高中生物学人教版）必修2 4.1 基因指导蛋白质的合成课件(共41张PPT)

(共41张PPT)
生物学
必修Ⅱ
基因指导
蛋白质的合成
问题探讨
讨论：
从原理上分析，利用已经灭绝生物的DNA，真的能够使他们复活吗？
如果要复活恐龙，主要需要解决什么问题？
科学家利用凝结在琥珀中的史前蚊子体内的恐龙血液提取出恐龙的遗传基因，加以修补和培育繁殖，竟然将已绝迹6500万年的史前庞然大物复生。
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需要的全部遗传信息。但是，从遗传信息（DNA）到遗传性状（蛋白质）的生物体，需要复杂的过程，因此复活恐龙很难做到。
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
1、DNA主要存在于细胞的什么部位？
2、生物的性状或生命的主要功能由什么物质承担？
3、蛋白质的合成在细胞的什么部位？
4、DNA能不能到细胞质中去直接指导蛋白质的合成？
DNA与蛋白质之间有没有这样的信使呢？
DNA主要位于细胞核
蛋白质
细胞质中核糖体
RNA（mRNA）
指导
不能
rna ——核糖核酸
1）基本组成单位：
2）空间结构特点：
核糖
碱基
磷酸
A
G
C
U
核糖核苷酸
单链——结构决定功能
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
脱氧核糖2’C少1个O
核糖
磷酸
磷酸
DNA与RNA分子的比较
为什么rna适合做dna的信使呢？
2. RNA是由基本单位-----核糖核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。
1. RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
3. RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。
信使RNA(mRNA)：
遗传信息传递的媒介。
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。
RNA的种类
DNA是如何把遗传信息传给mRNA的？
科学家通过研究发现：
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transcription.
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程（以基因为单位转录）。
概念
场所
模板
原料
条件
细胞核（叶绿体、线粒体、拟核）
DNA分子的一条链
四种游离的核糖核苷酸
模板、原料、能量（ATP）、酶（ RNA 聚合酶）
4、转录
三种RNA（mRNA rRNA tRNA)。（DNA上的遗传信息传递给了mRNA 。
结果
特点
单链转录 边解旋边转录
特定的碱基互补配对方式：
4、转录
DNA: A T C G
RNA: U A G C
观看视频了解过程
以mRNA的合成为例：
当细胞开始合成某种蛋白质时，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基得以暴露。细胞中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，依次连接，然后形成一个mRNA分子。
过程：
解旋——配对——连接——释放
（1）DNA的两条链都能转录吗？
（2）DNA链完全解开吗？
2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离的脱氧核苷酸为原料；转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苷酸为原料。
1.转录与DNA复制有那么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。
碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
思考 讨论
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？
转录时，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此，转录出的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA碱基与DNA另一条链（非模板链）的碱基序列的区别在于RNA链上碱基U的位置，对于在非模板链上的碱基是T。
思考 讨论
1 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
2 一个DNA 分子转录出多少种多少个mRNA ( )
A一 种一个 B一 种多个
C多种多个
D
C
p63章引言
将苏云金杆菌抗虫蛋白基因转入普通棉花，培育出的棉花会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白质！
该基因表达的第一步是什么？在哪里进行？合成了什么物质？该物质的作用是什么？这样的植株就具有抗虫的功能了吗？
遗传信息的翻译
RNA是怎样把DNA的遗传信息翻译成蛋白质的？
mRNA通过核孔进入细胞质中。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，叫做翻译translation.
翻译的实质
翻译的实质：将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
类比：查询英汉词典翻译英文论文。
旁栏思考：转运RNA和核糖体RNA也是RNA，他们会翻译成蛋白质吗？
tRNA和rRNA参与蛋白质的合成
但本身不会被翻译为蛋白质
碱基与氨基酸之间的对应关系
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。这4种碱基是怎样决定蛋白质的21种氨基酸的？
如果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？
42=16
43=64
4
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。
正常情况下，UGA是终止密码子，但特殊情况也可以编码Sec。
在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
思考讨论：通用性、简并性。
64种密码子。
62种密码子决定21种氨基酸：一个密码子决定一个特定的氨基酸；有的氨基酸可能有一个以上的密码子。
2种为起始密码子( AUG甲硫氨酸; GUG缬氨酸、甲硫氨酸 )。
3种终止密码子 ( UAA; UAG; UGA 硒代半胱氨酸)
密码子的特点
密码子的特点：
简并性：绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称为密码子的简并。
通用性：几乎所有的生物体都共用上述密码子。
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、几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？
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，在一定程度上保证了遗传性状的稳定性；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。
说明当今生物可能有着共同的起源。
思考 讨论
合成蛋白质的搬运工
——trna
每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸。
tRNA比mRNA小得多，经过折叠，像三叶草的叶形。
tRNA的3’端结合、携带氨基酸，另一端有3个相邻的碱基。这三个碱基可以和mRNA上的密码子互补配对，叫做反密码子。
密码子在mRNA上
反密码子在tRNA上
观看视频，了解过程。
1.翻译的场所：
2.翻译时的模板：
3.翻译其他参与者：
4.翻译的产物:
核糖体
mRNA
游离的氨基酸，酶，ATP，tRNA
肽链
肽链合成后就具有目标蛋白质的功能了吗？
结构决定功能——盘曲、折叠成具有特定空间结构的蛋白质分子。
翻译的基本过程
思考：细胞如何快速合成大量承担
生命活动的蛋白质？
快速高效的过程；
1个mRNA分子可以相继结合多个核糖体；
同时进行多条肽链合成。
图中：从左往右合成。
中心法则图解
遗传信息的传递规律（流动方向）。
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
克里克(1957)：
遗传信息可以从DNA流向DNA——复制；
也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质——转录和翻译。
中心法则
1.1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
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。
这些资料是否推翻了克里克的中心法则？
中心法则的发展
科学概念是不断发展更新的
小结
遗传信息的转录过程：DNA的遗传信息怎么传给mRNA的？为什么RNA适合做信使？转录和DNA复制的异同？
遗传信息的翻译：mRNA的碱基序列如何决定氨基酸的遗传序列？mRNA碱基和氨基酸的对应关系？氨基酸怎么被运送到合成位置的？tRNA转运的aa在核糖体上发生了什么？
中心法则的内容和拓展
遗传密码的破译
真核生物DNA复制、转录和翻译的比较
项目 DNA复制 转录 翻译
时间 细胞分裂前的间期 生长发育的整个过程中
场所 主要在细胞核中，部分在线粒体和叶绿体中 主要在细胞核中，部分在线粒体和叶绿体中 细胞质中的核糖体上
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
课堂小结
项目 DNA复制 转录 翻译
条件 特定的酶和ATP等
模板 去向 分别进入两个子代DNA分子中 模板链与非模板链重新组成双螺旋结构 分解成单个核糖核苷酸
特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一个mRNA上可结合多个核糖体
产物 两个双链DNA分子 RNA 肽链
意义 复制遗传信息，传递遗传信息 表达遗传信息，使生物体表现出各种性状
真核生物DNA复制、转录和翻译的比较
课堂小结
A—C—U—G—G—A—U—C—U
mRNA：
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
肽链：
DNA：
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
（假设以B链为模板进行转录）
A链
B链
转录
翻译
基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系
基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 ＝
6∶3∶1
思考 讨论
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
巩固练习
2、已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该
　 A.分析碱基类型，确定碱基比率
　 B.分析碱基类型，分析核糖类型
　 C.分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型
　 D.分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型
A
巩固练习
3． 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是
A．198个 B．199个
C．200个 D．201个
B
巩固练习
作业
完成课后、本章教材练习题。
掌握基因的转录和翻译的过程。
掌握中心法则的概念和模式图画法。
认真阅读P70遗传密码的破译相关内容。了解其实验设计思路。