生物人教版(2019)必修2 4.1基因指导蛋白质的合成(共40张ppt)

文档属性

名称 生物人教版(2019)必修2 4.1基因指导蛋白质的合成(共40张ppt)
格式 pptx
文件大小 159.3MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2023-07-16 12:21:11

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文档简介

(共40张PPT)
第1节
基因指导蛋白质的合成
主要内容
遗传信息的转录
中心法则
遗传信息的翻译
问题探讨
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”,展现了丰富而新奇的科学幻想:各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗,而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
从原理上分析,利用已灭绝生物的DNA,真的能够使它们复活吗?
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需要的全部遗传信息。但是,从基因到具有各种性状的生物体,需要通过及其复杂的基因表达及调控过程才能实现,因此利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
将苏云金杆菌抗虫蛋白基因(Bt抗虫蛋白基因)转入普通棉花,培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。 转入的是基因,得到的却是蛋白质!为什么会这样?原来,基因可以控制蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。
将苏云金杆菌抗虫蛋白基因(Bt抗虫蛋白基因)转入普通棉花,培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。 转入的是基因,得到的却是蛋白质!为什么会这样?原来,基因可以控制蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。
DNA(基因)
主要存在于
细胞核中
蛋白质的合成
在细胞质中的
核糖体上进行
资料1:1955年,科学家观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
资料2:1955年,科学家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。
RNA充当了DNA的信使,
为什么?
RNA的结构与DNA的相似,可以储存遗传信息。
一般是单链,比 DNA 短,能通过核孔从细胞核进入细胞质。
DNA
蛋白质
RNA
转录
翻译
基因的表达
遗传信息的转录

核糖
P
含氮碱基
P
脱氧核糖
含氮碱基
A、T、C、G
A、U、C、G
遗传信息的转录

名称 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
基本单位 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种)
化学 组成 五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮 碱基 T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶)
A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶) 无机酸 磷酸 结构 双链 单链
细胞中分布 细胞核(主要)线粒体、叶绿体 主要在细胞质中
遗传信息的转录

种类 mRNA tRNA rRNA
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
功能 传递遗传信息,蛋白质合成的模板 识别并转运特定氨基酸 组成核糖体
结构 单链 单链,部分碱基配对形成三叶草型结构 单链
示意图
共同点 ①都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关 注意:
少数RNA还具有催化作用;
有的作为RNA病毒的遗传物质;
tRNA中含有氢键。
遗传信息的转录

转录:RNA是在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的,
这一过程叫作转录。
产 物
场 所

模 板
遗传信息的转录



DNA分子
产物:
主要在细胞核
四种核糖核苷酸(原料)ATP(能量)、RNA聚合酶(酶)
A-U、T-A、G-C
DNA→mRNA
场所:
配对方式:
模板:
条件:
遗传信息流动:
mRNA
DNA的一条链
RNA
遗传信息的转录

2.与DNA复制相比,转录所需要的原料和酶各有什么不同?
DNA复制过程以4种游离的脱氧核苷酸为原料,需要解旋酶和DNA聚合酶;
转录则以4种游离的核糖核苷酸为原料,需要RNA聚合酶。
1.转录与DNA复制有那么共同之处?这对保证遗传信息的准确转录有什么意义?
转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。保证遗传信息传递的准确性。
P66 思考·讨论
遗传信息的转录

3.转录成的RNA的碱基序列,与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同?
RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系,与非模板链的碱基序列的区别在于RNA链上碱基U的位置,对应非模板链上的碱基T。
P66 思考·讨论
遗传信息的翻译

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的过程。
原 料
模 板
产 物
遗传信息的翻译

U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
4种碱基
21种氨基酸
41=4
42=16
43=64
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种
如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定 种
如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种
4
16
64
遗传信息的翻译

mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫做1个密码子。
位置:mRNA上
识别:密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠
遗传信息的翻译

密码子的专一性:
一种密码子决定一种氨基酸。
密码子的简并性:
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
密码子的通用性:
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
遗传信息的翻译

P67 思考·讨论
1.从密码子表可以看出,像苯丙氨酸,亮氨酸这样,绝大多数氨基酸都有几个密码子,这一现象称作密码子的简并性。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义?
①当密码子中有一个碱基改变时,由于密码的简并性,可能并不会改变其对应的氨基酸。
②当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码一种氨基酸,可以保证翻译的速度。
遗传信息的翻译

P67 思考·讨论
2.几乎所有的生物体都共用上述密码子,根据这一事实,你能想到什么?
地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。
遗传信息的翻译

mRNA进入细胞质后与核糖体结合,合成生产蛋白质的“生产线”,那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢?
A
C
G
U
G
A
U
U
A
异亮氨酸
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
遗传信息的翻译

结合氨基酸的部位
(3‘—端)
氢键
反密码子
U
G
A
mRNA
5'
3'
A
C
U
形态:
功能:
特点:
RNA链经过折叠,形成三叶草形
识别并转运氨基酸
①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
②一种氨基酸可以由多种tRNA转运
遗传信息的翻译

P
E
A

A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
C
A
U
5’
3’
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mRNA上的碱基互补配对进入P位点。
遗传信息的翻译

P
E
A

第2步:携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入A位点。
C
A
U
5’
3’

G
U
G
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
第3步:通过脱水缩合形成肽键,甲硫氨酸被转移到占据A位点的tRNA上。
遗传信息的翻译

P
E
A

C
A
U
5’
3’

C
C
A
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子

G
U
G
5’
3’

A
C
G
5’
3’

G
C
A
5’
3’

A
C
A
5’
3’

A
G
G
5’
3’
第4步:核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,合成肽链。
核糖体移动方向
遗传信息的翻译

P
E
A
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
A
C
A
5’
3’







A
G
G
5’
3’
释放因子
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子,合成才告终止。
肽链释放后,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
遗传信息的翻译

拓展
如mRNA上有n个碱基,转录时产生它的基因片段中至少有________个碱基,该mRNA指导合成蛋白质中至多有________个氨基酸。
DNA碱基总数:mRNA碱基数:多肽链氨基酸数=
6:3:1
2n
n/3
(注意:无特别说明,不考虑终止密码)
遗传信息的翻译

遗传信息的翻译



mRNA
产物:
核糖体
21氨基酸(原料)ATP(能量)
A-U、G-C
mRNA→蛋白质
场所:
配对方式:
模板:
条件:
遗传信息流动:
蛋白质
mRNA
肽链
遗传信息的翻译

一个mRNA分子上结合多个核糖体,同时进行多条肽链合成。
如何快速高效地进行翻译呢?
相同,因为其模板相同
意义是?
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
翻译的方向?(即核糖体移动的方向)
由肽链短→肽链长的方向进行
多条肽链的氨基酸序列是否相同?
遗传信息的翻译

DNA复制 转录 翻译
场所
模板
原料

能量
碱基配 对方式
特点
产物
方向
信息传递
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质
DNA的两条链
DNA一条链
mRNA
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
21种氨基酸
解旋酶,DNA聚合酶
RNA聚合酶
ATP
ATP
ATP
(DNA-DNA)A-T, G-C
(DNA-RNA)
A-U, T-A, C-G
(mRNA-tRNA)A-U, C-G
半保留复制,边解旋边复制
边解旋边转录
一个mRNA可结合多个核糖体
同时翻译多条肽链
DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
肽链
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
从起始密码子到终止密码子
从5’端到3’端延伸
从5’端到3’端延伸
中心法则

DNA聚合酶
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
RNA聚合酶
核糖体
DNA
mRNA
多肽链
复制
转录
翻译
你能根据DNA复制和基因指导蛋白质合成的过程画一张流程图,表示遗传信息的传递方向吗?
中心法则

1957年,克里克提出中心法则
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
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。
中心法则

资料1:1965年,科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶,像DNA复制酶能对DNA进行复制一样,RNA复制酶能对RNA进行复制。
RNA复制酶
RNA
RNA
烟草花叶病毒
中心法则

艾滋病病毒
资料2:1970年,科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶,它能以RNA为模板合成DNA。
RNA
逆转录酶
DNA
中心法则

完整的中心法则图示:
在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA流是信息的载体,蛋白质是信息的表达产物,而ATP为信息的流动提供能量,可见,生命是物质、能量和信息的统一体。
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
中心法则

(1)能分裂的细胞(分生区)及DNA病毒(噬菌体等)遗传信息的传递
(2)高度分化的细胞(洋葱表皮细胞)
请写出以下生物的遗传信息的传递过程:
中心法则

(1)中心法则的所有过程并不适用于所有生物,但所有生物均能发生一部分过程。
(2)DNA合成过程既包括DNA复制过程,也包括在逆转录酶作用下以RNA为模板合成DNA的过程。
(3)中心法则的5条信息传递途径都遵循碱基互补配对原则,但配对的碱基有差别。 
中心法则的3点提醒
中心法则

模板 产物 原料 碱基互补
DNA复制
转录
翻译
RNA复制
逆转录
DNA
DNA
RNA
RNA
mRNA
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
脱氧核苷酸
DNA
DNA
RNA
RNA
多肽
A-T G-C
A-U T-A C-G
A-U C-G
A-T U-A C-G
A-U C-G
与遗传信息流动有关的几个过程比较:
中心法则

生物种类 遗传信息的传递过程
以DNA作为遗传物质的生物 原核生物
真核生物 DNA病毒 以RNA作为遗传物质的生物 一般RNA病毒
逆转录病毒 (HIV)
翻译
蛋白质
复制
DNA
转录
RNA
复制
RNA
蛋白质
翻译
蛋白质
翻译
转录
DNA
RNA
逆转录
RNA
复制
各种生物的遗传信息传递过程
课堂巩固
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 ( )
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
×
×
D