人教版生物必修2课件第4章　第1节基因指导蛋白质的合成(共39张PPT)

(共39张PPT)
第4章　基因的表达
第1节　基因指导蛋白质的合成
教学目标
概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。 1．从化学组成、结构、分布、功能等方面，概括说明DNA和RNA分子的异同。(科学思维)
2．结合图示图解，概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。(科学思维、符合生命观念)
3．从存在位置、作用等方面，概括说明遗传信息、密码子、反密码子的区别。(科学思维)
一、遗传信息的转录
1．RNA的组成、结构和种类：
核糖核苷酸
A
鸟嘌呤
胞嘧啶
尿嘧啶
单链
短
mRNA、tRNA和rRNA
2．遗传信息的转录：
(1)概念
细胞核
DNA的一条链
核糖核苷酸
RNA
(2)过程：
二、遗传信息的翻译
1．密码子和反密码子的比较：
项目 位置 实质 种类
密码子 ________ 决定氨基酸的_______相邻的碱基 共有______种，决定氨基酸的有______(特殊情况62种)种
反密码子 ________ 与________上的密码子互补配对的_______相邻碱基 共有______种
mRNA
3个
64
61
tRNA
mRNA
3个
61
2．翻译过程：
起始：mRNA与__________结合
↓
运输：________携带氨基酸置于特定位置
↓
延伸：核糖体沿_______移动，读取下一个密码子，由对应_______运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上
↓
终止：当核糖体到达mRNA上的______________时，合成停止
↓
脱离：肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定____________和________的蛋白质分子
核糖体
tRNA
mRNA
tRNA
终止密码子
空间结构
功能
三、中心法则
1．提出者：克里克。
2．内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的________；也可以从DNA流向_______，进而流向__________，即遗传信息的转录和翻译。
3．补充后的中心法则图解
复制
RNA
蛋白质
〔学霸记忆〕
1．RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。
2．转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。
3．翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(21种氨基酸)、酶和能量。
4．mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。
5．每个tRNA的3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。
6．中心法则图解：
〔思考〕
1．现有一核酸分子，若从化学组成入手，如何判断其是DNA还是RNA？(不考虑特殊情况)(生命观念、科学思维)
提示：(1)根据五碳糖种类判断：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基种类判断：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。
(3)根据含氮碱基的含量判断：若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。
2．根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中碱基的排列顺序？(科学思维)
提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸(在一般情况下，终止密码子没有对应的氨基酸)，但一种氨基酸可以有多种密码子。
3．组成蛋白质的21种氨基酸对应62种密码子，这表明密码子具有“简并性”，这一现象对生物体的生命活动有何意义？(科学思维)
提示：①增强容错性：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，因而有利于蛋白质结构或生物性状的稳定。②保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都转运同一种氨基酸，可以保证翻译的速度。
1．DNA与RNA的比较
知识点?
遗传信息的转录
要点归纳
核酸种类 比较项目 DNA RNA
化学组成 基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
碱基 A、G、C、T A、G、C、U
五碳糖 脱氧核糖 核糖
无机酸 磷酸 磷酸
核酸种类 比较项目 DNA RNA
空间结构 规则的双螺旋结构 通常呈单链结构
分类 通常只有一类 分mRNA、tRNA、rRNA三类
功能 主要的遗传物质 在不存在DNA的生物里是遗传物质，在存在DNA的生物里辅助DNA完成功能催化作用
存在(真核生物) 主要存在于细胞核中的染色体上 主要存在于细胞质中
2．三种RNA的比较
mRNA tRNA rRNA
功能 翻译时作模板 翻译时作搬运氨基酸的工具 参与核糖体的组成
联系 ①组成相同：4种核糖核苷酸； ②来源相同：都由转录产生； ③功能协同：都与翻译有关
3．RNA适于作为DNA信使的原因
(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。
(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。
(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。
[特别提醒]　(1)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。
(2)在真核细胞内，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。
4．转录与DNA分子复制的区别
复制 转录
时间 有丝分裂间期和减数分裂Ⅰ前的间期 生长发育过程中
场所 主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体
原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸
模板 DNA的两条链 DNA中的一条链
条件 特定的酶和ATP
复制 转录
过程 DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化 DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA (单链)，进入细胞质与核糖体结合
模板去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，DNA分子重新形成双螺旋结构
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
产物 两个双链DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA
意义 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
(2022·山东省临沂市高一下学期期末)下列关于RNA的叙述正确的是 (　　)
A．tRNA只有三个碱基
B．一种tRNA可携带一种或多种氨基酸
C．一种氨基酸只能由一种tRNA携带
D．tRNA是通过转录过程合成的
D
典例1
典例剖析
[解析]　一个tRNA含有多个碱基，其一端的三个碱基构成反密码子，A错误；一种tRNA只能携带一种氨基酸，B错误；一种氨基酸可以由一种或多种tRNA携带，C错误；tRNA是通过转录过程合成的，D正确。故选D。
(不定项)如图为真核细胞中基因的转录过程简图，下列叙述错误的是 (　　　)
A．①为细胞核，是DNA复制和转录的场所
B．②是酶，可以降低转录过程中反应的活化能
C．③部位的双链结构中嘌呤数和嘧啶数是相等的
D．④处在逐渐解开DNA双链，保证转录的正常进行
变式训练1
ABD
[解析]　图为真核细胞中基因的转录过程，主要发生在细胞核中，在线粒体、叶绿体中也能发生转录过程，①是RNA聚合酶，不是细胞核，A错误；②是核糖核苷酸，是转录所需的原料，B错误；③处正在转录形成RNA，遵循碱基互补配对原则，双链结构中嘌呤数和嘧啶数是相等的，C正确；④处双螺旋正在重新形成，D错误。
1．翻译的概念
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顺序的蛋白质，这一过程叫翻译。
(1)部位：细胞质。
(2)原料：各种游离氨基酸。
(3)模板：mRNA。
知识点?
遗传信息的翻译
要点归纳
(4)结果：一定氨基酸顺序的蛋白质。
(5)实质：将mRNA中的碱基序列(携带遗传信息)翻译为蛋白质的氨基酸序列(具体性状)。
2．氨基酸的“搬运工”－tRNA
tRNA的基本结构单位为核糖核苷酸，是RNA的一种。tRNA种类众多，但每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA呈三叶草形，其一端为携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。
3．转录与翻译的比较
4．遗传信息、密码子、反密码子的比较
5．翻译过程中多聚核糖体模式图解读
(1)图1表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体内容分析如下：
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
②意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
④形成的多条肽链氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mRNA。
(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程同时进行，图中①是DNA，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA在核糖体上同时进行翻译过程。
1．中心法则内容及其发展图解
知识点?
中心法则
要点归纳
2．不同生物的遗传信息传递过程
(1)以DNA为遗传物质的生物
主要包括细胞生物(原核生物、真菌、动植物和人类)以及大多数病毒，它们能发生的过程如下：
(2)以RNA为遗传物质的生物
①不含逆转录酶的RNA病毒，如烟草花叶病毒，它们能发生的过程如下：
②含逆转录酶的RNA病毒，如艾滋病病毒，它们能发生的过程如下：
3．中心法则5个过程的比较
过程 模板 原料 产物 实例
DNA的复制 DNA的两条链 脱氧核苷酸 DNA 以DNA作遗传物质的生物
转录 DNA的一条链 核糖核苷酸 RNA 除病毒外几乎所有生物
翻译 信使RNA 21种氨基酸 多肽 除病毒外的细胞生物
RNA的复制 RNA 核糖核苷酸 RNA 以RNA作遗传物质的生物
RNA的逆转录 RNA 脱氧核苷酸 DNA 某些致癌的RNA病毒等
[易错提醒]　中心法则的两点提醒
(1)中心法则揭示了所有生物(包括病毒)遗传信息的流动过程。细胞分裂前必须要进行DNA的复制，同时也要进行转录和翻译，为分裂提供所需要的酶等条件。
(2)高度分化的不能分裂的细胞，没有DNA的复制，但无论分化与否，细胞中都有转录和翻译。
4．“三看法”判断中心法则各过程
一看模板：
(1)若是DNA，则为DNA复制或转录。
(2)若是RNA，则为RNA复制或RNA逆转录或翻译。
二看原料：
(1)若是脱氧核苷酸，则为DNA复制或逆转录。
(2)若是核糖核苷酸，则为转录或RNA复制。
(3)若是氨基酸，则为翻译。
三看产物：
(1)若是DNA，则为DNA复制或RNA逆转录。
(2)若是RNA，则为RNA复制或转录。
(3)若是蛋白质(或多肽)，则为翻译。
1．翻译时，mRNA上的终止密码子一般不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
2．DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中，有的片段起调控作用，也不转录。因此，基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
3．在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。
如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。