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必修2(共79张PPT)

(共79张PPT)
第四章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
人教版必修1
基因的表达
-----（转录与翻译）
问题一：在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？
问题二：如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？
电影《侏罗纪公园》中恐龙复活的场景
蛋白质是生命活动的______者和_____者
性状的形成离不开________(特别是酶)的作用
______控制生物体的性状
基因_________蛋白质_______来_____性状！
体现
承担
蛋白质
基因
通过指导
的合成
控制
肤色
眼皮单双
血型
基因
有遗传效应的DNA片段
控制生物性状
在染色体上呈线性排列
基因控制生物性状
指导
合成
蛋白质
体现者
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，这一过程叫基因的表达。（笔记）
问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？
基因控制生物性状
指导
合成
蛋白质
体现者
1.DNA主要存在哪里？
2.蛋白质在哪里合成？两者之间如何联系呢？
DNA
蛋白质合成
（细胞核）
（细胞质）
核孔
RNA
？
？
为什么RNA适于作DNA的信使？
一、遗传信息的转录
1.比较RNA与DNA结构的不同
(1)当生物体中只有RNA时，它是遗传物质；
(2)当细胞中含有DNA时，RNA主要是负责DNA遗传信息的转录和翻译。
脱氧核糖
核糖
DNA RNA
基本单位
五碳糖
含N碱基
单双链
分子大小　
脱氧核苷酸
脱氧核糖
A、T、G、C
双链
核糖核苷酸
核糖
A、U、G、C
单链
很大
比较小
2.比较RNA与DNA组成的不同
为什么RNA适于做DNA的信使呢？
1.RNA是由基本单位—核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
2.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”。 因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
　构成人体的核酸有两种，构成人体核酸的基本单位－核苷酸有（　 ）
　 A.2种 　B.4种 　C.5种 　D.8种
D
DNA的遗传信息是怎样传给RNA的呢？
3、RNA的化学组成、空间结构及种类：
（1）基本单位：
核糖核苷酸
（2）分子组成：
核糖+磷酸+
（3）空间结构：
单链结构
（4）种类：
mRNA——作为DNA的信使，蛋白质合成的模板
tRNA——转运氨基酸
rRNA——核糖体的组成成分
碱基（A U C G）
作为某些病毒的遗传物质
催化作用的酶
（5）作用：
① mRNA（信使RNA）
4. RNA的种类
单链结构，将基因的遗传信息传递到蛋白质上
③ rRNA （核糖体RNA ）
单链结构，核糖体的组成成分。
笔记
作为DNA的信使，将DNA的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。
三叶草结构，氨基酸的运载工具。
（一种转运RNA只能识别和转运一种氨基酸）
② tRNA （转运RNA）
二、遗传信息的转录过程
DNA上的遗传信息怎样传递到RNA上呢？
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RNA的过程，叫做转录。
第一步：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露
第一步：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露
T
C
A
T
G
T
T
T
A
DNA的平面结构图
第一步：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
C
U
G
A
C
G
G
U
U
DNA链
游离的核糖核苷酸
以DNA的一条链为模板合成RNA
第二步：游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合
DNA与RNA的碱基互补配对：A— C— T—
U
G
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
T
A
C
A
A
A
T
U
U
第三步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA上
DNA链
RNA聚合酶：将核糖核苷酸连接，形成磷酸二酯键
RNA 聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
DNA链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
DNA链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
U
U
A
DNA链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
DNA链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
DNA链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
DNA链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
DNA链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
DNA链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
U
U
A
U
U
A
U
C
mRNA
第四步：合成的mRNA从DNA上释放。
而后，DNA双链恢复
DNA链
通过转录DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
A
G
T
A
C
A
A
A
T
U
C
A
U
G
U
U
A
mRNA
核孔
DNA
mRNA在细胞核中合成
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
U
C
A
U
G
U
U
U
A
mRNA
细胞质
细胞核
mRNA通过核孔进入细胞质
（1）转录的定义：　
　　　　　　　
（2）转录的场所：　　　　　　　　　　
（3）转录的模板：
（4）转录的原料：
（5）转录的条件：
（6）转录时的碱基配对:
（7）转录的结果：
（8）遗传信息流动：
在细胞核中以DNA的一条链为模板,按碱基互补配对原则原则，合成mRNA的过程
真核生物在细胞核，原核生物在拟核
DNA的一条链
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶和ATP、模板、原料
碱基互补配对原则
形成mRNA
（A=U，G=C）
(A、G、C、U）
1、遗传信息的转录
DNA　　 mRNA
1.对于下图，相关说法正确的是(　　)
DNA…A—T—G—C—…
　　　　　　　　　 |　 |　 |　 |
RNA…U—A—C—G—…
①表示DNA复制过程　②表示转录过程　
③共有5种碱基　 ④共有8种核苷酸　
⑤共有5种核苷酸　 ⑥A代表同一种核苷酸
A.①②③ B.④⑤⑥
C.②③④ D.①③⑤
2、转录的过程
四步：解旋、配对、连接、释放
3、转录与复制的区别
复制 转录
时间
场所
原料
模板
条件
配对原则
特点
产物
遗传信息的传递
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
DNA→DNA
DNA→mRNA
1.DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同，碱基和磷酸种类均相同(　　)
2.RNA主要有三种，主要分布于细胞质中(　　)
3.转录的模板是DNA解旋后的每一条链，产物是RNA(　　)
4.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上(　　)
5.翻译过程中核糖体沿mRNA移动(　　)
6.一条mRNA只能与一个核糖体结合(　　)
判断题
×
√
×
√
√
×
1.下列有关DNA和RNA的叙述，错误的是(　　)
A.RNA中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖
B.DNA和RNA都可以分布于真核生物的细胞核和细胞质中
C.RNA中不含氢键，DNA中含有氢键
D.RNA和DNA都可以作为遗传物质
选择题
C
2.与DNA相比，RNA所特有的成分是 （ ）
A. 脱氧核糖和鸟嘌呤 B. 核糖和尿嘧啶
C. 脱氧核糖和胸腺嘧啶 D. 核糖和胸腺嘧啶
B
3.下列除哪项外，都是RNA适合作DNA信使的原因(　　)
A.RNA与DNA分子具有相似的结构
B.RNA可以储存遗传信息
C.RNA与DNA具有相同的元素组成
D.RNA分子较小，可将信息从细胞核转移到细胞质
C
4.下列对转录的描述正确的是(　　)
A.转录过程中模板链上的尿嘧啶和腺嘌呤配对
B.DNA→mRNA过程属于转录，DNA→rRNA过程不属于转录
C.细胞中的一个基因可能转录出多个相同的RNA
D.转录的产物都会在核糖体中翻译出蛋白质
C
5.下列关于细胞中转录的叙述，错误的是(　　)
A.转录是以DNA的一条链为模板进行的
B.RNA聚合酶催化脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成
C.同一个细胞内不同种类的RNA可以同时合成
D.转录出的RNA链与非模板链相应区域碱基序列的差异是将T换成U
B
基因的表达
-----（转录与翻译）
经过转录，DNA中的遗传信息传递给了mRNA， mRNA 再经过必要的加工后从核孔进入细胞质。
那么，遗传信息是如何从进一步指导蛋白质的合成的呢？
mRNA是怎样把遗传信息传递给蛋白质的呢？
一、遗传信息的翻译
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的过程。
mRNA的碱基序列 蛋白质中氨基酸的序列
翻译的实质？
笔记
① 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
种
4种
20种
讨论：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够
决定20种不同的氨基酸？
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
2、如果2个碱基决定1种氨基酸，则
AA AG AC AU
GA GG GC GU
CA CG CC CU
UA UG UC UU
第1个碱基
第2个碱基
A
G
C
U
A
G
C
U
共有16种组合，可以决定16种氨基酸
不行
不行
3、如果3个碱基决定1种氨基酸，则
64 = 43
共有64种组合。
有余
概念：
特点：
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基
一种氨基酸可以有多个密码子
U
C
A
U
G
U
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
② 密码子
第一个字母 第二个字母 第三个字母
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终 止 终 止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 （起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 （起始） 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
20种氨基酸的密码子表
第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子
苯丙氨酸 U U U UUU
？
精氨酸 C G G CGG
一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由 不同的密码子决定。
1种或几种
1、有的氨基酸只有一个密码子。如：色氨酸
2、有的氨基酸有多个密码子，叫密码的简并。
如：亮氨酸
第一个字母 第二个字母 第三个字母
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终 止 终 止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 （起始） 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 （起始） 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
20种氨基酸的密码子表
3、有二个起始密码子：AUG 、 GUG（记下）
作用：起始翻译，翻译从起始密码子翻译；
本身可以翻译为氨基酸。
4、有三个终止密码子： UAA; UAG; UGA 不能决定任何氨基酸，是蛋白质合成的终止密码子。
A、 2个起始密码：
3个终止密码：
B、能决定氨基酸的密码子有 个，
共决定 种氨基酸。
C、一个密码子对应 个氨基酸，
一种氨基酸可有 个密码子与之对应。
② 密码子
共 个：
64
61
20
一
多
AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸）
UAA、UAG、UGA，
不编码氨基酸，只是终止信号。
笔记
遗传密码的特性：
Ⅰ通用性：
地球上几乎所有的生物共用一套密码子表
Ⅱ简并性：
一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。
作用：
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。
笔记
U
C
A
U
G
U
U
U
A
mRNA
亮氨酸
缬氨酸
异亮氨酸
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”上的呢？
转运RNA(tRNA)
概念：tRNA顶端三个相邻的碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。
种类：由于决定氨基酸的密码子只有61个，所以tRNA只有61种。
③反密码子
A
C
U
天冬
酰氨
反密码子
A
U
G
异亮
氨酸
反密码子
转运RNA(tRNA)：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。
特点：1种tRNA只能识别一种密码子，只能识别并转运1种氨基酸(密码子与反密码子配对）
转运RNA(tRNA)
？
甲硫氨酸
C
U
A
反密码子
A
U
G
G
A
U
A
U
C
mRNA
A
C
U
天冬氨酸
第一步：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
C
U
A
A
U
G
C
A
C
U
G
G
mRNA
甲硫氨酸
位点1
位点2
4、翻译的过程
第二步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
C
U
A
G
G
U
组氨酸
甲硫氨酸
A
U
G
C
A
C
U
G
G
mRNA
位点1
位点2
第三步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上
C
U
A
G
G
U
组氨酸
甲硫氨酸
A
U
G
C
A
C
U
G
G
mRNA
位点1
位点2
第四步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点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。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码
C
U
A
G
G
U
组氨酸
甲硫氨酸
A
U
G
C
A
C
U
G
G
mRNA
位点2
C
A
C
色氨酸
位点1
U
G
C
A
G
C
精氨酸
翻译小结：
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
细胞质（核糖体）
mRNA
多肽链或蛋白质
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
密码子与反密码子配对
翻译特点：
一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链
思考回答:
1、说出遗传信息、密码子和反密码子的区别。
2、已知一段mRNA的碱基序列是AUG GAA GCA UGU CCG AGC AAG CCG ,写出它对应的氨基酸序列。
遗传信息是指DNA中碱基对的排列顺序。
密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
反密码子是指tRNA顶端三个相邻的碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。
甲硫氨酸----谷氨酸----丙氨酸----半胱氨酸----脯氨酸----丝氨酸----赖氨酸----脯氨酸
跟踪训练2、根据密码子表填表
DNA双链 C A
G
mRNA A
tRNA G A G
氨基酸 丙氨酸
U
C
G
T
G
C
A
C
C
C
G
C
C
U
T
G
半胱氨酸
G
DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系
结论:
C
G
T
G
C
A
C
A
T
G
C
A
C
T
G
G
T
A
DNA
谷氨酸
组氨酸
精氨酸
氨基酸
C
G
U
G
G
A
C
A
U
mRNA
G
C
A
C
U
G
G
U
A
tRNA
遗传信息
密码子
反密码子
氨基酸序列
基因的碱基
信使RNA的碱基
氨基酸 =
6
3
1
信息链
小结
复制 转录 翻译
时间
场所
模板
原料
酶
产物
有丝间期，
MⅠ前间期
个体生长发育的整个过程
主要在细胞核
主要在细胞核
细胞质的核糖体
DNA的两条单链
DNA的一条链
mRNA
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
解旋酶，
DNA聚合酶
RNA聚合酶
2个双链DNA
mRNA
多肽链
转录、翻译与DNA复制的比较
小结
RNA
基因
蛋白质
转录
翻译
细胞核
细胞质
复制 转录 翻译
特点
碱基 配对
信息 传递
意义
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
一个mRNA分子上
可结合多个核糖体，
同时合成多条肽链
G－C、C－G、T－A、A－T
G－C、C－G、T－A、A－U
G－C、C－G、
U－A、A－U
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
使遗传信息从亲代传给子代
使遗传信息从DNA传递到RNA
表达遗传信息，使生物表现出各种性状
1.下列过程中，不出现碱基互补配对的是 ( )
A、DNA 分子的复制
B、以 DNA为模板合成mRNA
C、以 mRNA 为模板合成蛋白质
D、RNA 通过核孔转移到细胞质中
D
2.在蛋白质合成的过程中，决定蛋白质种类的是 （ ）
A、核苷酸 B、信使RNA
C、核糖体 D、转运RNA
B
3.下列哪一项不可能是遗传密码（ ）
A、ATC B、UUC
C、CAG D、GGC
A
4.一条多肽链中有1 500个氨基酸，那么在合成过程中，所用模板和信使RNA的分子组成依次至少需要核苷酸（ ）
A．4 500个，9 000个 B．3 000个，1 500个
C．4 500个，4 500个 D．9 000个，4 500个
D
5.如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程
(AA代表氨基酸)，下列叙述正确的是(　　)
A．能给该过程提供遗传信息的只能是DNA
B．该过程合成的产物一定是酶或激素
C．有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应
D．该过程有水产生
D
6.已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下：
A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U，此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为(　　)
A．20个 B．15个 C．16个 D．18个
C
7.如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化，Y表示某种功能的酶，请据图分析下面有关叙述错误的是(　　)
A.Y为RNA聚合酶
B.该图中最多含5种碱基、8种核苷酸
C.过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行
D.b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C
C
2.如图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列叙述中正确的是(　　)
A.图中表示4条多肽链正在合成
B.转录结束后，翻译才开始
C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
D.一个基因在短时间内可表达出多条多肽链
D
1.对于下图，相关说法正确的是(　　)
DNA…A—T—G—C—…
　　　　　　　　 |　 |　 |　 |
RNA…U—A—C—G—…
①表示DNA复制过程　②表示转录过程　
③共有5种碱基　 ④共有8种核苷酸　
⑤共有5种核苷酸　 ⑥A代表同一种核苷酸
A.①②③ B.④⑤⑥
C.②③④ D.①③⑤
C
52页
2.关于RNA和DNA的区别，下列说法错误的是(　　)
A.DNA是规则的双螺旋结构，而RNA一般是单链
B.DNA中的五碳糖是核糖，RNA中的五碳糖是脱氧核糖
C.DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U
D.DNA中的嘧啶和嘌呤相等，但RNA中不一定
B
52页
3.如图表示转录过程，下列叙述正确的是(　　)
A.①为DNA聚合酶，②为模板链
B.③④间以氢键相连，⑤⑥间以磷酸二酯键相连
C.转录过程以4种碱基为原料，产物是mRNA
D.原核细胞中转录发生在拟核区，真核细胞中转录则只发生在细胞核
B
52页
4.关于密码子和反密码子的叙述，正确的是(　　)
A.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上
B.密码子位于tRNA上，反密码子位于mRNA上
C.密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上
D.密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上
A
52页
5.下列关于翻译的叙述，正确的是(　　)
A.tRNA上的核苷酸序列并非由mRNA决定
B.翻译时需要的原料包括了氨基酸和核糖核苷酸
C.多个核糖体可以结合到一个mRNA的不同部位并开始翻译
D.翻译过程中遗传信息的传递方向可记为：RNA→氨基酸
A
52页