4.1基因指导蛋白质的合成课件2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2(共64张PPT)

(共64张PPT)
1.什么是基因？
2.遗传效应是指什么？
3.生物的不同性状是通过特定的蛋白质种类和功能来反映的。
基因是有遗传效应的DNA片段。基因是控制
生物性状的基本单位。
基因可以控制生物的性状，例如肥瘦高矮单双眼皮。
复习（1）
是生命活动的主要承担者。红细胞和肌肉细胞的主要成分都是蛋白质，但它们的功能很不相同，是因为两者的蛋白质的 不同。
复习（2）
蛋白质
结构
蛋白质是生物性状的体现者。
1.概念：基因通过控制蛋白质的合成来控制性状，这个过程就是基因的表达。
基因
蛋白质
控制
性状
表现
一、基因的表达
(细胞核)
(细胞质)
以RNA为媒介
为什么RNA适于作DNA的信使呢？
？
比较项目 DNA RNA
基本单位
五碳糖
含氮碱基
结构
主要存在部位
DNA,RNA 的主要区别
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A T C G
A U C G
多为双链结构
多为单链结构
细胞核
细胞质
★ RNA一般是____链，而且比 DNA 短，因此能够通过_______，从________转移到________中。
单
核孔
细胞核
细胞质
★RNA是由核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
★在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但U-A。
（二）RNA的种类：
1、信使RNA（mRNA）
由DNA转录而来，可以将DNA的遗传信息转录下来，传递到细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成
密码子
2、转运RNA（tRNA）
3、核糖体RNA（rRNA）
参与核糖体的构成
分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”相识别。
思考：DNA和RNA的判断方法？
方法一：根据五碳糖种类判断。若有核糖一定是RNA;若有脱氧核糖一定是DNA。
方法二：根据碱基种类判断。若含T，一定是DNA；
若含U，一定是RNA.（所以可以用放射性同位素标记T或U,可探知DNA或RNA，若生物大量利用T,则可认定为DNA正在复制；若生物大量利用U，可认定正在合成RNA）
方法三：根据碱基含量比例来判定。
若若嘌呤数不等于嘧啶数，肯定不是双链DNA。
基因控制蛋白质合成的过程，可分为两个步骤 ：
第一步是基因的遗传信息传递给RNA，此步可称为“转录”；
RNA
基因
转录
蛋白质
翻译
第二步RNA移入细胞质通过指导蛋白质合成来表达信息，此步可称为“翻译”。
细胞核
细胞质
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
阅读P63页思考
1.什么是转录？场所在哪里？
2.转录过程中的碱基互补配对原则是怎样的？
3.转录的模板、原料、酶分别是什么？
4.转录的结果是什么？
概念：
条件：
过程
（一）、遗传信息的转录：
在细胞核中，以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对的原则合成mRNA的过程。
核糖核苷酸
场所
模板
产物
模板、原料、能量、酶
由ATP提供
RNA聚合酶
T
C
A
T
G
A
T
T
A
A
G
T
A
C
T
A
A
T
DNA的平面结构图
①双链，含有A、G、C、T四种碱基
②碱基互补配对原则：A—T , C—G
步骤一：DNA解旋
A
G
T
A
C
T
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
DNA
原料：游离的核糖核苷酸
以DNA的一条链为模板合成RNA
的一条链
A
G
T
A
C
T
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
RNA
聚合酶
DNA
A
G
T
A
C
T
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
步骤2　游离的核糖核苷酸根据碱基互补配对原则和DNA分子中相应的脱氧核苷酸连接起来
A
G
T
A
C
T
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
步骤3　游离的核糖核苷酸一个个连接起来
A
G
T
A
C
T
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
A
G
T
A
C
T
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
U
U
A
A
G
T
A
C
T
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
A
A
G
T
A
C
T
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
A
U
A
G
T
A
C
T
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
A
U
A
A
G
T
A
C
T
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
A
U
A
U
A
G
T
A
C
T
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
A
U
A
U
C
A
G
T
A
C
T
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
A
U
A
U
C
合成1条mRNA(单链)
DNA
的一条链
A
G
T
A
C
T
A
A
T
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
细胞核
核孔
DNA
mRNA在细胞核中合成
步骤4 mRNA从模板链上脱落，之后通过核孔进入细胞质中。
a. DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露；
b. 核糖核苷酸与DNA的碱基互补配对：
A—U ; T—A； C—G； G—C
新合成的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA
分子上；
场所：
主要在细胞核
过程：
条件：
模板：DNA的一条链
酶： RNA聚合酶
原料：四种核糖核苷酸
能量： ATP
结果： 形成一条mRNA
小结—遗传信息的转录
d.合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。
遗传信息的传递方向：
DNA mRNA
思考:转录与DNA复制有什么异同点
复制 转录
解 旋 完全解旋 只解有遗传效应的片段
时间
场所
原料
模板
条件
配对原则
特点
产物
意义
有丝分裂间期和减数第一次分裂间期
生长发育过程
主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体
T—A、 G—C
A—U、 C—G
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录
两个双链DNA分子
一条单链mRNA
复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代
传递遗传信息，为翻译做准备
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
DNA的两条链
DNA中的一条链
模板、原料、ATP、酶
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
G C U U G G A G U G C G
练习1. 按照碱基配对原则，写出DNA上b链对应的a链的碱基序列以及以b链为模板转录形成mRNA碱基序列。
① CGAACTAGC
思考1.转录成的RNA的碱基序列与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？与该DNA的另一条链呢？
mRNA：形成的RNA是遗传信息的携带者，它转录了DNA的遗传信息，并把这些信息带到细胞质（核糖体）上，作为合成蛋白质的模板，因此成为信使RNA,即mRNA
思考2.同一个体的神经细胞和肌肉细胞内的DNA完全相同吗？RNA完全相同吗？为什么？
问题：
转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？（阅读教材 P64——67）
1、定义：
DNA(基因)
蛋白质
RNA
转录
翻译
2、实质：
将mRNA上的碱基顺序翻译为蛋白的氨基酸顺序。
（二）、遗传信息的翻译
在细胞质中,以mRNA为模板,合成
具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
（场所）
（模板）
（产物）
（原料）
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
20种
所以：
思考：
组成蛋白质的氨基酸：
信使RNA的碱基：
4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？
20种
4种
（1）如果1个碱基决定1种氨基酸，则
A、G、C、U分别决定1种，共4种
AA AG AC AU
GA GG GC GU
CA CG CC CU
UA UG UC UU
共有42=16种组合，可以决定16种氨基酸
1.1954年物理学家George Gamov根据在RNA中存在四种核苷酸，在蛋白质中存在二十种氨基酸的对应关系，做出如下数学推理:
（3）如果3个碱基决定1种氨基酸，则有43＝64种组合
科学家们推测，每3个碱基决定一个氨基酸
（2）如果2个碱基决定1种氨基酸，则
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
3、密码子
密码子：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
密码子表
遗传密码共多少个？
64个
数量
密码子表
起始密码子多少个？
2个 AUG GUG
数量
起始密码子能决定氨基酸吗？
密码子表
终止密码子多少个？
3个 UAA UGA UAG
数量
终止密码子能决定氨基酸吗？
密码子表
能决定氨基酸的密码子多少个？
数量
共能决定多少种氨基酸？
61个
20种
遗传密码的特性：
1、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。
2、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明生物是由共同的原始祖先进化而来的,彼此之间存在着亲缘关系.
3、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。“简并性”，即一种氨基酸可能有几个密码子.(但1个密码子只决定1个氨基酸)
信使RNA的密码子决定氨基酸，那么对应的氨基酸怎样找到它的位置？需要什么东西的帮助？蛋白质的生产机器又是什么？
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
tRNA——“搬运工”
游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线----核糖体”上？
A
C
U
天门冬酰氨
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
每种tRNA只能识别并转运
一种特定的氨基酸!
决定氨基酸的密码子有61种,
所以tRNA 有61种
密码子与反密码子
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天冬氨酸
一种tRNA只能携带一种氨基酸
一种氨基酸只能由一种tRNA携带
A
U
G
异亮氨酸
一种tRNA特异性的运载一种氨基酸
tRNA性质
多数的氨基酸可以被两种以上的tRNA运载
小飞守角制作
遗传信息 密码子 反密码子
位置
作用
种类
遗传信息、密码子、反密码子的对比
DNA
mRNA
tRNA
间接（根本）控制蛋白质中aa的排序
直接控制蛋白质中aa的排序
识别密码子
61种
共64种，编码aa的61种
多种多样
①核糖体有哪些组成成分？一个核糖体可同时结合 mＲNA 上几个密码子 氨基酸在核糖体内发生了什么反应
④是不是一个 mＲNA 只能结合一个核糖体 有何意义 这些核糖体合成的多肽链是否相同
思考：蛋白质如何合成？(阅读教材P66第2段以及图4-6)
②翻译从哪儿开始？何时被终止
⑤如何判断翻译的方向
③翻译的产物是什么？去向何处？
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬氨酸
核糖体
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬氨酸
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬氨酸
A
U
G
异亮氨酸
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬
氨酸
A
U
G
异亮氨酸
肽键
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬
氨酸
A
U
G
异亮氨酸
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬
氨酸
A
U
G
异亮氨酸
肽键
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
亮氨酸
A
C
U
天门冬
氨酸
A
U
G
异亮氨酸
U
C
A
U
G
A
U
U
A
A
A
U
A
C
U
A
U
G
亮氨酸
天门冬
氨酸
异亮氨酸
mRNA
tRNA
氨基酸
核糖体
4、翻译
（1）场所：
（2）条件：
（4）碱基配对：
（5）转录的产物：
模板：
原料：
能量：
酶：
模板：
原料：
能量：
模板：
原料：
酶：
能量：
模板：
原料：
细胞质（核糖体）
注意！！
mRNA
氨基酸
ATP
多种酶参与
G－C、C－G、U－A、A－U’
多肽链----蛋白质
转运工具：tRNA
小飞守角制作
（3）过程：
起始、延伸、中止
小飞守角制作
真核生物：
先转录（细胞核） 再翻译（细胞质）
原核生物
边转录边翻译（细胞质）
小飞守角制作
基因
蛋白质(反映性状)
(细胞核)
(细胞质)
信使RNA
①转录
②翻译
基因表达的过程包括：
①转录 ②翻译
总结：
遗传信息
（DNA碱基序列）
密码子
（mRNA的碱基序列）
特定的
氨基酸序列
决定
决定
转录、翻译与DNA复制的比较
场所 模板 原料 产物 遗传信息传递方向
DNA复制： DNA DNA
转录： DNA RNA
翻译： RNA 蛋白质
游离的脱
氧核苷酸
游离的核
糖核苷酸
游离的 氨基酸
DNA
mRNA
蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
亲代DNA的 每一条链
DNA的一条链（模板链）
mRNA
小结
RNA
基因
蛋白质
转录
翻译
细胞核
细胞质
细胞核
细胞核
细胞质
mRNA→蛋白质
蛋白质种氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系
1、如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该蛋白质合成的mRNA的碱基数目为 ，控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的碱基数目为 。
3n
6n
比例是_________
1∶3∶6
整体了解基因指导蛋白质的合成过程
DNA
mRNA
蛋白质
转录
翻译
脱氧核苷酸序列
决定
核糖核苷酸序列
决定
氨基酸序列
遗传信息
决定
遗传密码
决定
基因
表现出性状
在细胞核内进行转录
在细胞质中进行翻译
各单位换算关系：DNA中碱基个数：信使RNA中碱基个数：蛋白质中氨基酸个数=6：3：1