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

第一节 基因指导蛋白质的合成 第四章 基因的表达 一 、遗传信息的翻译 mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程—— 翻译 RNA 蛋白质 1.概念： 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叫作翻译。 场所： 模板： 原料： 产物： 21种氨基酸（需tRNA转运） 细胞质中的核糖体 mRNA 蛋白质 mRNA 氨基酸 氨基酸 氨基酸 氨基酸 mRNA是如何翻译成蛋白质的？ 蛋白质的21种氨基酸？ mRNA的4种碱基 如果1个碱基决定1个氨基酸 4种碱基 41种氨基酸 如果2个碱基决定1个氨基酸 4种碱基 42种氨基酸 如果3个碱基决定1个氨基酸 4种碱基 43种氨基酸 mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 经过不断的推测与实验得知： mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸 1个密码子 称为 密码子认读是从mRNA的5'→3' 第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基 U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C 亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A 亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C 亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A 亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C 异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A 甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C 缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A 缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G 第1个碱基 第2个碱基 第3个碱基 密码子 苯丙氨酸 U U U UUU 赖氨酸 A A G AAG 1.密码子总数是 种 2.起始密码子： （甲硫氨酸）、 （缬氨酸、甲硫氨酸） 3.终止密码子： 、 、____ 4.编码氨基酸的密码子______种或_____种 观察书本P67的密码子表，回答以下问题 64 GUG AUG UAA UGA（硒代半胱氨酸） 61 UAG 62 a.翻译通常是从mRNA上的起始密码子开始到终止密码子结束。 b.在原核生物中GUG也可作为起始密码子，编码为甲硫氨酸，其余时刻则编码为缬氨酸。 c.UAA、UAG、UGA都可作为终止密码子，不编码氨基酸，其中UGA在特殊情况会编码为硒代半胱氨酸。 mRNA 5' 3' G A U G G A C C C C G U A U U G A C A U U A 请同学们将这一段mRNA编码为对应的氨基酸序列 甲硫氨酸 苏氨酸 缬氨酸 亮氨酸 脯氨酸 一种密码子决定一种氨基酸。 5' 3' G A U G G A C C C C G U A U U G A C A C U C mRNA 甲硫氨酸 苏氨酸 缬氨酸 亮氨酸 脯氨酸 绝大多数氨基酸都有几个密码子。 密码子的简并性 地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。 密码子的通用性 思考1： 当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？ 不一定。 原因1.发生改变的碱基位于DNA无效片段上； 原因2.发生改变的碱基改变后形成的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸。 思考2： 密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？ （1）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； （2）密码子的使用频率：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。 游离在细胞质 中的氨基酸 怎样运送到 合成蛋白质的 “生产线”上去的 搬运工 搬运到 称为 tRNA 9 氨基酸的“搬运工”tRNA 1.tRNA呈__________； 2.一端为携带_______的部位 3.另一端有3个碱基。 三叶草形 氨基酸 每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。 mRNA 5' 3' 密码子 反密码子 3' 5' 结合氨基酸的部位 A C U A C U 天冬氨酸 反密码子 与密码子相互配对 转运的氨基酸由配对的密码子决定 （1）每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸! （2）一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来运输 决定氨基酸的密码子有61或62种； 所以反密码子有有61或62种； tRNA有有61或62种。 位点1 E 位点2 A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 3’ 5’ 起始 密码子 甲 C A U 5’ 3’ 2.遗传信息的翻译过程 第一步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入P位点（位点1）。 A-U 、U-A 、C-G 、 G-C 核糖体 E 甲 第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入A位点（位点2）。 C A U 5’ 3’ 组 G U G 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 3’ 5’ 起始 密码子 第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据A位点的tRNA上。 E 甲 C A U 5’ 3’ 色 C C A 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 3’ 5’ 起始 密码子 组 G U G 5’ 3’ 精 A C G 5’ 3’ 半 G C A 5’ 3’ 半 A C A 5’ 3’ 脯 A G G 5’ 3’ 第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，合成肽链。 14 E A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 3’ 5’ 起始 密码子 A C A 5’ 3’ 甲 色 组 精 半 半 脯 A G G 5’ 3’ 释放因子 直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。 肽链释放后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。 15 1.数量关系： 一个mRNA分子结合______核糖体，可以同时合成______肽链。 2.目的意义： 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。 3.方向：__________（根据多肽链的长度，长的翻译在前） 4.结果：合成的仅是________ 看图说话： 多个 多条 从左向右 多肽链 (即由“短” 到“长”) RNA聚合酶 真核生物: 先转录，后翻译 原核生物: （在细胞核中转录，在细胞质中翻译。） 边转录边翻译 基因中碱基数目、mRNA与蛋白质中氨基酸数目的关系 DNA （基因） mRNA 氨基酸 丙氨酸 G C T C G A G C U 模板链 DNA碱基数目 mRNA碱基数目 氨基酸数目 ： ： = 6 3 1 ： ： 5.已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是（ ） A.12 B.24 C.18 D.30 DNA聚合酶 解旋酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 核糖体 DNA mRNA 多肽链 DNA复制 转录 翻译 二 、中心法则 1.提出者： 克里克 2.内容： ①DNA的复制：遗传信息从DNA流向DNA DNA 复制 ②转录：遗传信息从DNA流向RNA RNA 转录 ②翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质 蛋白质 翻译 1957年，克里克－－中心法则 随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充： ①RNA自我复制（一些RNA病毒）：遗传信息从RNA流向RNA ①RNA逆转录（例HIV）：遗传信息从RNA流向DNA DNA 复制 RNA 转录 蛋白质 翻译 复制 逆转录 请同学们画出完整的中心法则： 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 蛋白质 翻译 转录 DNA RNA 逆转录 RNA 复制 DNA 复制 RNA 转录 蛋白质 翻译 复制 逆转录 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制 模板 原料 碱基 配对 产物 遗传信息传递方向 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA RNA RNA 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 A-T、T-A C-G、G-C A-U、T-A C-G、G-C A-U、U-A C-G、G-C A-T、U-A C-G、G-C A-U、U-A C-G、G-C 2个DNA分子 RNA 蛋白质 DNA RNA DNA→RNA DNA→DNA RNA→ 蛋白质 RNA→DNA RNA→RNA 小结： 1. DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同,碱基和磷酸种类均相同。( ) 2.RNA主要有三种,主要分布于细胞质中。( ) 3. 一个DNA分子上有很多基因,转录是以基因的一条链为模板的。( )  4. 转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。( )   5. 密码子位于mRNA上,反密码子位于tRNA上。( ) 6.DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。( ) × √ √ × √ 课堂检测 × 2.如图为发生在真核细胞中的某一代谢过程。下列叙述错误的是（    ） A．存在于a链上的密码子并非都编码氨基酸 B．催化该过程的酶为DNA聚合酶 C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连 D．该过程中遗传信息的传递方向与转录过程中的相反 逆转录酶 3.结合以下图、表分析，下列说法正确的是（　　）    抗菌药物 抗菌机理 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 环丙沙星 抑制细菌解旋酶的活性 红霉素 能与核糖体结合 利福平 抑制RNA聚合酶的活性 A．环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程 B．青霉素和利福平都能抑制细菌的①过程 C．结核杆菌的①②③过程都发生在细胞质中 D．人体的健康细胞中可发生①--⑤过程 例：下列关于“碱基互补配对原则”和“DNA复制特点”具体应用的叙述，正确的是（　　） A．某双链DNA分子中，G占碱基总数的38%，其中一条链中的T占该单链碱基数的5%，那么另一条链中T占该单链碱基数的比例为7% B．某双链DNA分子有400个碱基，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%，则该DNA分子第3次复制时，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸980个 C．已知一段mRNA有30个碱基，其中A+U有12个，那么转录成mRNA的一段DNA分子中C+G就有36个 D．将精原细胞的1对同源染色体的2个DNA都用15N标记，只提供含14N的原料，该细胞进行1次有丝分裂后再减数分裂，产生的8个精子中（无交叉互换现象）含15N、14N标记的DNA的精子所占比例依次是25%、100% 拓展练习 19% T=(T₁+T₂)÷2 560 50% $$