4.1基因指导蛋白质的合成教学课件-2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2(共33张PPT)

(共33张PPT)
基因指导蛋白质的合成
人教版高中一年级下学期生物学必修二
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第4章 基因的表达
第 1 节 基因指导蛋白质的合成
学习目标
（ 1) 基于科学史论证，概述 DNA 分子上的遗传信息是通过 RNA 指导蛋白质合成的，形成生命的信息观。
( 2) 通过比较 DNA 和 RNA 的结构，理解 RNA 适于作 DNA 的信使的原因，形成结构和功能观。
( 3) 通过设计实验证明RNA是遗传信使，培养学生的科学探究精神（4）通过观看模拟动画和阅读教材图文资料，概述遗传信息在转录过程中的传递规律，发展获取信息、归纳概括的科学思维，形成生命是物质、能量和信息的统一体的生命观念。
核糖体
DNA
蛋白质
问题探讨
信使
基因如何指导蛋白质合成？
DNA能不能出细胞核指导蛋白质的合成？
DNA是遗传物质；
细胞核控制细胞的遗传和代谢。
结论：
在DNA和蛋白质之间，有一种中间物质充当信使
核糖体
DNA
蛋白质
信使
谁充当的这一信使？
RNA
阅读课本P64第2段回答：
为什么RNA适合做DNA的信使？
RNA与DNA的结构相似，可以储存遗传信息；
RNA一般是单链，比DNA短，能够通过核孔到细胞质中。
RNA与DNA之间也遵循“碱基互补配对原则”
RNA适于做DNA的信使的条件：
结构与功能相适应
设计实验：
运用减法原理或加法原理，证明DNA指导蛋白质合成过程中RNA充当了信使。
说出实验思路并预期实验结果。
实验器材及材料：
蛋白质合成实验体系（内含蛋白质合成所需的物质和能量）、蛋白质合成检测仪器
小组合作
（3分钟后发言人汇报）
减法原理：
小组汇报
加法原理：
RNA酶
RNA
1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。
实验证据
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
碱基排序
氨基酸排序
DNA携带的遗传信息
碱基排序
转录
翻译
一
遗传信息的转录
1.场所：
2.模板：
3.原料：
4.能量：
5、酶：
6.原则：
7.产物：
真核生物：主要在细胞核，少数在线粒体和叶绿体。原核生物：主要在拟核。
DNA的一条链
4 种核糖核苷酸
ATP
阅读教材P63，回答：
遵循碱基互补配对原则
A— ; T— ; G— ; C—
U A C G
不仅有mRNA，还有rRNA和tRNA
RNA聚合酶
在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程
种类 mRNA tRNA rRNA
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
功能
结构
示意图
遗传信息传递的媒介
转运氨基酸的工具
组成核糖体
单链
单链，部分碱基配对形成三叶草型结构
单链
转录的产物
转录的过程
RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
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RNA分子上
第三步
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
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
G C T T G G A G T G C G
G C U U G G A G U G C G
跟踪检测一
二
遗传信息的翻译
概念：
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序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。
二、遗传信息的翻译
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
碱基排序
氨基酸排序
翻译
4种
21种
实质
如1个碱基决定1个氨基酸 　　　 决定4种氨基酸
如2个碱基决定1个氨基酸　 　　决定
如3个碱基决定1个氨基酸　 　 　碱基组合　　　　　　　　　　　
思考：mRNA上的4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸？
2、密码子：信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。
16种氨基酸
有64种
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
密码子（共64个）
起始密码子：
2种：AUG、GUG
终止密码子：
3种：UAA、UGA、
UAG,一般不编码氨基酸
能决定氨基酸的密码：
61个
密码子具有简并性
mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。有了“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。
游离在细胞质中的氨基酸，是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
tRNA：
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
3'
5'
(2)功能特点：
识别密码子，转运氨基酸。
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
第1步 mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
第2步 携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
第3步 甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。
图中M表示甲硫氨酸，H和W表示其他不同的氨基酸
3.翻译过程
二、遗传信息的翻译
第4步 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点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
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
2.翻译过程
二.遗传信息的翻译
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
翻译的概念：
1
翻译的场所：
2
翻译的模板：
3
翻译的原料：
4
翻译的条件：
5
翻译的碱基配对方式？
6
翻译的产物？
7
遗传信息传递的方向？
8
细胞质中的核糖体上
mRNA
21种氨基酸
模板、原料、能量、酶、tRNA等
A-U，U-A，G-C，C-G
多肽，经加工后成为成熟的蛋白质
RNA 蛋白质
二、遗传信息的翻译
多聚核糖体
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
核糖体移动方向
多聚核糖体上形成的多条肽链相同吗？
三
中心法则
1957年，克里克－－中心法则
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
弗朗西斯·克里克
三、中心法则
烟草花叶病毒
艾滋病病毒
中心法则的发展
RNA
RNA复制酶
RNA
RNA
逆转录酶
DNA
蛋白质是信息的表达产物
DNA、RNA是信息的载体
ATP为信息的流动提供能量
生命是物质、能量和信息的统一体
逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
复制
小结
1. 基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。
2. 密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指 （D）
A. 基因上3个相邻的碱基
B. DNA上3个相邻的碱基
C. tRNA上3个相邻的碱基
D. mRNA上3个相邻的碱基
跟踪检测二