生物人教版（2019）必修2 4.1基因指导蛋白质的合成（共44张ppt3个视频）

(共44张PPT)
第1节 基因指导蛋白质的合成
第4章 基因的表达
导入新课
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1．从恐龙化石中提取出恐龙 DNA，真的可以使恐龙复活吗？
2．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？
需要使恐龙DNA上的基因控制的性状表达出来，表现恐龙的特性。
电影《侏罗纪公园》中的恐龙
DNA
蛋白质合成
（细胞核）
（细胞质）
核孔
？
猜测：基因控制蛋白质合成可能有哪些途径？
染色体出细胞核，相应基因指导蛋白质的合成
核糖体及相关物质入细胞核，在基因的指导下合成蛋白质
染色体上的基因将所带的遗传信息先传递给“传令兵”，
再由“传令兵”出细胞核，去指导蛋白质的合成
1955年，布拉切特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。
1955年，戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
——RNA是DNA与蛋白质之间的信使
分析资料
性状
基因
蛋白质
控制
体现
控制
（核中）
（核糖体）
RNA
转录
翻译
学习新知
为什么RNA适于作DNA的信使呢？
（一）遗传信息的转录
碱基：A、T、C、G
脱氧
核糖
碱基
磷酸
核糖
碱基
磷酸
碱基：A、U、C、G
DNA的基本单位
RNA的基本单位
学习新知
为什么RNA适于作DNA的信使呢？
（一）遗传信息的转录
DNA RNA
结构 通常是双螺旋结构 通常是单链结构
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
碱基 A、T、G、C A、U、G、C
主要存在部位 细胞核 细胞质
原因
RNA也能储存遗传信息
RNA能够通过核孔进入细胞质
学习新知
RNA的种类
（一）遗传信息的转录
mRNA——信使RNA
tRNA——转运RNA
rRNA——核糖体RNA
蛋白质
rRNA
核糖体
tRNA
mRNA
在细胞核内，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。
基因的表达
（一）遗传信息的转录
思考：原核细胞、线粒体、叶绿体内的DNA是否可以转录？
学习新知
转录以基因为单位
学习新知
学习新知
（一）遗传信息的转录
场所：
主要是细胞核
条件：
原料（4种核糖核苷酸）
能量（ATP）
模板（DNA的一条链）
酶（RNA聚合酶）
遵循原则：碱基互补配对（A-U，T-A，C-G，G-C）
3'
3'
3'
5'
5'
5'
RNA聚合酶
转录的方向
真核生物细胞核内转录出的RNA，需在细胞核中加工后才形成成熟的RNA
DNA复制与转录的比较
DNA复制 转录
场所
模板
原料
酶
能量
产物
碱基配对方式
遗传信息传递
DNA的两条链
DNA的一条链
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
ATP
ATP
子代DNA
RNA
细胞核
细胞核
A-T、G-C、T-A、C-G
A-U、 G-C、T-A、C-G
DNA→DNA
DNA→RNA
课堂反馈
2．下列关于DNA复制和转录异同点的叙述中正确的是 （ ）
A．模板不同 B．场所不同
C．产物不同 D．所需的酶相同
1．判断：
（1）转录除了在细胞核中发生以外，线粒体和叶绿体中也可以进行。（ ）
（2）DNA解旋后每一条链都可以当作转录的模板。（ ）
√
×
C
3.一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNA （ ）
A．一种一个 B．一种多个
C．多种多个 D．无数种无数个
C
动动手：完成基因表达的过程
已知DNA的碱基对顺序写出对应的mRNA
(以链2为模板进行转录)。
1、 链1： ATGATAGGGAAA……
链2： TACTATCCC TTT……
2、链1： ATGGCCGGCAGC……
链2： TACCGGCCGTCG……
mRNA ：AUGAUAGGGAAA……
mRNA ：AUGGCCGGCAGC……
遗传信息到达细胞质后，是如何被解读出来的？
DNA
mRNA
蛋白质
问题情境
转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类数目和排列顺序呢？ mRNA如何将遗传信息翻译成蛋白质？
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
遗传信息的翻译
1． mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎么样？
2．游离在细胞质中的氨基酸是如何有序的运输到核糖体处的？
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一
定氨基酸序列的蛋白质，这一过程叫做翻译。
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？
一个碱基决定一个氨基酸，41 = 4
二个碱基决定一个氨基酸，42 = 16
三个碱基决定一个氨基酸，43 = 64
2、碱基与氨基酸的对应关系
1.
信使RNA上由几个碱基来决定一个氨基酸？
实验：科学家通过实验获得一条控制蛋白质合 成的信使RNA，它的碱基顺序是:
……CUCUCUCUCUCU……
结果：科学家从实验中得知构成这种蛋白质的
氨基酸只有两种并且是交替排列。
结论：信使RNA上的三个碱基来决定一个氨基酸
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
遗传密码的破译
遗传密码对应规则的发现
尼伦伯格和马太
各管加多聚尿
嘧啶核苷酸
②每管加入除去DNA和mRNA的细胞提取液
①每支试管各加一种氨基酸
③每管加入多聚尿嘧啶核糖核苷酸（…UUUUUUUUUUUUU…）
结果：加苯丙氨酸的试管中出现了多肽链
结论：
苯丙氨酸对应的密码子是UUU
密码子表
学习新知
遗传信息的翻译
—— 密码子的特点
密码子共有64个，能决定氨基酸的遗传密码只有61个。
一种密码子决定一种特定的氨基酸。
简并性：多数氨基酸有2个以上的密码子。
通用性：几乎所有的生物体共用一套遗传密码。
学习新知
　 1955年，詹美尼克等三位科学家分别很意外的在同一溶液中发现氨基酸先附着在一种小分子量的RNA上，然后这些氨基酸再被带到一种微粒体进行蛋白质合成，这种RNA后来被命名为tRNA 。
tRNA能够转运氨基酸并识别密码子。
遗传信息的翻译
游离的氨基酸如何转移到核糖体处？
学习新知
结合氨基酸的部位
碱基配对
反密码子
UUC
密码子
mRNA
遗传信息的翻译
—— tRNA
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
1．结构：三叶草形
2．特点
AAG
苯丙氨酸
动动手：完成基因表达的过程
已知DNA的碱基对顺序写出对应的mRNA
和多肽链(以链2为模板进行转录)。
1、 链1： ATGATAGGGAAA……
链2： TACTATCCC TTT……
2、链1： ATGGCCGGCAGC……
链2： TACCGGCCGTCG……
多肽：甲硫氨酸—异亮氨酸—甘氨酸—赖氨酸
多肽：甲硫氨酸—丙氨酸—甘氨酸—丝氨酸
mRNA ：AUGAUAGGGAAA……
mRNA ：AUGGCCGGCAGC……
学习新知
遗传信息的翻译
—— 翻译的过程
1．图中显示有几条肽链正在同时合成？每条肽链合成结束后，它们都相同吗？
观察图片回答下列问题：
核糖体
mRNA
正在合成的肽链
2．这样翻译有什么意义？
4条
相同
翻译是一个快速高效的过程。
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
DNA复制 转录 翻译
时间
场所
模板
原料
酶
能量
原则
特点
产物
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
ATP
A-T、T-A
C-G、G-C
半保留复制
边解旋边复制
2个子代DNA分子
生长发育过程
主要是细胞核
基因的一条链
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶等
ATP
A-U、T-A
G-C 、C-G
边解旋边转录
RNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
二十种氨基酸
特定的酶等
ATP
多个特定氨基酸顺序的蛋白质
A-U、U-A
G-C 、C-G
一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多个蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
是先转录后翻译还是边转录边翻译？
真核细胞：
先转录后翻译
原核细胞：
边转录边翻译
课堂反馈
1．下列关于基因表达叙述错误的是（ ）
A．转录和翻译都遵循碱基互补配对原则
B．转录以核糖核苷酸为原料，翻译以氨基酸为原料
C．密码子是指tRNA上三个相邻的碱基
D．在真核细胞中，染色体上基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室中进行的
C
课堂反馈
2．一条肽链有500个氨基酸，则作为合成该肽链模板的mRNA和用来转录mRNA的 DNA的碱基至少有（　　）
A．500个和1000个
B．1000个和2000个
C．1500个和1500个
D．1500个和3000个
D
DNA— mRNA—氨基酸
6 ： 3 ： 1
请根据“基因指导蛋白质的合成”画出一张流程图，表示遗传信息的流动方向。
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
中心法则图解
除了以上遗传信息的流动方向外，遗传信息还有其他
的流动方向吗？
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
遗传信息的传递规律（流动方向）
克里克的预见：
把这一规律命名为中心法则。
资料分析：并写出遗传信息的传递方向
1、1965年，科学家在RNA肿瘤病毒里发现了一种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 RNA
RNA复制酶
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 DNA
逆转录酶
3、1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量“增殖”引起的。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质的形成。
注意： 这种“增殖”是以蛋白质为模板合成新的蛋白质吗？
不是合成新蛋白质，而是导致原有蛋白质发生同样的错误折叠。
1、你认为上述实验证据是否推翻了传统的中心法则，为什么？
2、根据上述资料，你认为传统的中心法则是否需要修改，如果需要，应如何修改？
思考讨论
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
逆转录
复制
逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
3、完整的中心法则图示
揭示了在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息表达的产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见：
生命是 、 和 的统一体。
物质
信息
4、中心法则的意义
能量
不同生物的遗传信息传递过程归纳
生物种类 遗传信息传递过程
真核生物
原核生物 DNA病毒 （T2噬菌体） RNA病毒 （烟草花叶病毒）
逆转录病毒 （艾滋病病毒）
复制 RNA 蛋白质
DNA RNA 蛋白质
复制
转录
翻译
翻译
蛋白质
RNA
DNA
RNA
转录
逆转录
翻译
复
制
课堂小测
中心法则揭示了生物的遗传信息由DNA向蛋白质传递的过程。据图分析下列叙述不正确的是（ ）
A．在所有真核细胞中，①②两个过程均可发生
B．①②③分别表示复制、转录和翻译过程
C．③过程需要tRNA和核糖体参与
D．某些病毒增殖时可发生④过程
复制
转录
逆转录
复制
翻译
A
①只在分裂前的间期细胞
再见