4.1 基因指导蛋白质合成 课件【新教材】人教版（2019）高一生物必修二(共35张PPT)

(共35张PPT)
第1节 基因指导蛋白质的合成
第四章 基因的表达
将水母的绿色荧光蛋白基因转入老鼠体内，老鼠在紫外线的照射下发绿色荧光，研究发现小鼠体内产生了绿色荧光蛋白
转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？
小鼠能发绿色荧光的直接原因是合成了绿色荧光蛋白，基因和蛋白质之间存在着怎样的关系？
思考一：位于细胞核的基因如何控制细胞质核糖体进行蛋白质的合成？
DNA(基因)
蛋白质
媒介？
一、沟通DNA和蛋白质之间的信使——RNA
1、RNA是由核糖核苷酸链接而成的长链
一、沟通DNA和蛋白质之间的信使——RNA
2、组成RNA的核糖核苷酸也含有四种碱基
脱氧核糖
DNA
胸腺嘧啶（T）
核糖
RNA
尿嘧啶（U）
磷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
3、RNA一般是单链而DNA一般是双链
4、DNA和RNA的主要区别
区别项
RNA
DNA
结构
磷酸
五碳糖
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
基本骨架
A、U、C、G
A、T、C、G
脱氧核糖-磷酸
核糖-磷酸
一般是双链
一般是单链
①它也是由基本单位——核苷酸连接而成，核苷酸也含有4种碱基，这些特点使得RNA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。
5、RNA可以做作DNA的信使的原因
RNA
信使RNA
(mRNA）
转运RNA
(tRNA）
核糖体RNA
(rRNA）
功能：传递遗传信息；蛋白质合成的模板
功能：识别并转运特定氨基酸
功能：组成核糖体
tRNA
mRNA
rRNA
还有没有具备其他功能的RNA,并说出其功能？
单链
单链，形似三叶草
单链
6、RNA的种类、结构及功能
1.概念
2.时间
3.场所
4.产物
在______中，通过 以___________为模板合成的，这一过程叫做转录。
细胞核
RNA聚合酶
DNA的一条链
个体生长发育的整个过程（几乎所有活细胞中）
主要在______中，线粒体、叶绿体（真核）
原核：拟核、质粒
细胞核
*实际上，DNA在哪里，转录就在哪里发生
三种RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
转录
5.过程（以mRNA的合成过程为例）：仔细阅读P65页
5.产物
三种RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
4.原料
模板
DNA的一条链
原料
能量
酶
4种游离的核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶
①解旋
第1步：DNA双链解开，_____暴露出来。当细胞合成某种蛋白质时， __________与编码这个蛋白质的一段_____结合，使得DNA双链解开，双链碱基得以暴露
碱基
RNA聚合酶
DNA
②配对
第2步：游离的 与 上的碱基________，在__________的作用下开始mRNA的合成；
核糖核苷酸
DNA模板链
RNA聚合酶
互补配对
③连接
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（_________的催化形成__________）
RNA聚合酶
磷酸二酯键
7.意义
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。
8.原则
碱基互补配对原则
U
C
G
A
9.特点
边______边_______。
解旋
转录
A-___ G-___ C-___ T-___
10.转录方向
RNA新链的延伸也是从 到 。
5’-端
3’-端
先合成再释放
转录方向
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、与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
转录与DNA复制都需要模板、都需要ATP提供能量、都遵循碱基互补配对原则等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
思考·讨论·遗传信息的转录过程
3、转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？
转录成的RNA的碱基序列与DNA模板链的碱基序列是互补配对的；
转录成的RNA的碱基序列与非模板链的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
mRNA合成后通过核孔进入细胞质中。
二、遗传信息的翻译过程
mRNA中携带着的遗传信息如何传递给蛋白质的？
mRNA的碱基序列携带着的遗传信息。蛋白质的基本组成单位是氨基酸
氨基酸
碱基
？
1、定义：
原料：
21种氨基酸
2、场所：
细胞质中的核糖体
模板：
转运工具：
mRNA
tRNA
在细胞质中，游离的各种氨基酸，以信使RNA（mRNA）为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 -----翻译。
（一）翻译
思考：mRNA的4种碱基如何决定组成蛋白质的21种氨基酸？
4、实质
mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
3、条件
产物：
蛋白质
1.定义：
1、密码子
密码子位于mRNA上
2.位置：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
3.识别：
从mRNA上5’-端翻译至3’-端
阅读P67页的密码子表回答下列问题
1、一共有多少个密码子？
2、终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少个？
3、真核生物的起始密码子是哪一个？
共64种密码子，
一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸
特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种。特殊情况下62种。
1、一共有多少个密码子？
2、终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少个？
真核生物只有1种—____，编码_________；
原核生物可以有2种—_____（编码_________）和____（编码_________，如果该密码子不作为起始密码子时，其编码_________）
AUG
甲硫氨酸
AUG
甲硫氨酸
甲硫氨酸
缬氨酸
GUG
3、真核生物的起始密码子是哪一个？
1、你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
（1）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；（2）密码子的使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
P67页：思考与讨论
A
C
G
A
U
U
G
A
U
C
G
A
C
G
A
正常mRNA
G
C
G
A
U
U
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、氨基酸的搬运工——tRNA
5’
3’
经过折叠，tRNA呈______形；
一端是携带氨基酸的部位，游离的基团为_____，是此单链RNA的____ _；
一端有3个相邻的碱基，可以与_____上的______互补配对，叫做________；
三叶草
-OH
3’-端
mRNA
密码子
反密码子
反密码子：tRNA一端可以与mRNA上的密码子碱基互补配对的3个碱基
3、翻译过程
第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入位点1。
第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入位点2。
第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点2的tRNA上。
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, 一个新的携带氨基酸的tRNA 进入位点2，继续肽链的合成
6、肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
5、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
在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常，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大量的蛋白质）。
提出者：
内容：
遗传信息可以从____流向____，即___ _____；也可以从_ __流向_ __，进而流向_____ _，即______________ _____。
克里克
1、中心法则的提出
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA
DNA
DNA的复制
DNA
RNA
蛋白质
遗传信息的转录和翻译
1、1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，RNA复制酶能对RNA进行复制。
RNA RNA
RNA复制酶
2、中心法则的发展
2、1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
RNA DNA
逆转录酶
少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从___流向___（即___________）以及从__ _流向_ __（即________）；
RNA
RNA
RNA的复制
RNA
DNA
逆转录
逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
3、完整的中心法则图示
揭示了在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息表达的产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见：
生命是 、 和 的统一体。
物质
信息
4、中心法则的意义
能量
当堂检测
1.下列关于RNA分子的叙述,正确的是（ ）
A.线粒体中含有mRNA、tRNA和rRNA
B.ATP中的“A”在RNA分子中不存在
C.RNA分子中不含氢键,有的RNA具有催化功能
D.RNA可以在细胞内运输某种物质,还可以作为
细菌的遗传物质
A
9.在蛋白质合成过程中,少量的mRNA分子就可以指导迅速合成出大量的蛋白质。其主要原因是（ ）
A.一种氨基酸可能由多种密码子来决定
B.一种氨基酸可以由多种tRNA携带到核糖体中
C.一个核糖体可同时与多条mRNA结合,同时进行 多条肽链的合成
D.一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同 时进行多条肽链的合成
D
10.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有20个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱 基个数、合成这段多肽最多所需要的氨基酸的种类数及转录此mRNA的基因至少含有的碱基数依次为（ ）
A.60 21 120 B.63 20 126
C.63 21 126 D.60 20 60
C