2020-2021学年高一生物人教版必修二4.1基因指导蛋白质的合成课件(61张)

(共61张PPT)
第4章
基因的表达
生物呈现多样性
生物呈现多样性
性状的直接体现者？
蛋白质
性状的最终决定者？
基因（DNA）
DNA分子是如何控制遗传性状的？
现代遗传学认为：生物的性状是由
来控制的，性状是由
物质表现的
基因
蛋白质
DNA（基因）
蛋白质（性状）
？
基因控制生物性状
指导
合成
蛋白质
体现者
基因指导蛋白质合成的过程，叫做基因的表达。
???????????????????????????????????????????????????????????????????
从恐龙化石中提取出恐龙
DNA
，
真的可以使恐龙复活吗？如果可以，
应该先解决什么问题？
电影《侏罗纪公园》中
恐龙复活的场景
提示：让恐龙DNA上的基因表达（指导蛋白质合成），体现出恐龙的性状。
第四章
基因的表达
第1节
基因指导蛋白质的合成
DNA
蛋白质合成
（细胞核）
（细胞质）
核孔
RNA
？
？
一、RNA的组成及分类
阅读课本P62-63第一段及图4-1、图4-2
为什么RNA适于作DNA的信使呢？
含氮碱基
磷酸
A：腺嘌呤
G：鸟嘌呤
C：胞嘧啶
U：
糖
1.基本单位是
，其组成成分如下：
核糖核苷酸
核
尿嘧啶
RNA从细胞核来到细胞质，需穿过几层生物膜？
2.RNA的结构：一般是
，长度比DNA短；能通过
核孔从细胞核转移到细胞质中。
单链
3、比较RNA与DNA结构的不同
比较项目
DNA
RNA
基本单位
五碳糖
含氮碱基
结构
主要存在部位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A
T
C
G
A
U
C
G
双螺旋结构
一般为单链结构
细胞核
细胞质
构成核酸的碱基共
种，核苷酸共
种
5
8
三种RNA示意图
信使RNA：
遗传信息传递的媒介
核糖体RNA：
与蛋白质构成核糖体
转运RNA：
转运氨基酸的工具
4、分类：（阅读课本P63第二段及图4-3）
⑴它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。
⑵在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，因RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。
⑶RNA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。
5、RNA适于做DNA的信使的原因：
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
二、遗传信息的转录（阅读课本P63第三段及图4-4）
思考：
（1）什么是转录？转录要不要先经过解旋？需要什么酶？
（2）模板、原料是什么？核糖核苷酸是怎样结合到模板链上的？
（3）相邻的核糖核苷酸靠什么酶聚合？产物是什么？
（4）转录与复制有何异同？
1、转录定义：
在_______内，以DNA的______为______，
按照____________的原则合成_____的过程。
细胞核
一条链
模板
碱基互补配对
RNA
DNA
mRNA
转录
细胞核
第1步：DNA双链解开，双链的碱基得以暴露
G
C
T
G
C
G
C
C
A
G
C
A
T
C
G
A
T
G
C
T
A
T
A
C
G
G
C
G
C
T
A
C
G
T
A
G
A
A
T
G
T
C
2、转录的过程
RNA
聚合酶
第2步：核糖核苷酸与DNA碱基互补配对，
两者以氢键结合。
在RNA聚合酶的作用下，核糖核苷酸依次连接。
A
U
G
C
G
C
T
G
C
G
C
C
A
G
C
A
T
C
G
A
T
G
C
T
A
T
A
C
G
G
C
G
C
T
A
C
G
T
A
G
A
A
T
G
T
C
DNA与RNA的碱基互补配对：A—U；T—A；C—G；G—C
原料：游离的4种核糖核苷酸
G
G
A
U
C
RNA聚合酶
第3步：在RNA聚合酶的作用下，新结合的
核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
A
U
G
C
G
C
T
G
C
G
C
C
A
G
C
A
T
C
G
A
T
G
C
T
A
T
A
C
G
G
C
G
C
T
A
C
G
T
A
G
A
A
T
G
T
C
A
C
G
G
G
G
G
C
C
C
C
U
U
U
U
U
U
第4步：合成的mRNA从DNA链上释放，
而后DNA双链恢复双螺旋结构
G
C
T
G
C
G
C
C
A
G
C
A
T
C
G
A
T
G
C
T
A
T
A
C
G
G
C
G
C
T
A
C
G
T
A
G
A
A
T
G
T
C
A
U
G
C
A
C
G
G
G
G
G
C
C
C
C
U
U
U
U
U
U
转录的过程
解旋
第1步
第2步
第3步
第4步
互补配对
连接
释放
四部曲:
模板链
转录小结
在_______内，以DNA的_____
_为_____，
按照____________的原则合成_____的过程。
细胞核
一条链
模板
碱基互补配对
RNA
转录的定义：
转录的过程：
转录的场所：　　　　　　　　　　
转录的模板：
转录的原料：
转录的条件：
转录时的碱基配对：
转录的产物：
遗传信息传递的方向:
主要在细胞核，线粒体、叶绿体中也有。
DNA分子的一条链。
4种核糖核苷酸。
模板、原料、能量、酶。
G－C、C－G、T－A、A－U
mRNA。
DNA
到mRNA。
4步:解旋、碱基互补配对、连接、释放
按照碱基配对原则，
1、写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，
2、写出b链对应的a链的碱基序列。
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、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？
2、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？
思考与讨论
互补配对关系，所不同的是RNA中的U与DNA的T配对
碱基序列基本相同，但RNA中无T有U，DNA中无U有T
转录与复制都需要模板，都遵循碱基互补配对原则等。碱基互补配对原则能保证遗传信息传递的准确性。
复
制
转
录
场
所
解
旋
模
板
原
料
酶
能
量
碱基配对
产
物
比较：复制和转录
细胞核（主要）
细胞核（主要）
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
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
ATP
ATP
RNA聚合酶
DNA解旋酶
DNA聚合酶
A—U
G—C
T—A
C—G
子代DNA
A—T
G—C
T—A
C—G
mRNA
牛刀小试
1、以下是RNA特有的是(
)
A、胸腺嘧啶
B、尿嘌呤
C、胞嘧啶
D、尿嘧啶
2、以下不能穿过核孔的是（
）
A、mRNA
B、解旋酶
C、DNA
D、RNA聚合酶
D
C
3、现有如下基因序列：
ATATCGGAT
TATAGCCTA
如果以第一条链为模板，则转录产物是（
）
A、TATAGCCTA
B、UAUAGCCTA
C、UAUAGCCUA
D、AUAUCGGAU
C
巩固练习
2、构成人体的核酸有两种,构成核酸的基本单位---核苷酸有多少种?碱基有多少种?(
)
A.2种
4种
B.4种
4种
C.5种
5种
D.8种
5种
3、下列哪一组物质是RNA的组成成分(
)
A.脱氧核糖核酸和磷酸
B.脱氧核糖﹑碱基和磷酸
C.核糖﹑碱基和磷酸
D.核糖﹑嘧啶和核酸
D
C
1、DNA的复制和转录有何异同之处？
3
DNA
分子的解旋发生在
___过程中(
)
A
复制
B
转录
C
翻译
D
复制和转录
4
一个DNA
分子转录出多少种多少个mRN
A
(
)
A一
种一个
B一
种多个
C
多
种多个
D
无数种无数个
D
C
5、
mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，则转录该mRNA的DNA分子上腺嘌呤占碱基总数的（
）
A
50％
B
25％
C
30％
D
35％
C
6、烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？
烟草中的核苷酸种类有8种，碱基种类有5种。
烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4种，碱基种类有4种。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
信使RNA（mRNA）
通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中，与核糖体结合。
细胞质
细胞核
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
核孔
思考：
当mRNA携带着遗传信息
到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？
三、遗传信息的翻译
1、概念：
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的过程。
实质：将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
问题：mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系？
a)
如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？
b)如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸
？
c)一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？
4种
20种
?
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
A
A
A
U
A
C
A
G
C
A
C
U
C
C
C
G
U
A
U
U
U
C
U
G
G
A
G
U
G
C
G
G
A
C
U
G
A
C
U
G
氨基酸
4
(A.U.C.G)
4
(A.U.C.G)
4
(A.U.C.G)
4种
42＝16种
43＝64种
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
2、密码子
mRNA上三个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基又称做1个密码子。
决定氨基酸的密码子共有多少种？
密码子表
起始密码子
终止密码子
注意：
（1）一种氨基酸可以和多个密码子相对应
（2）一个密码子只和一种氨基酸相对应
（1）、共64个遗传密码，其中有3个终止密码，没有对应氨基酸。能决定氨基酸的遗传密码子只有61个.
3个终止密码
：UAA、UAG、UGA
2个起始密码子：AUG、GUG
所以翻译从起始密码子开始，至终止密码子结束。
3、遗传密码的特性：
（2）通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子
（这说明生物有共同的起源或生命在本质上是统一的）
（3）简并性：一种氨基酸可能有多个密码子。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的性状的改变。
3、遗传密码的特性：
P65讨论：
A
U
G
G
A
A
G
C
A
U
G
U
C
C
G
A
G
C
A
A
G
C
C
G
甲硫
谷
丙
半胱
脯
丝
赖
脯
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
tRNA作用：将细胞质中的氨基酸运输到核糖体上
转运RNA(tRNA)
4、反密码子：tRNA上能与mRNA上的密码子配对的三个碱基
氨基酸的“搬运工”——tRNA
与mRNA上的密码子互补配对
三叶草形
一端可携带氨基酸
另一端有三个碱基
（反密码子）
tRNA是否只有三个碱基？
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
tRNA作用：将细胞质中的氨基酸运输到核糖体上
4、反密码子：tRNA上能与mRNA上的密码子配对的三个碱基
氨基酸和tRNA
①每种tRNA识别并转运1种氨基酸，没有与终止密码子对应tRNA。
②决定氨基酸的密码子只有61种，故反密码子或tRNA只有61种。
③每种氨基酸可能有多种tRNA转运。
密码子和反密码子
只有密码子才能决定氨基酸，反密码子不能决定氨基酸。
5、遗传信息、密码子、反密码子区别
遗传信息位于DNA分子的基因上面
密码子位于mRNA上面
反密码子位于tRNA上面
遗传信息通过密码子间接控制氨基酸排序
密码子直接控制氨基酸的排序
反密码子则运载相应氨基酸的作用
A
C
G
U
G
A
U
U
A
mRNA
细胞核中转录形成的mRNA通过核孔出来进入细胞质与核糖体结合
5、翻译的具体过程
A
G
G
U
C
A
C
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
核糖体
核糖体与mRNA结合形成两个结合位点
A
G
G
U
C
A
C
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
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
A
G
G
U
C
A
C
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
携带组氨酸的tRNA进入位点2
A
G
G
U
C
A
C
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
肽键
甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。
A
G
G
U
C
A
C
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
C
A
C
苏氨酸
核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA
离开核糖体，占据位点2的核糖体进入位点1。
A
G
G
U
C
A
C
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
C
A
C
苏氨酸
肽键
一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2
A
G
G
U
C
A
C
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
C
A
C
苏氨酸
重复步骤2、3、4,肽链延长
A
G
G
U
C
A
C
G
U
U
A
C
G
G
U
C
A
C
甲硫氨酸
组氨酸
苏氨酸
肽链
直到核糖体读取到mRNA的终止密码
翻译过程:
在细胞质中，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
①mRNA进入细胞质中与核糖体结合；
↓
②携带氨基酸的tRNA进入核糖体和mRNA上的密码子进行碱基互补配对；
↓
③相邻两个氨基酸通过肽键连接；
↓
④核糖体移动，读取下一个密码子，使其他tRNA携带氨基酸能进入其中而不断合成多肽链；
↓
⑤重复②～④，直到核糖体读取到mRNA的终止密码，翻译结束。
起始→运输→延伸→终止→脱离
6、小结：
遗传信息的翻译
1、概念：
2、场所：
4、模板：
5、原料：
7、产物：
8、配对原则：
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
细胞质的核糖体上
mRNA
20种游离的氨基酸
多肽链
A-U，U-A，C-G，G-C
3、过程：
起始→运输→延伸→终止→脱离
6、条件：
ATP、酶、
tRNA
氨基酸
肽链
核糖体
不成熟的
蛋白质
成熟蛋白质
高尔基体
内质网
9、遗传信息流动：
mRNA
蛋白质
7、翻译是一个很快速、高效的过程
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。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，运到各自“岗位”，盘区折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。
核糖体的移动方向？
由左到右（肽链长的翻译在前）
G
A
G
U
C
A
U
G
C
mRNA
转
录
A
G
A
G
T
C
T
G
C
T
C
C
C
A
G
A
G
T
DNA
翻
译
蛋白质
缬氨酸
组氨酸
精氨酸
DNA的遗传信息
转录
mRNA的遗传信息
翻译
蛋白质的氨基酸排列顺序
数量
6n
3n
n
8、蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系
　基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数
＝　　　6
　　：
　　3
　　　
：　　　
1
不考虑终止密码子
9、复制
、转录和翻译的比较
比较项目
复制
转录
翻译
场
所
模
板
酶
能
量
原
料
产
物
碱基配对
遗传信息传递方向
细胞核
细胞核
细胞质的核糖体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
解旋酶，DNA聚合酶等
解旋酶，DNA聚合酶等
多种酶
ATP
ATP
ATP
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
20种氨基酸
子代DNA
信使RNA
蛋白质
A-T
T-A
G-C
C-G
A-U
T-A
G-C
C-G
A-U
U-A
G-C
C-G
DNA
→
DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
1．DNA复制、转录、翻译分别形成[
]
A．DNA、RNA、蛋白质
B．RNA、DNA、多肽
C．RNA、DNA、核糖体
D．RNA、DNA、蛋白质
A
2、某DNA分子中S片段含有360个碱基，问由该片段所控制合成的多肽链中，氨基酸的种类最多有[
]
A.
120
B.
60
C.
360
D.
20
D
牛刀小试
3．若某肽链的第一个氨基酸的密码子为AUG，
那么控制这个氨基酸的DNA模板链上相应的
三个碱基的顺序应为[
]
A．UAC
B．TAC
C．ATG
D．AUG
B
D
4．一个转运RNA的3个碱基为CGA，此RNA
运载的氨基酸是
[
]
A．酪氨酸（UAC）
B．谷氨酸（GAG）
C．精氨酸（CGA）
D．丙氨酸（GCU）
5.关于遗传信息和遗传密码的下列叙述中，正确的是：（
）
A.遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，构成的碱基相同
B.遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，构成碱基相同
C.遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，构成的碱基不完全相同
D.
遗传信息和遗传密码都位于DNA上，构成碱基相同
c
6.已知某tRNA一端的三个碱基顺序是GAU，所转运的是亮氨酸，那么决定氨基酸的密码子是由下列哪个碱基序列转录而来的：（
）
A.GAT
B.GAU
C.CUA
D.CTA
Ａ
巩固练习：
１.一段信使RNA上有30个碱基，其中A和G共有12个，转录出该ｍRNA的一段DNA中的C和T的个数以及翻译合成一条多肽链时脱去的水分子数分别是：（
）
A.30个，10个
B.30个，9个
C.18个，9个
D.12个，10个
Ｂ
２.一条多肽链中有氨基酸1000个，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录成mRNA的DNA分子分别至少需要碱基：（
）
A.3000个和3000个
B.1000个和2000个
C.2000个和4000个
D.3000个和6000个
３.下列说法错误的是：（
）
A.一种转运RNA只能转运一种氨基酸
B.一种氨基酸可以含有多种密码子
C.一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运
D.一种氨基酸只能由一种RNA来转运
Ｄ
Ｄ