2020-2021学年高一下学期生物人教版（2019）必修二4.1基因指导蛋白质的合成课件 （46张ppt）

(共46张PPT)
第四章第一节
基因指导蛋白质的合成
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾经轰动一时，影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想
科学家利用提取恐龙DNA复活了已经灭绝了的恐龙，从原理上分析，这是可行的吗？
肤色
眼皮单双
血型
基因
控制生物性状
DNA
蛋白质
体现者
指导合成
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
DNA主要存在于
中，蛋白质是在
中合成的。
思考：DNA携带的遗传信息怎么传递到细胞质中，细胞核中的基因如何指导细胞质中的蛋白质合成
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。
后来发现细胞中的确有这样的物质，它就是RNA
细胞核
细胞质
1.元素组成：
2.基本组成单位：
3.结构：
一、RNA的组成及种类
C、H、O、N、P
核糖核苷酸（核糖、磷酸、含氮碱基A、U、C、G）
RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中
信使RNA（mRNA）：遗传信息传递的媒介。
核糖体RNA（rRNA）：与蛋白质构成核糖体。
转运RNA（tRNA）：转运氨基酸的工具。
4.RNA的种类和功能
基本组成
单位
五碳糖
无机酸
碱
基
单双链
分子大小
核糖核苷酸
核
糖
磷
酸
核酸
项目
通常是单链结构
A、G、C、U
脱
氧
核
糖
脱氧核苷酸
磷
酸
A、G、C、T
通常是规则的
双螺旋结构
比较小
很大
5.DNA和RNA的比较
二、遗传信息的转录
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫做转录。
1.概念：
2.过程：
A
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
DNA
游离的核糖核苷酸
RNA
聚合酶
T
G
C
A
C
A
A
A
T
1.
DNA解旋，碱基暴露
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
2.
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
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
G
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
A
U
G
3.连接成mRNA。
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
A
U
G
U
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
A
U
G
U
U
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
A
U
G
U
U
A
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
A
U
G
U
U
A
U
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
A
U
G
U
U
A
U
C
RNA
聚合酶
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
A
U
G
U
U
A
U
C
形成
mRNA
链，
DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
mRNA
DNA
A
C
G
T
G
T
T
A
T
A
C
G
U
G
U
U
U
A
mRNA
T
G
C
A
C
A
A
A
T
细胞质
细胞核
核孔
DNA
A
C
G
U
G
U
U
U
A
mRNA
4.
mRNA释放，DNA双链恢复
2.过程总结：
d.合成mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复
a.DNA双链解开，碱基暴露出来
配对
b.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
解旋
c.新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
连接
释放
转录仅以一条链为模板；碱基互补配对中T被U代替，即A-T变成A-U；转录产生的RNA包括mRNA、rRNA和tRNA。
　　　　　　　　
1.概念：
2.场所：　　　　　　　　　　
3.基本条件：（1）模板：
（2）原料：
（3）能量：
（4）酶：
4.原则：
5.产物：
6.遗传信息流动：
转录小结
细胞核
DNA的一条链
四种游离的核糖核苷酸
ATP
碱基互补配对原则（A=U，G=C）
RNA
RNA聚合酶
DNA
RNA
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的过程
D
mRNA合成后，可以通过核孔进入细胞质
游离的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，这一过程叫做翻译
遗传信息的翻译
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
讨论：
DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有21种，4种碱基如何决定21种氨基酸？
41=4
42=16
43=64，足够有余
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21种氨基酸？
如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
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
经过不断的推测与实验得知：
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸
1个密码子
称为
密码子
密码子
密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
第1个字母
第2个字母
第3个字母
密码子
苯丙氨酸
U
U
U
UUU
？
精氨酸
A
G
U
AGU
1.密码子总数是
种；
2.有
种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时编码甲硫氨酸；
3.有
种终止密码子：UAA
UAG
UGA.正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。
一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由
不同的密码子决定。
64
2
3
1种或几种
密码子的特性：
1.专一性：一个密码子只决定一个特定的氨基酸
2.简并性：绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这一现象称作密码子的简并性。由于简并性，当密码子中有一个碱基发生改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸。
3.通用性：遗传密码在生物界几乎是通用的，说明生物由共同的祖先进化而来，彼此之间有着或远或近的亲缘关系
那么：
游离在细胞质中的氨基酸
怎样运送到
合成蛋白质的
“生产线”上去的
tRNA
搬运工
搬运到
称为
氨基酸的“搬运工”tRNA
1.tRNA呈__________；
2.一端为携带_______的部位；
3.另一端有3个碱基。
三叶草形
氨基酸
每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。
A
C
U
天冬氨酸
一共有多少种tRNA？
反密码子
与密码子相互配对，转运的氨基酸由配对的密码子决定
决定氨基酸的密码子有
种，
tRNA有
种。
氨基酸的“搬运工”tRNA
（1）每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸!
（2）一种氨基酸可以由___________tRNA来运输
一种或几种
翻译的过程
（1）结合
核糖体
mRNA与核糖体结合之后，开始进行翻译。
（2）读取、合成
U
A
U
甲
U
A
C
组
G
U
G
色
A
C
C
脱水缩合，形成-CO-NH-
精
半
半
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
脯
（2）读取、合成
甲
组
色
精
半
半
脯
多肽链
（3）加工
蛋白质
盘曲折叠
三、基因表达的计算
G
C
A
C
G
T
G
C
U
模板链
精氨酸
DNA
（基因）
mRNA
氨基酸
DNA
碱基数目
mRNA
碱基数目
氨基酸
数目
：
：
=
6
3
1
：
：
讨论：
根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？
1.数量关系：
一个mRNA分子结合______核糖体，可以同时合成______肽链。
2.目的意义：
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
3.方向：__________（根据多肽链的长度，长的翻译在前）
4.结果：合成的仅是________
看图说话：
多个
多条
从左向右
多肽链
C
B
D
回顾一下
基因是如何指导蛋白质的合成？
遗传信息的翻译
遗传信息的转录
产生带有遗传信息的mRNA
带有遗传信息的mRNA进入核糖体进行翻译
带有氨基酸的tRNA进入核糖体，氨基酸进行脱水缩合形成肽链