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

遗传物质的实验证据的获得和DNA双螺旋模型结构的建立，揭示了基因的化学本质，生物学的研究从此以空前的步伐前进。那么，基因有什么作用呢？ 将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt 抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生 Bt 抗虫蛋白。 苏云金杆菌 提取 Bt抗虫蛋白基因 导入 棉花细胞 Bt抗虫蛋白 Bt基因表达 转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？ 基因可以控制蛋白质的合成过程，就是基因的表达。 第四章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 4 思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？ DNA 蛋白质合成 （细胞核） （细胞质） 核孔 RNA ？ ？ 阅读P64-65，回答以下问题： 1：DNA和RNA有哪些方面的不同？ 2：RNA的种类有哪些？ 3：RNA的作为信使的条件有哪些？ 4：推测DNA上的信息如何传给RNA？ 一、RNA的结构和功能 DNA与RNA的比较 DNA RNA 结构 基本单位 碱基 五碳糖 分布 规则的双螺旋结构 一般单链 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 A G C T A G C U 脱氧核糖 核糖 主要细胞核 主要细胞质 DNA RNA ① 能够储存并传递遗传信息 它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，这使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。同时RNA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。 ② 容易转移到细胞质 RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。 穿过0层膜 DNA RNA 为什么RNA适于作DNA的信使？ “三叶草型” 转运RNA（tRNA） 信使RNA（mRNA） 核糖体RNA（rRNA） 遗传信息传递的媒介蛋白质合成的模板 核糖体的组成成分 转运氨基酸的工具 tRNA 二、RNA的种类和功能 DNA的遗传信息 RNA的遗传信息 转录 思考：DNA的遗传信息是怎样传给信使RNA的？ 10 观看视频并结合教材P65遗传信息的转录过程，回答以下问题： 1、转录的概念？时间？场所？ 2、转录需要哪些条件? 3、简述转录过程? 4、转录过程有何特点? 三、基因指导蛋白质的合成——遗传信息的转录 DNA的遗传信息是怎样传给信使RNA的？ 转录的过程 三、基因指导蛋白质的合成---遗传信息的转录 以DNA的一条链为模板，依据碱基互补配对原则，合成RNA的过程。 1 转录的概念？ 3 转录的场所？ 2 转录的产物？ 细胞核（主要）、叶绿体、线粒体、拟核 三种RNA（mRNA rRNA tRNA) 4 RNA链延伸方向？ 5’ → 3’ 5 RNA聚合酶在模板链的移动方向？ 3’ → 5’ 转录的特点 6 边解旋边转录 转录的条件 7 原料：4种游离的核糖核苷酸 模板：DNA一条链的片段 能量：一般是ATP 酶： RNA聚合酶（作用于磷酸二酯键和氢键） 转录的原则 8 碱基互补配对（A-U，T-A，C-G，G-C） 遗传信息流动的方向 9 DNA→RNA 提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段（基因），该片段携带的遗传信息能准确地传递给mRNA分子。 转录与DNA分子复制的区别 复制 转录 时间 场所 原料 模板 条件 配对原则 特点 产物 意义 有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 生长发育过程 主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体 T—A、 G—C A—U、G—C、C—G、T—A 边解旋边复制、半保留复制 边解旋边转录 两个双链DNA分子 一条单链mRNA 复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代 传递遗传信息，为翻译做准备 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 DNA的两条链 DNA中的一条链 模板、原料、ATP、酶 深度思考 1.转录是以DNA的一整条单链为模板吗？ 否，是以基因为单位进行转录 深度思考 2.分裂间期和分裂期可以进行转录吗？ 分裂期的染色体高度螺旋，DNA无法解旋，转录无法发生。 3.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ 原料：4种游离的脱氧核苷酸 模板：DNA的两条链 酶：解旋酶、DNA聚合酶 DNA复制的条件 RNA转录的条件 4种游离的核糖核苷酸 DNA的一条链的某片段 RNA聚合酶 深度思考 1．如图表示真核生物体内DNA传递遗传信息的某过程，据图回答问题： (1)图示两种物质的组成元素有____________________。 (2)该图所示的是遗传信息传递的________过程，该过程发生的主要场所是________。 (3)物质③是以DNA的哪一条链为模板形成的？________。试写出③的碱基序列______________。 C、H、O、N、P 转录 细胞核 CAUGCA ① 跟踪训练 2.在人体中，由A、U、C三种碱基参与构成的核苷酸共 ( )　 A．3种　　 B．4种　　 C．5种　　 D．6种 3.DNA复制，转录后所形成的产物分别是( )　 A．DNA，RNA　　 B．DNA，氨基酸 C．RNA，核糖　　　 D．RNA，DNA 4.DNA分子的基本功能是遗传信息的( )　 A．贮存和表达　　 B．传递和表达 C．转录和翻译　　 D．贮存和传递 C D A 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 只能编码41=4种氨基酸 最多只能编码42=16种氨基酸 一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？ 如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？ 如果1个碱基编码1个氨基酸，4种碱基能编码多少种氨基酸？ 至少需要3个碱基 四、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 U C A U G A U U A mRNA 1.密码子 遗传学上把信使RNA（mRNA）上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做一个遗传密码（简称密码子）。 在64种密码子中，能决定氨基酸的密码子通常有 种。 61 密码子的特点 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 课堂巩固 蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系 如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该蛋白质合成的mRNA的碱基数目为 ，控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的碱基数目为 。 3n 6n 比例是_________ 1∶3∶6 问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？ 2.“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 U A C 甲硫氨酸 A C U 天冬氨酸 A U G 异亮氨酸 一种tRNA只能携带一种氨基酸? 一种氨基酸只能由一种tRNA携带? U A C 甲硫氨酸 A C U 天冬氨酸 核糖体 3.翻译的过程 A C G U G A U U A A A U U A C 甲硫氨酸 A C U 天冬氨酸 A C G U G A U U A A A U U A C 甲硫氨酸 A C U 天冬氨酸 A C G U G A U U A A A U U A C 甲硫氨酸 A C U 天冬 氨酸 A U G 异亮氨酸 肽键 A C G U G A U U A A A U 甲硫氨酸 A C U 天冬 氨酸 A U G 异亮氨酸 A C G U G A U U A A A U 甲硫氨酸 A C U 天冬 氨酸 A U G 异亮氨酸 肽键 A C G U G A U U A A A U 亮氨酸 天冬 氨酸 A U G 异亮氨酸 A C G U G A U U A A A U A U G 甲硫氨酸 天冬 氨酸 异亮氨酸 A C G U G A U U A A A U 四、基因指导蛋白质的合成----遗传信息的翻译 小结：遗传信息的翻译 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 2、场所：核糖体 3、模板： mRNA 4、原料：20种游离的氨基酸 5、产物：蛋白质（或多肽链） 7、配对原则：A-U，U-A，C-G，G-C 6、运载工具： tRNA 真核细胞中复制、转录、翻译的比较 阶段 项目 复制 转录 翻译 时间 场所 条件 配对原则 遗传信息传递方向 产物 细胞核 细胞质 DNA的一条链 mRNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 多肽链 生长发育过程 模板 原料 酶 能量 细胞分裂间期 细胞核 DNA的两条链 4种脱核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 ATP DNA→DNA 两个双链DNA分子 一条单链mRNA T—A、 G—C A—U、G—C、C—G、T—A A—U、U—A G—C、C—G、 基因指导蛋白质合成的过程 转录、翻译与DNA复制的比较 场所 模板 原料 产物 遗传信息传递方向 DNA复制： DNA DNA 转录： DNA RNA 翻译： RNA Pro 游离的脱 氧核苷酸 游离的核 糖核苷酸 游离的 氨基酸 DNA mRNA 蛋白质 DNA→DNA DNA→mRNA 亲代DNA的 两条链 DNA的一条链（模板链） mRNA 小结 RNA DNA 蛋白质 转录 翻译 细胞核 细胞质 细胞核 细胞核 细胞质 mRNA→Pro   根据蛋白质合成中遗传信息传递的过程，在下面表格的空白处填入相应的字母: DNA双链 G 信使RNA A 转运RNA 氨基酸 丙氨酸(密码子为GCA) C G C A C G T C G U 练习反馈： 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 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 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 $$