVFtoLCIgFXyh6Qf3JTO7OWhE0xfTuXgpovVsDV7aLQ4y+WhcFj2nSnJPSCcWmau1lq0zvcQYK8FAVTsxRuLzhLz+xSLtDA9f1HylF9UtQJQEWhRokooFFvNwQy2UHy9AFzKTVV0mTIEI9LXpQeDuNxcSpSRVF7rC0sditLThl33SZCZKsiU3IL4R2D//IJ4RD0X1dPc5NbURWk2yKWVR7/NINRcgZaFNgfQ2GbBU0XkSO3HrdBGsIMygOqy3xb4bojcTSknzi9MajM4ldupyQJhWWk8dZEDiWacaflsrzS69LgnRlHXQ+HG+Pu6w42XfA631hz4Bp4dnJzeHMbiVVVqmheX9TZy99WAipW2e4kThczg25R0= Lavf58.30.100 Lavf58.30.100 $$