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 章前言 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。 为什么会这样？ 基因 蛋白质的合成 指导 基因的表达 概念梳理 一、RNA的组成、结构和种类 核糖核苷酸 1.元素组成: C H O N P 2.基本单位: 3.结构: 通常由1条核糖核苷酸链连接而成的单链结构（出核孔） 核糖 A 胞嘧啶 鸟嘌呤 尿嘧啶 知识梳理 4.RNA的种类和功能： mRNA tRNA rRNA ①遗传信息传递的信使 蛋白质合成的模板 ②核糖体的组成成分 ③识别并转运氨基酸 ④少数RNA还具有催化作用；⑤有的是RNA病毒的遗传物质 知识梳理 非编码区 非编码区 启动子 编码区 终止子 位置：编码区上游与编码区下游 功能：不能编码蛋白质，调控遗传信息的表达 启动子：RNA聚合酶结合位点 转录起始的信号 终止子：终止转录 1.原核生物的基因 （2）非编码区 （1）编码区： 能够编码蛋白质的DNA序列 知识拓展---原核基因的结构 2. 真核生物得基因 3. 异同 原核细胞 真核细胞 不同点 编码区是连续的 编码区是间隔的、不连续的 相同点 都由能够编码蛋白质的编码区和具有调控作用的非编码区组成的 知识拓展---真核基因的结构 非编码序列=内含子+非编码区 编码序列=外显子 二、遗传信息的转录 1.概念：在细胞核中，以DNA的 为模板合成 的过程。 2.时间：细胞生活的任何时间 3.场所：主要是_______，细胞质中的_______、_______中也能发生。 细胞核 叶绿体 线粒体 一条链 RNA RNA（mRNA、tRNA、rRNA） 4.条件 模板： 原料： 能量： 酶: 。 4种核糖核苷酸 DNA的一条链 ATP RNA聚合酶等 知识梳理 5.产物： 5 3 3 5 模板链 模板链 转录方向 A基因 B基因 6. RNA链延伸方向：5´→3´ 易错提醒： （1）模板链不是基因的任意一条链，基因不同就不同 （2）DNA中与模板链互补的链称作有义链或编码链(因为与RNA序列相同) （3）一个DNA分子有许多个基因，不是每一个基因都需要在同一时间表达 编码链 编码链 知识梳理 无义链 有义链 解旋 配对 连接 释放 7.过程 知识梳理 2.场所： 4.碱基互补配对： 核糖体 21种氨基酸 mRNA ATP G－C、C－G、U－A、A－U 多种酶（脱水缩合酶等） 3.条件 模板： 原料： 能量： 酶: 运输工具： 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。 1.概念： tRNA 三、遗传信息的翻译 知识梳理 （多了硒代半胱氨酸） 5.密码子：mRNA上相邻的三个碱基。 一种密码子只能决定一种氨基酸。 一种氨基酸可对应一种或几种密码子。 ②密码子与21种氨基酸的关系 终止密码子：2个或3个，不决定氨基酸 2个。AUG（原核真核细胞：都甲硫氨酸） GUG（真核：缬氨酸，原核：甲硫氨酸） 能决定氨基酸的密码子：61或62种 ①64种 起始密码子： 知识梳理 （UGA特殊情况可编码硒代半胱氨酸） 3个UAA、UAG、UGA 6.反密码子：tRNA上3个碱基 ③tRNA和氨基酸关系 一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸 一种氨基酸可由1种或几种tRNA转运 ② 反密码子读取方向：3´→5´ 知识梳理 ① 共61或62种 起始密码子 mRNA进入细胞质，与 结合；携带 的tRNA通 过与mRNA上的碱基AUG互补配对进入 。 第一步： 核糖体移动方向 E 1 2 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 M 核糖体 核糖体 甲硫氨酸 位点1 7.翻译的过程 知识梳理 E 1 2 第二步： 甲 携带 的tRNA以同样的方法进入 。 通过脱水缩合形成 ，甲硫氨酸被转移到 上。 第三步： H 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 组氨酸 位点2 肽键 位点2的tRNA 翻译的过程 知识梳理 E 1 2 第四步： 沿 移动，读取下一个密码子，原占位点1的 离开核糖体，原位点2的tRNA进入 ，一个新 的携带氨基酸的tRNA进入 ，继续肽链的合成。 精 色 半 半 甲 组 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 脯 5’ 3’ 5’ 3’ 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 核糖体 mRNA tRNA 位点1 位点2 翻译的过程 知识梳理 直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。 肽链合成后，从 上脱离， 成具有特定 的蛋白质分子。 第五步： 核糖体 盘曲折叠 空间结构和功能 翻译的过程 特点 真核细胞：先转录后翻译 原核细胞：边转录边翻译 8. 转录翻译的特点 知识梳理 9. 肽链延伸的方向 从 -NH2端 到 -COOH端（或者说 从 N端 C端） (2025·安徽·13节选 )大肠杆菌的两个基因Y和Z彼此相邻，转录时共用一个启动子（P）。科研小组分离到一株不能合成Y和Z蛋白的缺失突变体，但该突变体能合成另一种蛋白质，此蛋白质氨基端的30个氨基酸序列与Z蛋白氨基端的序列一致，而羧基端的25个氨基酸序列与Y蛋白羧基端的序列一致。据此，科研小组绘制了野生型菌株中Y和Z基因的排列顺序图，下列图示正确的是（    ） B B. A. -NH2端 -COOH端 由肽链_____→肽链_____的方向进行 四、多聚核糖体 2. 翻译的方向: 核糖体移动的方向 短 长 3. 合成的多条肽链的氨基酸序列: 相同 1. 概念: 69页小字 4. 意义: 真核细胞：先转录后翻译 原核细胞：边转录边翻译 迅速合成大量的蛋白质 知识梳理 五、中心法则 1. 图中①②③④⑤分别表示 、 、 、 过程。 2. 烟草花叶病毒、人免疫缺陷病毒能在 中，分别进行 、 过程。 3. 大肠杆菌能进行 过程；噬菌体能在 中进行 过程。 4. 正常情况下人体细胞内能进行 过程；造血干细胞能进行 过程。 神经细胞能进行 过程. 注：高度分化的细胞不分裂，无DNA复制过程 ④③ ⑤①②③ ①②③ ①②③ ①②③ 大肠杆菌 ①②③ ②③ 宿主细胞 知识梳理 生物种类 遗传信息的传递过程 原核生物 真核生物 DNA病毒 RNA复制病毒 逆转录病毒 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 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 总结：各类生物遗传信息传递过程 归纳提升1 基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 ＝ 6∶3∶1 思考：若某基因含有600个碱基。 （1)其指导合成的多肽最多含有 几个氨基酸？ (2)实际上会少于这个数量，为什么？ 转录出的mRNA中有终止密码子， 终止密码子不对应氨基酸。 100个 基因表达中的计算问题 归纳提升2 1. 下图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗生素的作用原理。 结合图 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DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化) 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．青霉素和利福平均不能抑制细菌的①过程 C．结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中 D．①～⑤过程可发生在人体的健康细胞中 B 对点训练 环丙沙星 抑制解旋抑制 DNA复制① 红霉素抑制翻译③ 利福平抑制②转录 细菌④⑤都不发生 细菌抑制细菌细胞壁的合成 人体的健康细胞发生①②③ 2. (2024·湖北·16 )编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链（指导mRNA合成），其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5＇—ATG—3＇，则该序列所对应的反密码子是（    ） A. 5＇—CAU—3＇ B. 5＇—UAC—3＇ C. 5＇—TAC—3＇ D. 5＇—AUG—3＇ A 编码链: 5＇—ATG—3＇ 模板链: 3＇—TAC— 5＇ mRNA: 5＇—AUG— 3＇ tRNA: 3＇—UAC— 5＇ 高考再现 3. (2024·安徽·11 )真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是（    ） 种类 细胞内定位 转录产物 RNA聚合酶I 核仁 5. 8S rENA、18S rFN4 、28S rRNA RNA聚合酶II 核质 mRNA RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5S rRNA A. 线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶 B. 基因的 DNA 发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达 C. RNA聚合酶I和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同 D. 编码 RNA 聚合酶I的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁 高考再现—黄色册子171页第15题 C 注：各类RNA均为 核糖体的组成成分 半自主性细胞器 影响转录，影响基因表达 两rRNA的种类不同，两种酶识别的启动子序列不相同 RNA 聚合酶I是蛋白质，细胞核内转录、核糖体中翻译，产物定位在核仁起作用 $