3.4基因控制蛋白质合成第2课时课件-2024-2025学年高一下学期生物浙科版必修2

第三章遗传的分子基础 第四节基因控制蛋白质合成 第二课时遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 导入 入MMM DNA的遗传信息 转录 RNA 细胞核、叶绿体、线粒体、拟核 细胞的整个生命历程 模板：DNA 分子的一条链 原料：四种游离的核糖核苷酸 能量 酶 ：RNA 聚合酶 转录的场所? 转录的时间? 转录的条件 边解旋变转录 碱基互补配对方式 转录的产物? G-C C-G 三种RNA(mRNA T-A A-U rRNA tRNA) 1 2 3 4 C 通过转录，mRNA 携带了DNA 的遗传信息，那么, mRNA 的遗传信息又是如何指导蛋白质的合成的呢? 核孔 核糖体 吕言 □ mRNA 合成后，通过核孔进入 细胞质，在核糖体上合成蛋白质 。 以 mRNA 为模板，合成具有一 定的氨基酸顺序的蛋白质的过程 称 为翻译。 5 实 质 ：mRNA 的核苷酸序列→ 蛋 白 质 的氨基酸序列 多肽(蛋白质) 翻译 ' 小资料 · 遗传密码的破译 4种核糖核苷酸 5' 3' 碱基4种：A 、U 、C 、G 如何对应? 组成蛋白质的氨基酸： 20种 【讨论】20种氨基酸和看似无数的蛋白质是如何被只含 有4种不同碱基的核酸分子所编码的呢? 小资料 · 遗传密码的破译 1个核苷酸决定一个氨基酸，能决定4种 氨基酸 AU CG A U C ( J A U C G 2 个核苷酸决定一个氨基酸，能决定4²=16 氨基酸 4(A.U.C.G) 4(A.U.C.G) A U C G A U C G 3 个核苷酸决定 一 个氨基酸，能决定4³=64 氨基酸 4(A.U.C.G) 4(A.U.C.G) A U C G A U C G 64种排列方式就有64个密码子， 其中可能有些密码子不决定任何 氨基酸，而有的氨基酸又可能具 有不止 一个密码子。 种 4(A.U.C.G) 种 小资料 ·遗传密码的破译 遗传密码与氨基酸的对应关系 mRNA G U G C A U C G A 5' 密 码 子 氨基酸 ： 密码子： 又称为遗传密码，指在 mRNA 上 每3个相邻的核苷酸 排列成的三联体，决定一种氨基酸 怎么对应? U C G 密码子 G C A 密码子 G U 3' A 第一字母 (碱基符号) 第二字母(碱基符号) 第三字母 (碱基符号) 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 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 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 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 缬氨酸、甲硫氨酸(起始②) 1.密码子有几个? 64个 2.编码氨基酸的密码子有几个? 61个 3.起始密码子是谁? AUG----甲硫氨酸； 原核生物少数蛋白质：GUG 4.终止密码子有几种?3种，UAA,UGA,UAG 终止密码子不编码氨基酸，是 翻译终止的信号。 5.一个密码子最多能编码几种氨基酸? 1种 6.一个氨基酸能被几种密码子编码? 少数：1种；大多数：2种即以上 mRNA上的遗传密码 ☆ 密码子的特点： P73 1、除少数密码子外，生物界的遗传密码是统一的，所有的生物都使用相同 的遗传密码。 说明地球上所有生物都来自共同的祖先。 统一性 2 、mRNA 上3个核苷酸序列决定特定的氨基酸或终止密码子。 专一性 3、不同的密码子可能决定同一个氨基酸。除少数氨基酸只有一种遗传密码 外，大多数氨基酸有两个及以上的遗传密码。 简并性 ●氨基酸是怎样转运到核糖体 上合成蛋白质的呢? 甲硫氨酸组氨酸 精氨酸 酪氨酸 丙氨酸 A U G C A U C G A U A C G C U U A A 终止密码子： 不编码氨基酸 mRNA 亮氨酸 缬氨酸 A A U C A A U U A G U U mRNA 思 考：氨基酸是如何按照mRNA 上的密码运送到核糖体上呢? 3′ G 0 反密码子 碱基配对 一 种密码子 → 1日种氨基酸 一种密码子一 二种反密码子 一种反密码子→ 疆 种氨基酸 反密码子 反 密 码 子 ： 在tRNA 上 与 mRNA 分子上的密码子互补 配对的三个核苷酸序列。 异亮氨酸 密 码 子 结合氨基酸 的部位 G C A U U A 翻译过程 第 一 步： 核糖体结合到mRNA链上，遇到起始信号 结合、起始： (起始密码子)开始翻译 核糖体 功能：合成蛋白质的场所； 形态特点：电镜下呈现微小的悬 滴状，由大、小两个亚基组成。 C U A A U G G U A G C U mRNA( 信 使RNA) 翻译过程 第二步：运输 5 位 点 1位点2 携带甲硫氨酸的tRNA, 通过与 碱基AUG (起始密码子)互补 配对，进入位点1 核糖体沿mRNA 移动， 认读mRNAP74 上的密码子，选择相应的氨基酸， 由对应的tRNA转运，加到延伸的肽 链中，继续肽链的合成 丝 3' 携带某个氨基酸的tRNA以同样 的方式进入位点2 核糖体沿mRNA移动，认读mRNA 上的密码子，选择相应的氨基酸， 由对应的tRNA转运，加到延伸的肽 链中，继续肽链的合成 3′ 两个氨基酸发生脱水缩合 翻译过程 第三步：延伸 翻译过程 第三步：延伸 甲硫 组 色 位点1 位点2 谷 丝 脯 G G CG 3′ 核糖体移动读取 下一个密码子 精 翻译过程 第三步：延伸 3′ 脱水缩合形成肽键 5 位 点 1 位点2 甲硫 组 色 精， 半 胱 终止密码子 3′ 位点1位点2 5′ 核糖体移动读取下一 个密码子 翻译过程 第四步：停止 无tRNA与 之配对 谷 丝 甲 硫 脯 组 色 肽链释放，核糖体从mRNA 上解离，成为亚基， mRNA 解体→游离核糖核苷酸，翻译结束 精 半 胱 5 3′ 翻译过程 第五步：脱离 谷 丝 甲 硫 半胱 脯 组 色 翻译是一个高效的过程 在翻译过程中会观察到如图所示的 一 个 mRNA 分子结合多个核糖体现象，观察图片 回答下列问题： △ (1) 图中显示有几条肽链正在同时合成? 每条肽链合成结束后，它们都相同吗?翻译 的方向? 每条肽链的合成是同时氏始的吗? (2)这样翻译有什么意义? 若干核糖体串联在一个mRNA 分子上， 可以同时翻译多条相同的肽链，这种 合成方式大大提高了翻译效率。 正在合成的肽链 一个mRNA分子上结合多个 核糖体，同时合成多条肽链 基因表达中的相关数量计算 (1)以某个 DNA 的 一 条链(2n个核苷酸/碱基)进行转录，转录形 成的mRNA中的碱基数目? 最多n 个碱基 mRNA 上的碱基数：多肽中的氨基酸数 (2)mRNA 上有n个碱基，由该mRNA 指导合成的多肽中的氨基酸 数 目 ? 最多有 n/3个氨基酸(不考虑终止密码子) 基因表达中的相关数量计算 (3)转录形成的mRNA中的碱基A和U共80个，请问其对应的DNA 片段 中碱基A的数目多少? 最少80个A n个 (4)若翻译所得多肽含有n个氨基酸，则需要多少个tRNA 协助运输? 其模板mRNA 上有多少个碱基?转录mRNA 的DNA 上有多少个碱基? 最少3n 最少6n 的方向(多肽的延仙方台 A U 3' mRNA( 信 使RNA) ①多个核糖体存在于一条mRNA: 短链→长链 ·②起始密码子→正在翻译的区域 ·②正在翻译的区域→终止密码子 ●③tRNA释放的方向→正在翻译的区域 ·③正在翻译的区域→ 携带新氨基酸的 U AG tRNA 反密码子读取从 氨基酸连接端开始：3' 亮氨酸 缬氨酸 翻译的方向判别 5’→3' P74 异亮氨酸 RNA A U 缬氨酸 C G A U U A A U A U 5 ☆ 细胞核 氨基酸 核孔 DNA ③ UAC AùGcct0ctuu'G 核糖体 转录和翻译 真核生物：先转录，后翻译 原核生物：边转录边翻译 信使RNA 蛋白质 细胞质 翻译小结 (1)翻译场所： 核糖体 (2)翻译的条件： 模 板 ： mRNA 原料： 游离的氨基酸 能量、酶、tRNA (3)原则： 碱基互补配对 A-U;C-G (4)产物： 多肽 复制、转录和翻译的比较 项目 D N A 复 制 转录 翻译 场所 细胞核(主要场所), 线粒体，叶绿体，拟核 细胞核(主要场所), 线粒体，叶绿体，拟核 核糖体 条件 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 20种游离的氨基酸 能量 √ √ tRNA 酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 与蛋白质合成有关的酶 产物 双螺旋的DNA mRNA、tRNA、rRNA 多肽 碱基互补 配对原则 A-TG-C A-U T-A G-C A-U G-C 特点 半保留复制、边解旋边复 多起点复制(真核) 制 、 边解旋边转录 高效性(若干个核糖体 串联在1个mRNA上) 仅可分裂的细胞能发生 原核生物：边转录边翻译 DNA 复制 真核生物：先转录后翻译 基因表达 蛋白质就是由多肽链或多肽链结合其他物质形成的高分子化合物。 简单地说，DNA 是这样控制蛋白质的合成的：首先，以DNA自 身为模板，在细胞核中合成RNA; 然 后 ，RNA 转移到细胞质中，在 细胞质中控制蛋白质的合成。基因形成RNA 产物以及mRN A 被翻译 为蛋白质的过程称为基因表达。 tRNA、rRNA、mRNA 蛋白质 【思考】基因表达的产物是什么? 下列叙述错 误的 是( D ) 西 A.③→⑤ 为翻译过程，该过程共有3种RNA 参与 B. 推断图中③上的终止密码子是UAA C.①→② 的过程可产生④代表的物质，④中含有反密码子 图中核糖体沿③从右向左移动 牛刀小试 例 1 . 如 图 为 某六 肽 化 合 物的合成过程示意图，图中序号①~⑤表示物质。 ① $$