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

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。转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？ 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 基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。 生物体的性状是由DNA（遗传物质）控制； 生物体性状的主要承担者或体现者是蛋白质。 DNA ？ 蛋白质 (控制合成) 基因如何指导蛋白质的合成？ 2 4.1 基因指导蛋白质的合成 第4章 基因的表达 3 细胞核 核糖体 细胞质 DNA ②语言矛盾： DNA：ATGC碱基 排列顺序 蛋白质：氨基酸 排列顺序 ①位置矛盾： 基因的主要载体：染色体位于细胞核 蛋白质合成在核糖体（细胞质） 思考：基因指导蛋白质合成会遇到哪些问题？ 假设：①DNA出来 ②核糖体进去 ③存在某种中间物质传达信息 转录 翻译 教材P64： 细胞质 细胞核 DNA(2nm) (遗传信息) 核孔0.9nm 核糖体（25-30nm） （蛋白质合成场所） ? RNA 思考：基因如何指导蛋白质合成？ 信使 皇帝不出宫 DNA 核糖体 地方官员 DNA和核糖体两者在空间上是隔开的。DNA的分布和蛋白质的合成场所不同，那么遗传信息如何传递？ 科学家推测：在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。 5 信使物质是RNA的实验证据 资料1: 1955年,戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。 资料2：1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。 DNA RNA 蛋白质 细胞核 细胞质 转 录 翻 译 思考：RNA适于作为信使的原因？ RNA的结构和功能 核糖核苷酸 C、H、O、N、P 基本单位： 核糖核苷酸 A(腺嘌呤） U(尿嘧啶) C(胞嘧啶) G(鸟嘌呤) 5’ 1’ 2’ 3’ 4’ 元素组成： RNA: 脱水缩合 1 RNA的组成： 7 教材P64-65： RNA适于作DNA的信使的原因 （为什么RNA可以帮DNA送信？） ①RNA也是由核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，具备准确传递遗传信息的可能。 ②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 ③RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。 ④RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。 结构与功能相适应 9 教材P64-65： “三叶草型” 转运RNA（tRNA） 信使RNA（mRNA） 核糖体RNA（rRNA） →蛋白质合成的“三剑客” 作为DNA的信使，是蛋白质合成的模板 与蛋白质构成核糖体 识别并转运氨基酸的工具 少数RNA还具有催化作用（酶），有的作为RNA病毒的遗传物质 RNA的结构和功能 tRNA mRNA 2 RNA的种类和功能： 11 DNA和RNA的比较 种 类 DNA RNA 组 成 成 分 碱基 磷酸 五碳糖 全 称 基本组成单位 空间结构 分布（真核细胞） 特有：T 特有：U 共有： A、G、C 都有磷酸 脱氧核糖 核糖 脱氧核糖核酸 核糖核酸 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 多为规则双螺旋结构 多为单链 细胞核（主要） 线粒体、叶绿体 细胞质（主要） 遗传信息储存在碱基的排列顺序中 12 思考：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？ 转录（transcription） T A T G C A T G A T C G A G C T T A T C A T G A C G A G C T T C A A 3' 5' …… …… DNA上的遗传信息 U A U G C A U G A U C G A G C U U RNA 5' 把DNA上的遗传信息copy 下来 和哪过程相似？ 13 > < 目标一 遗传信息的转录 遗传信息的转录 1.什么是转录？ 2.转录场所、过程、结果？ 3.转录的条件？ 4.转录过程中碱基如何配对？ 5.遗传信息的传递方向？ 阅读教材65页，尝试回答以下问题。 DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？ DNA RNA 转录 遗传信息的转录 1概念： 5过程： 真核生物： 原核生物：拟核、细胞质（质粒） 2、场所： 细胞核（主要） 叶绿体和线粒体 4、产物： mRNA、rRNA、tRNA等 教材P65： 3转录时间： 个体生长发育的整个过程 分裂期一般不转录 转录过程： 游离的核糖核苷酸 U A A A U U C G C A G C G U G C G C T T T G C G T C C 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ （RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键） 1. 解旋 RNA聚合酶使DNA双链解开，碱基暴露出来。 游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。 2. 配对 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 3. 连接 合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 4. 释放 遗传信息的转录 17 教材P65： 转录过程： 遗传信息的转录 5、条件： ③原料： ②模板： ④能量： ①酶： RNA聚合酶（能解旋+聚合） DNA的一条链的某片段 4种游离的核糖核苷酸 由ATP提供 6、特点： 边解旋边转录 7、转录方向： 5’——3’先合成再释放，释放出来的一端为5’ 9、意义： 遗传信息从DNA传递到mRNA上，为后续的翻译过程作准备。 8、碱基配对原则： A-U; T-A; G-C; C-G 19 5’ 3’ 遗传信息的转录 ①图中遗传信息的转录方向? ②RNA链延伸的方向是_____________________。 ③图中的a、b、c分别表示什么物质？ 思考： 由5’端到3’端 a：RNA聚合酶； b：胞嘧啶脱氧核糖核苷酸； c：胞嘧啶核糖核苷酸 ④RNA聚合酶的作用 1.作用于氢键，使DNA双螺旋解开。 2.催化核糖核苷酸连接到RNA链上（形成磷酸二酯键） 遗传信息的转录 21 1.转录成的RNA的碱基序列与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同？ 遗传信息的转录 DNA双链片段 a链 b链 C G A A C C T C A C G C 信使RNA 比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。 G C T T G G A G T G C G G C U U G G A G U G C G ① 该RNA与DNA模板链的碱基互补配对，A 与U配对，而非T ； ② 该RNA与DNA互补链的碱基序列基本相同， 只是DNA链上T的位置，RNA 链上是U 。 模板链 非模板链 22 2、看图回答下列问题： 不需要，边解旋边转录； 不能，转录只能以基因的一条链为模板 不一定相同,到底以DNA哪条链为模板不是固定不变的 遗传信息的转录 不是，并不是所有基因都要表达；转录是以基因为单位进行 （2）转录时，DNA链完全解开吗？一个基因的两条链都能转录吗？ （3）不同基因的模板链是否相同？ （1）转录过程是对整个DNA分子进行转录吗？ （4）同种生物的不同细胞中，转录得到的mRNA、tRNA、rRNA的种类是否相同？ 同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。 23 --ATGCATGCAT……CCATGCTAGC CA……TCCCTAAGGATAG CCATC CCAGATG ……CATGCATCCATGC--- --TACGTACGTA……GGTACGATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG--- 基因A 基因b 基因H 其他基因 1个DNA分子 （多个基因） 转录 UGCAU……CCAUGC mRNA 转录 GGUCUAC……GUA mRNA 哪条是模板链？ 1链 2链 DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，不同基因模板链可能不同。 一个DNA转录出的mRNA不完全相同。 转录以基因为单位，每次转录的只是DNA分子特定的基因片段； 1链 2链 遗传信息的转录 一个DNA分子中的不同基因，不一定同时进行转录。 DNA复制 转录 时间 场所 解旋 模板 原料 酶 配对方式 特点 方向 产物 意义 细胞分裂 间期 生长发育过程 先后 完全解旋 只解有遗传效应片段（基因） DNA的两条链均为模板 DNA的一条链为模板 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 解旋酶、 DNA聚合酶、DNA连接酶等 RNA聚合酶等 A-T、 T—A、C—G 、 G—C A-U、 C—G 、T—A、 G—C 半保留复制，边解旋边复制 半不连续复制，多起点双向复制 边解旋边转录 2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性 遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上 主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒 新链从5’端-3’端延伸 新链从5’端-3’端延伸 DNA复制和转录的比较 25 1. 转录与DNA复制有什么共同之处?这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？ 2. 转录与DNA复制相比，转录需要的原料和酶各有什么不同？ 都需要模板,都遵循碱基互补配对原则; 碱基互补配对原则保证遗传信息转录的准确性; DNA转录：核糖核苷酸为原料，RNA聚合酶 DNA复制：脱氧核糖核苷酸为原料，解旋酶和DNA聚合酶 DNA复制和转录的比较 3.分裂间期和分裂期都可以进行转录吗？ 分裂期的染色体高度螺旋， DNA难以解旋，转录难以发生。 4.高度分化的细胞可以进行转录吗？可以进行复制吗？ 可以转录，但不能复制。 5.细胞核中转录形成的RNA进入细胞质穿过几层膜？ RNA通过核孔进入细胞质， 穿过0层膜，需要能量 1. 如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分 片段的放大示意图。以下分析正确的是 (　　 ) B A.图中酶1和酶2是同一种酶 B.图丙中b链可能是构成核糖体的成分 C.图丙是图甲的部分片段放大 D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不能发生 DNA聚合酶 RNA聚合酶 RNA DNA(模板链） rRNA 乙 能 27 √ 1．下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述，正确的是(　　) A．一个DNA分子可转录出多个不同类型的RNA分子 B．以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板 C．转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来 D．可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中 √ 2．下图为细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右 B．图中RNA与a链碱基互补 C．图示RNA—DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对 D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量 28 转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，mRNA上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？ mRNA 蛋白质 问题 1 ： mRNA 的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？ 问题 2 ：游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到核糖体的？ > < 目标一 遗传信息的翻译 转录 翻译 蛋白质 DNA （脱氧核苷酸） （核糖核苷酸） 4种AGCU 21种 ？ （氨基酸） mRNA 4种AGCT 游离在细胞质中的各种氨基酸，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 ，这一过程叫做翻译。 mRNA 蛋白质 基因指导蛋白质的合成 4种碱基如何决定21种氨基酸? 一一对应 教材P66： 转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，mRNA上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？ 31 阅读教材P66-P67，思考： 1.mRNA的4种碱基如何对应蛋白质的21种氨基酸？ 2.什么是密码子? 3.起始密码子和终止密码子有哪些？ 4.什么是密码子的简并? 5.什么是反密码子？ 6.tRNA的运载特点是什么? 遗传信息的翻译 4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢? 1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸； 2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸； 3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸。 氨基酸 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 4 64 16 第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要 遗传信息的翻译 ，明显不够，还差一点，绰绰有余 33 实验证据 1961年克里克实验 实验材料：T4噬菌体 实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。 支持遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。 遗传信息的翻译 实验结果： ①增加或删除1个/2个碱基,无法正常产生蛋白质； ②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。 实验结论： 教材P70： 5’-UACGCUCCGUACCCC-3’ 34 1961年蛋白质的体外合成实验 科学家：尼伦伯格、马太 实验技术：蛋白质的体外合成技术 实验过程：①在每个试管中分别加入1种氨基酸； ②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液； 加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。 遗传信息的翻译 U U U U U U U U U U U U U U RNA 3个碱基是如何与1个氨基酸对应的呢？如UUU对应哪种氨基酸？ 实验结果： ③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。 除去了DNA和mRNA的细胞提取液 人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸 细胞提取液为蛋白质的体外合成提供各种条件和原料，但唯独除去DNA和mRNA，防止利用自身RNA合成蛋白质 35 遗传信息的翻译 密码子 (1)定义： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 (2)阅读： mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 密码子阅读方向是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠 决定 缬氨酸 决定 组氨酸 决定 精氨酸 (2)位置： mRNA上 教材P66： 36 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 精氨酸 A G G AGG 21种氨基酸的密码子表 37 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 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、硒代半胱氨酸 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(起始) 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、甲硫氨酸(起始) 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 共64个密码子 遗传信息的翻译 1、密码子的个数： 2、密码子的种类： （1）编码氨基酸的密码子： （2）起始密码子：2个 (AUG/GUG) （3）终止密码子：3个 (UAA/UAG/UGA) 61或62个 教材P67： 38 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 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、硒代半胱氨酸 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(起始) 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、甲硫氨酸(起始) 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 3、密码子与氨基酸的关系： ①1种密码子只能决定 氨基酸 1种 遗传信息的翻译 ②1种氨基酸可能由 密码子决定 1种或几种 ①专一性 ②简并性 教材P67： 39 1.绝大多数氨基酸都有几个密码子，密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？ 分析密码子的特点 G C G A U U G A U C G A C G A 正常mRNA G C G A U C G A C C G A C G A 错误mRNA 天冬氨酸 天冬氨酸 精氨酸 精氨酸 2.几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？ 地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的祖先 通用性： 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； 教材P67： 40 A C G U G A U U A 异亮氨酸 甲硫氨酸 天冬氨酸 mRNA进入细胞质后与核糖体结合，形成合成蛋白质的“生产线”。 核糖体 翻译的过程 氨基酸并不含有碱基，因此不能与mRNA上的密码子直接配对。 那么是谁将氨基酸精准运送到mRNA上的？ 是蛋白质的基本单位，作为翻译的原料，它氨基酸并不含有碱基，因此不能与mRNA上的密码子直接配对。那么是谁将氨基酸精准运送到mRNA上的？？ 41 遗传信息的翻译——tRNA（转运RNA） 教材P67： (1)形态： RNA单链经折叠（形成氢键），形成三叶草结构 (2)功能： 识别并转运特定的氨基酸 3' 5' 结合氨基酸的部位 U G A 反密码子 mRNA 5' 3' A C U 密码子 遗传信息的翻译——tRNA（转运RNA） 氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？ 每种tRNA只能识别并转运____种氨基酸； 而一种氨基酸可由__________种tRNA转运； 一 一或多 教材P67： 不是所有的密码子（终止密码子）都有与之对应的反密码子 43 结合氨基酸的部位 反密码子 5´ 3´ 5´ 3´ mRNA tRNA P OH A C A 若反密码子为3′-AAC-5′，则携带的氨基酸是？ 反密码子阅读方向：3’——5’ 只有密码子表，没有反密码子表 44 密码子与反密码子的比较： 密码子 反密码子 位置 种类 特点 功能 mRNA上 tRNA上 64种 61或62种 一种密码子只决定一种氨基酸， 一种氨基酸可由多种密码子决定。 一种tRNA只转运一种氨基酸， 一种氨基酸可由多种tRNA转运 编码(决定)氨基酸 与密码子配对，将氨基酸运输到相应位置 45 遗传信息、密码子、反密码子的比较 存在位置 含义 生理作用 遗传信息 密码子 反密码子 mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 tRNA上与密码子互补配对的三个碱基 直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序 直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序 识别密码子 遗传信息的翻译 阅读教材P68 1．mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？ 2．核糖体移动的方向？ 3．合成的肽链能直接承担相应的生物学功能吗？ 遗传信息的翻译 视频： C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A 甲 色 A C C 组 精 G A C 第1步：mRNA在细胞质中与核糖体结合 G G U 3' 5' 遗传信息的翻译 过程 49 位点1 位点2 U C A 甲 色 A C C 组 精 G A C 第1步：携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1 U C A 甲 U C A G G U C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 甲 U C A 3' 5' 遗传信息的翻译 过程 50 位点1 位点2 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 色 A C C 组 精 G A C 第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 甲 U C A G G U G G U 组 G G U 组 G G U 3' 5' 遗传信息的翻译 过程 51 位点1 位点2 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 色 A C C 精 G A C 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 甲 U C A 组 G G U 甲 3' 5' 遗传信息的翻译 过程 52 位点1 位点2 位点1 位点2 色 A C C 精 G A C 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。 U C A 组 G G U 甲 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A 3' 5' 遗传信息的翻译 过程 53 位点1 位点2 色 A C C 精 G A C 第4步：一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成 G G U 组 甲 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A A C C 色 A C C 色 A C C 组 甲 3' 5' 翻译方向 遗传信息的翻译 过程 54 位点1 位点2 G A C 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。 G G U C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A A C C A G G 半 色 组 甲 精 谷 半 脯 丝 U C U 终止密码子 过程 3' 5' 翻译方向 遗传信息的翻译 55 遗传信息的翻译 视频： A— 、G— 、C— 、U— 2、条件 模板： 原料： 能量： 酶： mRNA 21种氨基酸 ATP 4、产物 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) 1、场所 细胞质中的核糖体 搬运工具： tRNA 3、配对方式 U A G C 装配机器： 核糖体 5、遗传信息传递的方向 mRNA→蛋白质 多种酶 遗传信息的翻译 1．mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？ 起始密码子决定翻译的起始 终止密码子决定翻译的终止 2．核糖体移动的方向是什么？ 从起始密码子开始翻译，沿着mRNA按照5'到3'的方向读取密码子，直至读到终止密码子，翻译终止。 遗传信息的翻译 1、如何快速高效地进行翻译呢？ 多聚核糖体现象 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。 2、多条肽链的氨基酸序列是否相同？ 相同，因为其模板相同。 3、翻译能够精确进行的原因是什么？ ①mRNA为翻译提供了精确的模板； ②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。 4、翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？ 不具有，还需要加工。 5、翻译的方向？ 由肽链_____→肽链_____的方向进行 短 长 （从右到左） 遗传信息的翻译 教材P69： 真核生物 先转录，后翻译 （转录和翻译的场所不同） 边转录边翻译 （无核膜，转录和翻译都在细胞质） 原核生物 请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。 遗传信息的翻译 60 练一练 请判断以下图示分别代表什么过程？ 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 DNA复制 转录 翻译 翻译 原核细胞：边转录边翻译 真核细胞：先转录后翻译 原核细胞：边转录边翻译 61 思考：判断下列各图中的翻译方向？ 62 DNA复制 转录 翻译 时间 场所 模板 原料 酶 能量 原则 特点 产物 方向 信息传递 细胞分裂前的间期 主要细胞核，线粒体、叶绿体 DNA的两条母链 4种脱氧核苷酸 解旋酶，DNA聚合酶等 A-T,T-A,C-G,G-C 半保留复制 边解旋边复制 完全相同的DNA分子 DNA上基因的一条链 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶等 ATP A-U,T-A,G-C ,C-G 边解旋边转录 mRNA、tRNA、rRNA 生长发育的整个过程 核糖体 mRNA 21种氨基酸 多种酶 一定氨基酸顺序的多肽 A-U,U-A,G-C,C-G 一个mRNA上结合多个核糖体同时合成多条肽链 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 起始密码子到终止密码子 子链从5’端-3’端 RNA从5’端-3’端 > < 目标一 中心法则 中心法则及其发展 教材P69 复制 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。 随着研究的深入，科学家对中心法则做出了补充。 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。 少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA 。 复制 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 逆转录 65 教材P69 中心法则及其发展 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 一般的RNA病毒 逆转录病毒 (HIV) 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 复制 RNA 翻译 蛋白质 逆转录 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 RNA 各种生物的遗传信息传递过程 67 中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题： (1)②表示_________过程，需要__________酶；④表示__________过程，需要__________酶的参与。 (2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是_________。 (3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是________________。 (4)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？ 转录 RNA聚合 逆转录 逆转录 ①②③ ①②③④⑤ 高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。 请写出以下生物的遗传信息的传递过程 1．能分裂的细胞（洋葱根尖分生区细胞、原核细胞）和DNA病毒（噬菌体） 转录 翻译 RNA DNA 蛋白质 复制 2．不能分裂的细胞 （洋葱表皮细胞） 转录 翻译 RNA DNA 蛋白质 3．具有RNA复制酶的RNA病毒 （如烟草花叶病毒） RNA 蛋白质 翻译 复制 4．具有逆转录酶的RNA病毒（如艾滋病病毒） 转录 翻译 RNA DNA 蛋白质 复制 > < 目标一 基因表达的相关计算 A—C—T—G—G—A—T—C —T T—G—A—C—C—T—A—G—A 基因表达的过程中，DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？ A—C—U—G—G—A—U—C —U UGA CCU AGA 苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸 转录 翻译 ACU GGA UCU DNA 1 3 6 mRNA 蛋白质 71 启动子 非编码区 非编码区 编码区 前体mRNA 转录 成熟mRNA 汉水丑生侯伟作品 终止子 编码区上游 编码区下游 真核细胞的基因结构 不编码氨基酸的序列在RNA自身的催化作用下被切除 翻译 肽链 加工 RNA聚合酶识别结合位点，启动转录 终止转录 外显子 内含子 72 真核细胞 基因结构 编码区 非编码区 非编码区 编码区（基因） 非编码区 非编码区 启动子 终止子 RNA聚合酶识别结合位点，启动转录 终止转录 外显子 内含子 原核细胞 基因结构 真核细胞和原核细胞基因转录过程的区别 73 基因表达的计算 (1)关系图 (2)说明：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。 （3）注意“最多”或“最少”： 在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字，如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。 74 3.红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌 机制如下表所示， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。 抗菌药物 抗菌机制 红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸 环丙沙星 抑制细菌DNA的复制 利福平 抑制细菌RNA酶的活性 题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。 场所 模板 原料 产物 细胞核 DNA分子的一条链 4种核糖核苷酸 mRNA tRNA rRNA 场所 模板 原料 产物 核糖体 21种氨基酸 具有一定氨基酸顺序的肽链(蛋白质) mRNA 转运 蛋白质 DNA RNA 逆转录 转录 翻译 密码子 编码 氨基酸 合成 mRNA rRNA tRNA 小结 Lavf58.29.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.6.24(fixed_gap:False) Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$