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

第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 1 一、基因指导蛋白质的合成 1.基因的表达 生命活动的承担者和体现者是？ 生物的性状由谁控制？ 基因 蛋白质 如何控制？ 指导蛋白质的合成 基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。 一、基因指导蛋白质的合成 1.基因的表达 性状 基因 蛋白质 控制 体现 控制 （核中） （核糖体） RNA 转录 翻译 DNA（基因）主要在细胞核中，蛋白质合成在细胞质中。DNA（基因）携带的遗传信息是怎么样传递到细胞质去的？ 推测：在DNA与蛋白质之间有一种充当信使的物质存在。能作为DNA信使的物质是什么？ RNA 基因的表达包括转录和翻译两个过程。 二、RNA适合作信使的原因及其种类 1.RNA适合作信使的原因 RNA的组成及分类 阅读课本P64-65的内容及图4-1、图4-2和图4-3. 为什么RNA适于作DNA的信使呢？ 二、RNA适合作信使的原因及其种类 1.RNA适合作信使的原因 DNA RNA 结构 基本单位 五碳糖 碱基 主要存在部位 通常是双螺旋结构 通常是单链结构 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 A、T、G、C A、U、G、C 细胞核 细胞质 二、RNA适合作信使的原因及其种类 1.RNA适合作信使的原因 原因 ①RNA也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。 ②RNA是单链结构，比DNA短小，能够通过核孔进入细胞质。 ③RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。 二、RNA适合作信使的原因及其种类 2.RNA的种类、结构与作用 ①种类 与作用 mRNA（信使RNA）： tRNA（转运RNA）： rRNA（核糖体RNA）： 作为遗传信息传递的媒介，在翻译中起模板作用。 识别并转运氨基酸。 与蛋白质构成核糖体。 ②结构 三、遗传信息的转录 思考：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？ 基因 指导 蛋白质的合成 主要在细胞核 在细胞质进行 通过RNA 三、遗传信息的转录 阅读课本P65第三段及图4-4，讨论汇报。 1.概念 2.时间 3.场所 4.条件 5.过程 6.产物 7.特点 8.碱基互补配对方式 9.遗传信息流向 1.概念 三、遗传信息的转录 2.时间 3.场所 4.条件 在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，称为转录。 在整个生命历程中，任何时期。 主要在细胞核，还可以在线粒体和叶绿体中；原核细胞中在拟核。 ①原料 ②酶 ③模板 ④能量 4种游离的核糖核苷酸 RNA聚合酶 DNA的一条链 ATP 5.过程 三、遗传信息的转录 三、遗传信息的转录 5.过程 三、遗传信息的转录 DNA的平面结构图 A G T A C A A A T T C A T G T T T A 5.过程 三、遗传信息的转录 解 旋 A G T A C A A A T T C A T G T T T A 5.过程 三、遗传信息的转录 DNA 游离的核糖核苷酸 以DNA的一条链为模板合成RNA A G T A C A A A T U U A U G G G U U C A G C 5.过程 三、遗传信息的转录 RNA 聚合酶 A G T A C A A A T U U A U G G G U U C A G C 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U U A U G G G U U C A G C 组成 RNA的核糖核苷酸一个个连接起来 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U A U G G G U U C A G C U 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U U G G G U U C A G C U A 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U U G G G U U C A G C U A 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U U G G G U C A G C U A U 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U U G G G C A G C U A U U 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U U G G G C G C U A U U A 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U G G G C G C U A U U A U 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U G G G C G U A U U A U C 5.过程 三、遗传信息的转录 A G T A C A A A T U G U A U U A U C RNA DNA 新形成的mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上。 5.过程 三、遗传信息的转录 细胞核 DNA mRNA释放，DNA双链恢复 A G T A C A A A T T C A T G T T T A U G U A U U A U C mRNA 细胞质 5.过程 三、遗传信息的转录 DNA mRNA释放，DNA双链恢复 A G T A C A A A T T C A T G T T T A 细胞核 细胞质 U G U A U U A U C mRNA 5.过程 三、遗传信息的转录 解旋 合成mRNA链 mRNA通过核孔释放，DNA恢复双螺旋结构 6.产物 7.特点 8.碱基互补配对方式 RNA（主要是mRNA） 边解旋边转录 A-U、C-G、G-C、T-A 9.遗传信息流向 三、遗传信息的转录 DNA mRNA 四、DNA复制和转录的比较 复制 转录 场所 解旋 模板 原料 酶 能量 碱基配对 产物 主要在细胞核 主要在细胞核 完全解旋 只解有遗传效应的片段 DNA的两条链 只有DNA的一条链 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 ATP ATP 子代DNA mRNA C－G、A－U C－G、T－A 五、遗传信息的翻译 mRNA通过核孔进入细胞质中，开始了它的新里程--- 翻译 转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，RNA如何将信息翻译成蛋白质？ 基因控制生物体的性状 指导 合成 蛋白质 直接体现者 基因的表达 转录 翻译 1.密码子 五、遗传信息的翻译 (1)概念 mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，叫做密码子。 U C A U G A U U A mRNA 密码子 密码子 密码子 1.密码子 五、遗传信息的翻译 五、遗传信息的翻译 1.密码子 (2)种类 总共有64种 能决定氨基酸的密码子，共61种，其中包含起始密码子。 终止密码子：不能决定氨基酸的密码子，共3种。 (3)特点 ①通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。 ②简并性：一种氨基酸可以由多种密码子决定。 ③特异性：一种密码子只能决定一种氨基酸。 一种密码子只能决定一种氨基酸，但是一种氨基酸可以由多种密码子决定。 2.tRNA——“搬运工” 五、遗传信息的翻译 (1)结构 (3)反密码子 (2)特点 一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸， 但是一种氨基酸可以由多种tRNA识别并转运。 tRNA上的与密码子配对的3个相邻碱基 ②种类 tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对，能决定氨基酸的密码子有61个，所以理论上反密码子也有61个。 ①概念 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ①概念 ②实质 ③时间 ④场所 ⑤条件 ⑥过程 ⑦产物 ⑧碱基配对方式 ⑨遗传信息流向 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ①概念 ②实质 ③时间 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。 翻译的实质是将 mRNA 的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 在整个生命历程的任何时期。 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ④场所 ⑤条件 核糖体 原料 酶 模版 能量 氨基酸 酶 mRNA ATP 运载工具 tRNA 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ⑥过程 U A C 甲硫氨酸 核糖体 mRNA与核糖体结合 C U A 天冬 酰氨 A C G U G A U U A 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ⑥过程 U A C 甲硫氨酸 C U A 天冬 酰氨 tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对 A C G U G A U U A 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ⑥过程 U A G 异亮氨酸 U A C 甲硫氨酸 C U A 天冬 酰氨 A C G U G A U U A 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ⑥过程 缩合 U A C 甲硫氨酸 C U A 天冬 酰氨 两个氨基酸分子缩合 U A G 异亮氨酸 A C G U G A U U A 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ⑥过程 U A G 异亮氨酸 U A C 甲硫氨酸 天冬 酰氨 核糖体向前滑动， 第一个tRNA离开 C U A A C G U G A U U A 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ⑥过程 一个个氨基酸分子缩合成链状结构 U A G 异亮氨酸 U A C 甲硫氨酸 天冬 酰氨 C U A A C G U G A U U A 缩合 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ⑥过程 甲硫氨酸 异亮 氨酸 天冬 酰氨 以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的肽链 A C G U G A U U A A U A 3.翻译 五、遗传信息的翻译 ⑦产物 ⑧碱基配对方式 ⑨遗传信息流向 肽链（蛋白质） 多肽链合成之后，从核糖体中脱离，再经过盘曲折叠形成一定空间结构，最终形成具有一定功能的蛋白质分子。 A-U、U-A、C-G、G-C mRNA 具有一定氨基酸序列的蛋白质 六、多聚核糖体 1.数量关系 2.意义 3.翻译方向 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。 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质，提高翻译的效率。 从肽链短的到肽链长的 六、多聚核糖体 4.产物 5.识别图中的mRNA、核糖体和肽链 多条完全相同的肽链（翻译的模版相同） 七、基因控制蛋白质合成过程中的数量关系 1.DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系 DNA上的遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序） 转录 细胞核 mRNA（核糖核苷酸的排列顺序） 翻译 细胞质 蛋白质（特定的氨基酸顺序） 从基因的表达过程可以看出： DNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中 的排列顺序，进而决定 的排列顺序，最终决定了 的结构和功能特异性。 核糖核苷酸/密码子 氨基酸 蛋白质 DNA(基因) 蛋白质 RNA 转录 翻译 七、基因控制蛋白质合成过程中的数量关系 1.DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系 结论： C G T G C A C A T G C A C T G G T A DNA 天冬酰胺 组氨酸 精氨酸 氨基酸 C G U G C A C A U mRNA G C A C U G G U A tRNA 遗传信息 遗传密码 反密码子 氨基酸序列 基因的碱基 ： 信使RNA的碱基 ： 氨基酸 = 6 ： 3 ： 1 信息链 七、基因控制蛋白质合成过程中的数量关系 1.DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系 DNA的遗传信息 mRNA的遗传信息 蛋白质的氨基酸排列顺序 转录 翻译 数量 蛋白质中的氨基酸数：n mRNA中的碱基数：3n 基因中的碱基数：6n 八、转录和翻译的比较 转 录 翻 译 定 义 场 所 模 板 酶 原料 产物 信息传递的方向 碱基配对方式 九、DNA复制、转录和翻译的比较 比较项目 复制 转录 翻译 时间 场 所 模 板 酶 原料 产物 碱基配对 信息流向 九、DNA复制、转录和翻译的比较 1.生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？ 直接原因：氨基酸的种类，数目和排列顺序不同，肽链的空间结构不同。 根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。 2.原核生物和真核生物基因表达的异同？ 真核生物基因表达场所不同，转录在细胞核中，翻译在细胞质中，不能同时进行（先转录后翻译）而原核生物基因表达场所相同，可同时进行（边转录边翻译）。 十、中心法则 1.提出者 克里克 2.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。 3.发展 十、中心法则 复 制 DNA RNA 转录 蛋白质 翻 译 遗传信息可以在组成生命的大分子间以这样的方式进行传递： 有细胞结构的生物&DNA病毒的遗传信息流，均按照以上方式进行！ RNA病毒的遗传信息传递方式又是怎样的呢？ 3.发展 十、中心法则 EV71病毒遗传信息传递方式 核酸 肠道病毒EV71 衣壳蛋白 +RNA -RNA M 翻译 衣壳 蛋白酶 催化 ① ② +RNA N 复 制 RNA 蛋白质 翻译 3.发展 十、中心法则 HIV病毒遗传信息传递方式 复 制 DNA 蛋白质 RNA 转录 逆转录 翻译 4.完善后的中心法则 十、中心法则 Zx.xk 复制 DNA 转录 逆转录 复制 RNA 翻译 蛋白质 红色线表示所有生物中都存在的，蓝色线表示在少数生物中存在的。 5.不同生物的中心法则 十、中心法则 ①有细胞结构的生物、DNA病毒（遗传物质为DNA的生物） 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 ③复制型RNA病毒 RNA 翻译 蛋白质 ④逆转录型RNA病毒 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 RNA 逆转录 ②高度分化的细胞（不能再分裂的细胞） 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 课堂小结 课堂反馈 1.转运RNA与决定蛋白质的氨基酸序列有密切关系的功能是 （ ） A．能识别信使RNA的密码 B．能携带特定的氨基酸 C．能将氨基酸置于核糖体适当位置上 D．参与肽链继续延伸的过程 A 课堂反馈 2．DNA复制、转录和翻译后所形成的产物分别是（ ） A．DNA、RNA、蛋白质　　 B．DNA、RNA和氨基酸 C．RNA、DNA和核糖　　　 D．RNA、DNA和蛋白质 A 3.下列关于DNA复制和转录异同点的叙述中正确的是（ ） A．模板不同 B．场所不同 C．产物不同 D．所需的酶相同 C 课堂反馈 4．水蛭素是由65个氨基酸组成的蛋白质，控制该蛋白质合成的基因其碱基数至少应是（ ） A．390 B．195 C．65 D．260 A 课堂反馈 5．中心法则揭示了生物遗传信息的传递过程。请回答下列问题。 (1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是________________________________。 (2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是__________ (3)a过程发生在真核细胞分裂的______期。 (4)能特异性识别信使RNA上密码子的是__________，它携带的分子是_________。 (5)用本题中图的形式表示胰岛素基因的表达过程： ______________________________________。 DNA复制、 转录、翻译、逆转录 c（翻译） 间 转运RNA 氨基酸 转录 翻译 胰岛素基因 mRNA 胰岛素 课堂反馈 课堂反馈 Lavf58.12.100 Transcoded by Arctime Pro 2.2.1 $$