生物人教版（2019）必修2 4.1基因指导蛋白质的合成（共48张ppt）

(共48张PPT)
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
第一课时
学习目标与任务
说明遗传信息转录的场所、条件、过程、特点。
体验遗传信息转录过程的和谐美，认同人类对遗传信息转录过程的认识，是科学家孜孜以求的探索过程。
比较DNA与RNA分子结构的异同点，说明RNA适于作DNA信使的原因。
A
P
核糖
U
P
核糖
G
P
核糖
C
P
核糖
一、RNA的结构及种类
1.组成元素：
2.基本单位：
3.结构：一般是单链，且比DNA短，能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
C、H、O、N、P
核糖核苷酸,包括以下四种
4.RNA的分类
RNA 种类 mRNA——信使RNA tRNA——转运RNA rRNA——核糖体RNA
空间 结构 单链 三叶草结构 单链
特点 携带从DNA上转录来的遗传信息 一端携带特定的氨基酸,另一 端特定的三个碱基可与 mRNA上的密码子互补配对, 叫反密码子 核糖体的组成成分
功能 翻译时作模板 识别并转运氨基酸 参与构成核糖体
共同点 都是转录的产物；基本单位都相同；都与翻译过程有关
蛋白质
RNA
DNA
碱基
P
脱氧核糖
AGC T
C
A
U
C
G
碱基
P
核糖
AGC U
A
A
T
T
G
G
C
C
G
C
C
二、DNA与RNA的区别
RNA
种 类 DNA RNA
组 成 部 分 碱基
磷酸
五碳糖
全 称
基本组成单位
空间结构
分布（真核细胞）
联系
特有：T
特有：U
共有： A、G、C
都有磷酸
脱氧核糖
核糖
脱氧核糖核酸
核糖核酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
多为规则双螺旋结构
多为单链
细胞核（主要），
线粒体、叶绿体
细胞质（主要）
RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的
三、遗传信息的转录
2.时间：
3.场所：
1.概念：
在 ______中，通过 以 为模板合成 的过程叫做转录。
细胞核
RNA聚合酶
DNA的一条链
RNA
个体生长发育的整个过程。
(1)真核生物：细胞核(主要)、叶绿体和线粒体(基质)。
(2)原核生物：拟核、细胞质。
实际上，DNA在哪里，转录就在哪里发生
4.转录的条件
(1)模板：DNA双链中的一条链。
(2)原料：4种游离的核糖核苷酸。
(3)酶：RNA聚合酶。
(4)能量：ATP等。
5.原则：
碱基互补配对原则
A-___ G-___ C-___ T-___
U
C
G
A
6.转录过程：
①解旋
④释放
②配对
③连接
①解旋
④释放
②配对
③连接
新结合的核糖核酸连接到正在合成的mRNA分子上
DNA双链解开，碱基暴露出来；
游离的核糖核苷酸与 DNA 模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双链恢复
RNA聚合酶
两者以氢键结合
RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键
先合成先释放
9.意义
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。
RNA新链的延伸也是从5’-端到3’-端。
8.产物：
RNA（三种RNA都是）
7.方向：
10.DNA复制和转录的比较
DNA复制 转录
时间
场所
解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂前的间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链上某片段
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A-T T—A C—G G—C
A-U C—G T—A G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
新链从5’端---3’端延伸
新链从5’端---3’端延伸
课堂练习
D
1.下列关于RNA及其与DNA的比较的叙述错误的是(　　)
A.RNA的分子组成与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成的
B.RNA也能储存遗传信息
C.RNA一般呈单链，长度比DNA短，可以通过核孔从细胞核转移到细胞质中
D.RNA主要有3种，其中的tRNA参与构成核糖体
课堂练习
D
2.(2022上海交大附中高一期中)按照箭头的转录方向,下列图示过程能正确表示转录过程的是(　　)
A. B.
C. D.
课堂练习
C
3.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图,下列说法正确的是(　　)
A.③表示DNA聚合酶,主要在细胞核发挥作用
B.②一定是mRNA,可作为翻译过程的模板
C.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
D.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
第二课时
学习目标与任务
说明翻译的场所、条件、过程。
阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的
概述遗传信息的转录和翻译过程。
（1）定义：
密码子
密码子
密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
mRNA上
（2）位置：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
（3）识别：
5’
3’
从mRNA上5’开始阅读
一、遗传信息的翻译
密码子
（4）种类：
密码子有64种，负责21种氨基酸的编码
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
21种氨基酸的密码子表
提示：
AUG既可以编码甲硫氨酸，又是起始密码子
正常情况下UGA是终止密码子(不编码氨基酸)，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。
GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸，在其他情况下，它编码缬氨酸 。
密码子表查法
脯氨酸
例:CCU
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 A G G AGG
①专一性
②简并性
地球上几乎所有生物都共用一套密码子
（5）特点：（P67思考讨论）
一种密码子只决定一种氨基酸，
一种氨基酸可由一种或多种密码子决定
③通用性
经过折叠，tRNA呈______形；
一端是携带氨基酸的部位，游离的基团为_____，是此单链RNA的____ _；
一端有3个相邻的碱基，可以与_____上的______互补配对，叫做________；
2.氨基酸的“搬运工”——tRNA
三叶草
-OH
3’-端
mRNA
密码子
反密码子
5’
3’
3.反密码子
①概念
tRNA上可以与mRNA上的密码子碱基互补配对的3个碱基。
对密码子有识别作用
②反密码子的识别
tRNA的 往 识别，tRNA与mRNA也是反向连接的；
3’-端
5’-端
5’
3’
5’
3’
G
G
C
5’
3’
说出该tRNA转运的是哪种氨基酸？
丙氨酸
A
C
G
U
G
U
U
U
G
mRNA
C
A
U
甲硫氨酸
3’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
A
A
C
G
A
C
缬氨酸
缬氨酸
①每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；
而一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运；
②决定氨基酸的密码子有61或62种，所以反密码子有61或62种；
tRNA有61或62种。
4.tRNA和反密码子的关系
tRNA
5.翻译的过程
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:携带某个氨基酸的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脑键从而转移到位点2的tRNA上
第4步:核糖体沿mRNA移动，读取下个密码子，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，继续肤链的合成
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。当核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成终止。
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
6.翻译的特点：一条mRNA上可以结合 多个 核糖体,同时进行多条肽链的合成,这样可以使少量的mRNA分子迅速合成大量的蛋白质。
7.翻译方向或核糖体移动方向:由肽链短→肽链长的方向进行。
8.翻译的意义:使mRNA上的遗传信息反映到蛋白质结构上。
现学现练：由下图判断翻译的方向
（从左到右）
（从右到左）
①定义：
②场所：_________________
细胞质中的核糖体
⑤产物：_________
多肽链
在细胞质中，游离的各种氨基酸，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
④工具：_______
tRNA
③条件
①模板：
②原料：
③能量：
④酶：
细胞提供的能量（ATP等）
21种氨基酸
mRNA
肽酰转移酶
9.翻译的过程的小结
⑦碱基互补配对方式
A-____ G-____ C-____ U-____
U
C
G
A
mRNA和tRNA碱基互补配对
⑧结果：
合成的仅是肽链，还需要运送至内质网、高尔基体等结构进一步加工，作为结构蛋白或功能蛋白。
翻译结束后，mRNA被迅速降解成单体，以保证生物体生命活动的有序进行。
⑨特点：
⑥遗传信息传递方向：_______________
mRNA
蛋白质
复制 转录 翻译
信息流动方向
1957年，克里克－－中心法则
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
根据DNA复制、基因指导蛋白质的合成过程，画出遗传信息的传递方向示意图。
二、中心法则
1. 提出者：克里克。
2.内容：
遗传信息从 DNA 流向 DNA→
遗传信息从 DNA 流向 RNA→
遗传信息从 RNA 流向 蛋白质→
遗传信息从 RNA 流向 RNA→
遗传信息从 RNA 流向 DNA→
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA的复制
D转录
翻译
RNA的复制
逆转录
虚线表示少数生物的遗传信息的流向
逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
3.完整的中心法则图示
(1)DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物、DNA病毒遵循的法则。
(2)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中,且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
①_________ ②______ ③______ ④__________ ⑤_______
DNA的复制
转录
翻译
RNA的复制
逆转录
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是 ，蛋白质是 ，而 为信息的流动提供能量，可见：
生命是 、 和 的统一体。
信息的载体
信息的表达产物
ATP
物质
能量
信息
4.中心法则的意义
DNA(基因)、mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸数目之间的关系
三、基因表达过程中的计算
（1）蛋白质中氨基酸数目=mRNA碱基数目=DNA(或基因)碱基数目(未考虑非编码序列和终止密码子)。
（2）以上关系应理解为：每合成1个氨基酸至少需要mRNA中3个碱基，至少需要基因中6个碱基，其原因如下：
DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA(基因中有的区段不转录)。
转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多
课堂总结
课堂练习
1.如图表示真核细胞的翻译过程。有关叙述错误的是( )
A.翻译时②沿着核糖体移动
B.一个mRNA分子可结合多个核糖体
C.翻译过程有氢键的形成和断裂
D.有三种RNA参与翻译过程，但各自的作用不同
A
2.(2022辽宁沈阳期中)遗传学上,把遗传信息沿一定方向的流动叫信息流,如图所示,中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径，下列说法正确的是(　　)
A.图中所有过程在原核生物内都能发生
B.图中①②③④⑤过程均有碱基互补配对，且配对方式完全相同
C.在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物
D.在人体胚胎干细胞和表皮细胞中均存在图中①②③过程
C
3.下列关于DNA和RNA的描述错误的是( )
A.RNA只分布在细胞质中，DNA只分布在细胞核内
B.尿嘧啶是RNA特有的碱基，胸腺嘧啶是DNA特有的碱基
C.构成RNA和DNA的的五碳糖不同
D.RNA与DNA分子均由四种核苷酸组成，都能储存遗传信息
A
D
4.下列关于基因表达中转录过程的说法，正确的是( )
A.只能发生在细胞核中
B.需要DNA的两条链作为模板
C.以脱氧核糖核苷酸为原料
D.该过程需要酶的参与
5.如图为真核细胞中蛋白质合成的部分过程示意图，②③④⑤为正在合成中的四条多肽链。下列说法错误的是（　　）
B
A.图中所示过程称为翻译，需要氨基酸作为原料
B.①上的一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基 酸只由一种tRNA转运
C.②③④⑤最终形成的蛋白质通常是相同的
D.图中反映了蛋白质合成具有高效性
6.下列说法错误的是（ ）
A.一个密码子是由mRNA上三个连续的碱基组成
B.密码子有64种
C.每个密码子都有对应的氨基酸
D.密码子和反密码子分别位于mRNA和tRNA上
C
7.下列说法错误的是（ ）
A.一个密码子是由mRNA上三个连续的碱基组成
B.密码子有64种
C.每个密码子都有对应的氨基酸
D.密码子和反密码子分别位于mRNA和tRNA上
C
8.下列关于基因表达中翻译过程的说法，错误的是( )
A.以细胞质中游离的氨基酸为原料
B.以rRNA作为遗传信息模板
C.以tRNA为运输工具运载氨基酸
D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质
B
THANK YOU