(共24张PPT)
4.1
基因指导蛋白质的合成
人教版(2019)必修2 遗传与进化/第4章/第1节
1.通过情境分析，概述遗传信息的转录和翻译。
2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
学习目标
电影《侏罗纪公园》精彩片段
情境导入
恐龙曾经是地球上的霸主，统治地球大约8000万年，恐龙的种类很多，体型和习性差异也大，其中最大的易碎双腔龙体长可能超过50米，体重达120吨，最小的恐龙近鸟龙与家养的鸡大小差不多，体长在35厘米以下。就食性来说，有温顺的草食者和凶暴的肉食者，还有荤素都吃的杂食性恐龙，恐龙在6500万年前白垩纪末突然全部消失，成为地球生物进化史上的一个谜，这个谜至今仍无人能解。美国科幻电影《侏罗纪公园》中虚构了这样的情景，科学家利用提取的恐龙DNA还原出了各种各样的恐龙，从原理上分析，利用已经灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？
DNA上储存着生物的遗传信息，但是从DNA到生物体，要经过复杂的表达调控机制，
所以仅利用DNA使恐龙复活是很难的。
基因指导蛋白质的合成
基因如何知道蛋白质的合成？我们知道，基因是由遗传效应的DNA片段，DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质是在细胞质中合成的。那么，DNA携带的遗传信息时怎样传递到细胞质中的呢？当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？
寻找证据
20世纪60年代，科学家对“遗传信息如何从DNA传递到蛋白质”这一问题展开了广泛而深入的研究。1961年，南非生物学家布伦纳法国生物学家雅各布和美国遗传学家梅瑟生经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，裂解细菌离心并分离出RNA与核糖体，分离出的RNA含有14C标记，他们把分离得到的RNA分子分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA可与噬菌体的DNA形成DNA-RNA双链杂交分子，不能与细菌的DNA结台。
细菌中新形成的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA形成杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明了什么？
说明新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。
一、遗传信息的转录
通过上述的实验，使人们对DNA和蛋白质之间，还有一种物质充当
信使的猜测得到证实。
为什么RNA适合作DNA的信使呢？
课堂活动：列表比较DNA和RNA
1.比较DNA和RNA
项目 DNA RNA
组成元素 基本单位
化学组成
结构
C、H、O、N、P
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
磷酸
脱氧核糖
A T C G
磷酸
核糖
A U C G
规则的双螺旋结构
单链结构
总结：为什么RNA适于作DNA的信使
1.RNA是另一类核酸，它的分子结构与DNA很相似，RNA上的核苷酸可以储存遗传信息.
2.RNA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.
2.三种RNA
3.转录过程
转录总结
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
碱基互补配对：
细胞核
四种核糖核苷酸
DNA的一条链
mRNA
ATP、酶
G－C、C－G、T－A、A－U
遗传信息流动：
DNA mRNA
概念：
以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程
比较：DNA复制和转录
对比项目 复制 转录
场所
模板
原料
产物
遵循原则
细胞核
两条母链
脱氧核苷酸
DNA分子(2个，相同)
碱基互补配对
细胞核
一条母链
核糖核苷酸
mRNA(1个)
碱基互补配对
二、遗传信息的翻译
mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中后，如何指导核糖体合成相应的蛋白质呢？
建构概念
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
4种
21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21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
1.
密
码
子
1.密码子
①从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
②几乎所有生物体都共用一套密码子，根据这一事实，你能想到什么？
从增强密码子容错性的角度来解释，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;也可以从密码子的使用频率来考虑，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。
可能生命有共同的起源或生命的本质是相同的。
2.翻译的过程
翻译总结
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
细胞质（核糖体）
mRNA
蛋白质
氨基酸
ATP、酶
、转运RNA(tRNA)
碱基互补配对：
G－C、C－G、U－A、A－U
遗传信息流动：
mRNA 蛋白质
概念：
以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
3.列表比较转录和翻译
主要是细胞核
细胞质的核糖体
DNA的一条链
mRNA
4种核糖核苷酸
21种氨基酸
ATP,DNA解旋酶RNA聚合酶等
ATP,酶,tRNA
碱基配对
模板
原料
产物
场所
遗传信息传递
转录
翻译
条件
mRNA
蛋白质
A-U,T-A,C-G,G-C
A-U,U-A,C-G,G-C
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
转录和翻译的视频
三、中心法则
1957年，克里克提出了遗传信息流---中心法则：遗传信息可以从DNA流向RNA，即DNA的自我复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质即转录和翻译。请跟进以上信息，画出中心法则的图解。
DNA
复制
翻译
转录
遗传信息流是单向的吗？
1.流行性感冒等RNA病毒，在感染人体后，它们的RNA能够自我复制并以自身为模板指导蛋白质的合成。
2.劳斯肉瘤病毒等RNA病毒，能以自身RNA为模板，反向合成一段DNA，再以这段DNA模板，互补合成病毒RNA。
3.朊病毒是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的具有感染性的因子。朊病毒与正常蛋白质接触后能改变其折叠状态，将其变为朊病毒。朊病毒能引起羊瘙痒症、疯牛病。
根据以上事实，尝试对克里克提出的中心法则进行补充。
中心法则及其补充
DNA
复制
翻译
转录
逆转录
RNA复制
四、及时巩固
1.关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是（ ） A．一种tRNA可以携带多种氨基酸 B．DNA聚合酶是在细胞核中合成的 C．反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基 D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
D
2.已知一个蛋白质由2条多肽链组成，含肽键共有198个。该蛋白质分子的模板mRNA中有A和G共200个，则转录成该mRNA的DNA分子中，最少应有C和T共多少个（ ）A．800 B．400 C．200 D．600
D
