4.1 基因指导蛋白质的合成（第二课时）-2024-2025学年高一生物下学期同步授课课件（人教版2019必修2）

第四章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 (第二课时) DNA RNA 核糖体是如何读懂mRNA上的遗传信息，并精准将其“翻译”成蛋白质的？ 脱氧核苷酸序列 核糖核苷酸序列 氨基酸序列 基因 蛋白质 转 录 mRNA 翻 译 碱基 氨基酸 阅读教材P66-67，思考下列问题: 1.翻译的概念是什么? 2.翻译的实质是什么? 3.什么是密码子? 4.起始密码子和终止密码子有哪些？ 5.什么是密码子的简并? 6.什么是反密码子？ 7.tRNA的运载特点是什么? 二、基因指导蛋白质的合成----遗传信息的翻译 mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？ DNA和RNA都 只含有4种碱基 而在绝大多数生物体内， 组成蛋白质的氨基酸有21种 决定？ 4 显然不够 16（42） 还是不够 64（43） 足够满足 如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定几种氨基酸 如果2个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定几种氨基酸 如果3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定几种氨基酸 翻译的概念？ 1 翻译的实质？ 2 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，这一过程叫作翻译。 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 二、基因指导蛋白质的合成----遗传信息的翻译 密码子 密码子 密码子 决 定 决 定 决 定 mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 缬氨酸 组氨酸 精氨酸 翻译时密码子的读取方向从mRNA的5'→3' 密码子 3 mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。 二、基因指导蛋白质的合成----遗传信息的翻译 终止密码子有3个，不决定氨基酸。 起始密码子有2个，共同决定1种氨基酸。 一种密码子决定1种氨基酸，一种氨基酸由1种或几种密码子决定。 编码氨基酸的密码子有61种（一般情况） 密码子的特点 4 专一性：一种密码子只决定一种氨基酸。 简并性：一种氨基酸可以由几种密码子决定。 通用性：生物界共用一套遗传密码。 维持物种的稳定性 亮氨酸 CUA UUA AUA GUA 亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸 CCA CAA CGA 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 CUU CUC CUG 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 简并性能在一定程度上防止 由于碱基的改变而导致遗传信息的改变。 密码子简并性 5 氨基酸不含碱基，不能与mRNA上的密码子直接配对,是谁将氨基酸精准运送到mRNA上？ 氨基酸的搬运工——tRNA 3' 5' 结合氨基酸的部位 碱基配对 G U A 反密码子 tRNA的特点 6 种类很多，61种（一般来说）。 每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸。 分子结构特别：三叶草的叶形，一端是携带氨基酸 的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以 与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。 每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸； 而一种氨基酸可由1种或多种tRNA转运。 密码子的阅读方向：mRNA的5’端到 3’端。 第1步：mRNA在细胞质中与核糖体结合， 携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对， 进入位点1 第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 第3步：甲硫氨酸与组氨酸形成肽键， 从而转移到位点2的tRNA上。 第4步：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。 原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1。 就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。 翻译的过程 7 场所 8 细胞质中的核糖体。 模板：mRNA 条件 9 配对方式 10 酶：多种酶 原料：21种氨基酸 能量：ATP 搬运工具：tRNA A— 、G— 、C— 、U— U A G C 二、基因指导蛋白质的合成----遗传信息的翻译 产物 11 肽链：(脱离时不成熟，还要在内质网、高尔基体中加工成蛋白质) 遗传信息传递的方向 12 RNA→蛋白质 mRNA链5' 端→ 3' 端（核糖体的移动方向） 二、基因指导蛋白质的合成----遗传信息的翻译 13 遗传信息复制的方向 二、基因指导蛋白质的合成----遗传信息的翻译 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。 翻译是一个高效的过程 原核生物繁殖较快 二、基因指导蛋白质的合成----遗传信息的翻译 项目 DNA复制 转录 翻译 时间 场所 模板 原料 产物 碱基配对 细胞分裂前的间期 生长发育整个过程 主要在细胞核 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 DNA RNA 生长发育整个过程 主要在细胞核 细胞质 mRNA 21种氨基酸 肽链 A-U、U-A、C-G、G-C A-T、T-A、C-G、G-C A-U、T-A、C-G、G-C 基因、mRNA上的碱基数目与该基因控制合成的蛋白质的氨基酸数目之间的比例一般是？ 考题中涉及该知识点时，为何强调氨基酸数“最多”多少个，碱基数“至少”多少个？ DNA碱基总数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数= 6：3：1 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1 因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n，而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”字样才能使用这个比例关系。 中心法则 ◆时 间： 1957年 ◆提出者： 克里克 ◆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 ◆补 充： 少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RN A流向RNA以及从RNA流向DNA 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 逆转录 复制 复制 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 ATP为信息的流动提供能量 生命是物质、能量和信息的统一体 中心法则 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 逆转录 复制 复制 解析：tRNA前体和成熟的tRNA均为单链结构，但成熟的tRNA经折叠，存在局部双链结构，双链之间靠氢键连接，tRNA基因实质为DNA片段，内部存在氢键，A错误，D正确；isoacceptors携带同种氨基酸而反密码子不同，说明密码子具有简并性，B正确；isodecoders序列不同说明tRNA基因具有多样性，C正确。 1.tRNA基因经过转录生成tRNA前体，加工后形成成孰的tRNA参与翻译过程。携带同种氨基酸而反密码子不同的tRNAs被称为“isoacceptors”；携带同种氨基酸且反密码子相同，但序列不同的tRNAs则互为“isodecoders”。下列叙述错误的是（ ） A.tRNA前体为单链结构,成熟的tRNA为双链结构 B.isoacceptors说明密码子具有简并性 C.isodecoders说明tRNA基因具有多样性 D.tRNA基因和tRNA内部都存在氢键 A 课堂练习 2.下列有关真核细胞基因表达的叙述，正确的是（ ） A.转录形成的RNA都可以成为翻译的模板 B.转录和翻译不可能发生在同一时间和空间上 C.转录和翻译过程中的碱基互补配对方式完全相同 D.转录和翻译过程中都会发生氢键的形成和断裂 D 解析：A、只有mRNA可以作为翻译的模板，A错误；B、原核生物可以边转录边翻译，转录和翻译可能发生在同一时间和空间上，B错误；C、转录碱基互补配对的方式是A-U、C-G、G-C、T-A，而翻译过程中的碱基互补配对方式为A-U、C-G、G-C、U-A，C错误；D、转录涉及解旋与配对，翻译涉及碱基的配对等，这些过程中都会发生氢键的形成和断裂，D正确。 Lavf58.45.100 Tencent APD MTS $$