必修2 4.1 基因指导蛋白质的合成

(共62张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中生物》
必修2
山东省无棣一中 高瑞青 251900
wdyzgrq@
第四章《基因的表达》
第一节
基因指导蛋白质
的合成
教学目标
知识与技能
1. 概述遗传信息的转录和翻译过程
2. 通过DNA和RNA的对照掌握类比方法
情感态度与价值观
认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结
教学重点：
遗传信息的的转录过程
教学难点：
遗传信息的的转录过程
教学方法手段
猜想,推理的科学方法 问题情境导入法，谈话法，归纳总结法
基因：有遗传效应的DNA片段
（1）与DNA的关系：
基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能），有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。
第一课时
（2）与染色体的关系：
染色体是基因的载体，
基因在染色体上呈线性排列
（3）与性状的关系：
基因是决定生物性状的基本单位
举例：豌豆高茎基因控制高的性状，使豌豆长到大约2米高；豌豆矮茎基因控制矮的性状，使豌豆长到约30厘米。
噬菌体约有360个基因，大肠杆菌约有7500个基因，人约有35000个基因。
思考：
染色体，DNA、基因、脱氧核甘酸，遗传信息的关系？
基因
基因
有遗传效应的DNA片段
控制生物性状
在染色体上呈线性排列
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体
每条染色体上有一个DNA分子
每个DNA分子上含有许多基因
每个基因含有许多脱氧核苷酸
染色体是DNA的主要载体
基因是有遗传效应的DNA片段
基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表着遗传信息
是主要的遗传物质
是遗传物质的结构和功能单位
基因的表达
基因通过指导蛋白质的合成来
控制性状的过程。
DNA（基因）
蛋白质（性状）
？
第一节 基因指导蛋白质的合成
细胞核
细胞质核糖体上
这需要通过另一种核酸——RNA
1、为什么RNA适于作为DNA的信使？
①RNA也是由基本单位－－核苷酸组成，由核糖、磷酸、含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能储存遗传信息。
②在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”A=U，G=C。
③RNA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。
①信使RNA（mRNA)
功能：将DNA的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。
②转运RNA（tRNA)
种类：多种
功能：专一性（专一识别一种氨基酸的密码子、转运一种氨基酸）
③核糖体rRNA；
与核糖体的合成有关。
2、RNA的种类
RNA和DNA的比较
DNA RNA
基本单位
五碳糖
含N碱基
单双链？
分子大小　
脱氧核苷酸
脱氧核糖
A、T、G、C
双链
核糖核苷酸
核糖
A、U、G、C
单链
很大
比较小
3、DNA 中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
(1).遗传信息的转录：
在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程，叫做转录。
T
G
C
A
C
T
A
A
T
核孔
细胞质
细胞核
A
C
G
T
G
A
T
T
A
DNA双螺旋
T
G
C
A
C
T
A
A
T
A
G
C
A
G
A
C
G
U
U
U
游离的核糖核苷酸
以DNA的一条链为模板合成RNA
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
A
G
C
A
G
A
C
G
U
U
U
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
A
U
A
G
C
G
A
C
G
U
U
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
A
U
A
G
C
G
A
C
G
U
U
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
A
U
A
G
C
G
C
G
U
U
A
G
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
G
A
U
G
A
G
C
G
C
U
U
A
G
C
G
C
U
U
T
G
C
A
C
T
A
A
T
A
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
G
A
U
G
A
A
G
C
G
C
U
U
A
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
G
A
U
G
A
A
G
C
G
C
U
U
A
组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
G
A
U
G
A
U
A
G
C
G
C
A
U
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
G
A
U
G
A
U
A
U
C
C
G
A
G
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
G
A
U
G
A
U
A
U
C
C
G
A
G
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
G
A
U
G
A
U
A
U
C
C
G
A
G
细胞质
细胞核
RNA聚合酶
T
G
C
A
C
T
A
A
T
mRNA通过核孔进入细胞质
A
C
G
U
G
A
U
U
A
C
G
A
G
细胞质
细胞核
T
G
C
A
C
T
A
A
T
mRNA
mRNA通过核孔进入细胞质
A
C
G
U
G
A
U
U
A
细胞质
细胞核
T
G
C
A
C
T
A
A
T
mRNA
mRNA通过核孔进入细胞质
A
C
G
U
G
A
U
U
A
细胞质
细胞核
问题：
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、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链的碱基 序列有哪些异同？
转录
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
碱基互补配对：
细胞核
核糖核苷酸
DNA的一条链
mRNA
ATP、酶
G－C、C－G、T－A、A－U
遗传信息流动：
DNA　　mRNA
(2)、遗传信息的翻译
1、 定义： 在细胞质的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
第二课时
密码子
A
C
G
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
2、遗传密码：
遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基成为密码子。
mRNA：
碱基的数量
排列顺序
种类
蛋白质：
氨基酸的数量
排列顺序
种类
决定
决定
决定
种
种
4种
20种
讨论：一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够决定20种不同的氨基酸？
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
密码子
密码子
密码子
三个碱基决定一个氨基酸，43=64
密码子表
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
遗传密码的特性：
1、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。
2、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
3、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
A
C
U
天冬 酰氨
反密码子
A
U
G
异亮 氨酸
反密码子
　　3.转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”相识别。反密码子的种类：61种。
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
细胞质中的mRNA
4.翻译的过程
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬酰氨
mRNA与核糖体结合.
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬酰氨
tRNA上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对 .
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬酰氨
A
U
G
异亮氨酸
tRNA将氨基酸转运到 mRNA上的相应位置 .
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬酰氨
A
U
G
异亮氨酸
两个氨基酸分子脱水缩合
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬酰氨
A
U
G
异亮氨酸
核糖体随着 mRNA滑动.另一个 tRNA上的碱基与mRNA上的 密码子配对.
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
亮氨酸
A
C
U
天门冬酰氨
A
U
G
异亮氨酸
一个个氨基酸分子缩合成链状结构
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
亮氨酸
A
C
U
天门冬酰氨
A
U
G
异亮氨酸
tRNA离开，再去转运新的氨基酸
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
亮氨酸
天门冬酰氨
异亮氨酸
以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质.
翻译小结
场所:
模板:
原料:
条件:
产物:
原则:
细胞质的核糖体上
以信使RNA为模板
二十种氨基酸
需要酶和ATP
多个多肽或蛋白质
密码子与反密码子配对,
既碱基互补配对原则（A=U，G=C）
mRNA(密码子)
翻译
蛋白质
小结：基因控制蛋白质合成的过程
翻 译
转录 翻译
场所
模板
原料
条件
产物
信息流向
原则
细胞核
细胞质的核糖体
DNA的一条链
以信使RNA为模板
四种核糖核苷酸
20种氨基酸
特定的酶和ATP
单链的信使RNA
特定氨基酸顺序的蛋白质
DNA的一条链与mRNA配对
mRNA与tRNA配对
DNA RNA
RNA 蛋白质
DNA 片段
转录
RNA
翻译
蛋白质
遗传信息传递方向
逆转录
中心法则
对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯氨酸－丝氨酸－赖氨酸－脯氨酸
1、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAU
GCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？
2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？
说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。
思考和讨论：
3、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？
根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。
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。
思考和讨论
DNA的碱基数：mRNA的碱基数：密码子：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n:n。 （6:3:1:1）
4、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？
说明：因为基因中存在又终止密码子等片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
n
DNA
3n
3n
3n
转录
翻译
信使RNA
蛋白质
小结：
基因指导蛋白质的合成
1、RNA和DNA的区别
一、遗传信息的转录
2、为什么RNA适于作为DNA的信使？
二、遗传信息的翻译
3、RNA的种类
4、遗传信息的转录过程。
2、遗传密码
1、翻译的定义
3、反密码子
4、翻译的过程
DNA上的基因
mRNA的
蛋白质的氨基酸序列
遗传信息
遗传密码
生物性状
转录
翻译
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
DNA复制 转录 翻译
时间
场所
模板
原料
酶
能量
原则
特点
产物
（遗传信息）
（遗传密码）
（生物性状）
细胞分裂间期
细胞核
DNA的两条链均为模板
四种脱氧核苷酸
DNA聚合酶等
ATP
A-T、G-C
半保留复制
边解旋边复制
2个子代DNA分子
生长发育过程
细胞核
基因的一条链为模板
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶等
ATP
A-U、T-A
G-C ，C-G
边解旋边转录
1个信使RNA
生长发育过程
细胞质
mRNA为模板
二十种氨基酸
特定的酶等
ATP
mRNA与tRNA配对
A-U, G-C
多个特定氨基酸顺序的蛋白质
1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ）
A、5、5 B、5、8
C、8、5 D、4、4
2、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ）
A、5、5 B、5、8
C、8、5 D、4、4
练习：
3、已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（ ）
A、12 B、18 C、24 D、30
4、一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录成的信使RNA上的U为35%，则信使RNA上的碱基A为（ ）
A、30% B、35% C、40% D、25%
5、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题
DNA双链 C A
G
信使RNA A
转运RNA G A G
氨基酸 丙氨酸
A链
B链
C链
D链
1、丙氨酸的密码子是 ，决定合成该氨基酸的DNA上的碱基是 。
2、第二个氨基酸是 ，（查密码表）
3、 链为转录的模板链，遗传密码子存在于 链上。
T
U
GCA
CGT
UGC半胱氨酸
A
C
特别鸣谢：西安市惠安中学张博老师