必修二4.1基因指导蛋白质的合成(共55张PPT)

(共55张PPT)
第四章 第1节基因指导蛋白质的合成（一）
第一章
第二章
第三章
第四章
回顾
基因的发现
基因在哪里
基因是什么
基因怎么起作用
基因控制生物性状
指导
DNA
蛋白质合成
“距离障碍”
“语言障碍”
RNA（信使）
翻译
转录
基因的表达
=转录+翻译
蛋白质
DNA
蛋白质
碱基序列
氨基酸序列
DNA
RNA
？
为什么RNA适于作DNA指导蛋白质合成的“媒介”
RNA的结构和种类
一
？
为什么RNA适于作DNA指导蛋白质合成的“媒介”
结构
DNA和RNA比较
DNA RNA
基本单位 脱氧核糖核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种)
特有碱基 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
共有碱基 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、 胞嘧啶(C) 空间结构 一般呈规则的双螺旋结构 多呈单链结构
真核细胞中的分布 主要在细胞核中 少量在细胞质中 （线粒体、叶绿体） 主要在细胞质
少量在细胞核中
？
？
1
为什么RNA适于作DNA指导蛋白质合成的“媒介”
RNA由4种核糖核苷酸组成，可以携带遗传信息
RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
RNA不稳定，完成使命的RNA易迅速分解，保证生命活动的有序进行
1
2
3
RNA的结构和种类
一
种类
mRNA 信使RNA rRNA 核糖体RNA tRNA
转运RNA
作为DNA的信使 与蛋白质一起组成核糖体 识别并运载氨基酸
其他功能：
某些病毒的遗传物质或催化作用的酶
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
阅读教材P65，思考下列问题
1、转录发生的场所？
3、有哪些酶参与转录？
4、转录的方向是怎样的？
2、转录包括哪几个步骤？
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)

未使用解旋酶
解旋: DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露
1
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
配对: 游离的核糖核苷酸随机地与DNA的一条链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。
2
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
DNA RNA
A U
T A
C G
G C
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
RNA聚合酶
连接:在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
RNA聚合酶
连接:在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
连接:在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3
RNA聚合酶
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
连接:在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3
RNA聚合酶
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
连接:在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3
RNA聚合酶
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
连接:在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3
RNA聚合酶
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
mRNA
连接:在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3
RNA聚合酶

RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键
转录方向：
DNA模板被转录方向是从3′端向5′端； mRNA链的合成方向是从5′端向3′端
3'
5'
5'
3'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
游离的核糖核苷酸
模板链
编码链
释放:合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。
4
RNA聚合酶
DNA双链恢复
DNA双链解开
mRNA延申

边解旋边转录
5'
3'
3'
5'
5'
3'
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
解旋
1
配对
2
连接
3
释放
4
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
解旋
1
配对
2
连接
3
释放
4
3 条件
模板
原料
能量
酶
DNA的一条链
游离的四种核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶等
识别并结合在转录起始位点
同时具有解旋和聚合功能
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
解旋
1
配对
2
连接
3
释放
4
3 条件
模板
原料
能量
酶
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
解旋
1
配对
2
连接
3
释放
4
RNA
3 条件
模板
原料
能量
酶
4 产物
① 种类
mRNA、tRNA、rRNA (都参与翻译过程）
② 碱基数目
少于其模板链碱基
（原因：基因的选择性表达）
③ 碱基序列
与模板连 ，与非模板链
④ 去向
mRNA通过核孔进入细胞质，（穿膜0层，需要能量）完成使命迅速降解
⑤ 同一生物不同细胞
DNA相同，mRNA种类、数量 不同
互补
基本相同（T改U)
？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
遗传信息的转录
二
1 场所
2 过程
主要在细胞核 (线粒体 、叶绿体中也存在)
解旋
1
配对
2
连接
3
释放
4
RNA
概念
概 念
3 条件
模板
原料
能量
酶
4 产物
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA一条链为模板合成的，这一过程叫作转录（transcription)。
1、转录的产物只有mRNA。
2、转录的模板是DNA的每一条链。
判断下列关于转录的叙述
3、 一个基因转录时两条DNA链可同时做模板。
4、 相同的DNA分子转录产物可能不同。
5、 转录过程当中可能会发生A-T的碱基配对方式。
6、 转录过程当中可能会发生T-A的碱基配对方式。
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
核糖体
组成
=蛋白质+rRNA
结构模型
rRNA
装配机器
大亚基
小亚基
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
核糖体
组成
=蛋白质+rRNA
结构模型
rRNA
大亚基
小亚基
两个tRNA结合位点
mRNA
形成
与核仁有关
装配机器
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
tRNA
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
遗传密码的破解
数学推论
4 种碱基如何决定 21 种氨基酸？

4 种

16 种
4
4
4

64 种
4
4
4
X
X
X
氨基酸
个
碱基
1个
≥3
tRNA
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
遗传密码的破解
数学推论
氨基酸
个
碱基
1个
≥3
实验证据
克里克以T4噬菌体为实验材料研究其中某个基因的碱基增加或减少对其所编码的蛋白质的影响。
克里克发现在相关碱基序列中增加或删除1个或2个碱基 ，无法产生具有正常功能的蛋白质.
但是当增加或删除3个碱基时去合成了具有正常功能的蛋白质。
氨基酸
个
碱基
1个
3
tRNA
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
遗传密码的破解
数学推论
实验证据
密码子
mRNA3个相邻的碱基
tRNA
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
遗传密码的破解
数学推论
实验证据
密码子
mRNA3个相邻的碱基
64
密码子表
tRNA
密码子的特性
种类：
64种（4 ）
64种
种 不编码氨基酸
种 编码氨基酸
2 或 3
62或64
终止密码子
起始密码子
其他
密码子的特性
种类：
64种（4 ）
专一性：
每种密码子只对应编码一种氨基酸
（ 终止密码子除外 ）
简并性：
意义
一种氨基酸可对应一种或多种密码子
（ 甲硫氨酸、色氨酸各对应一种密码子 ）
① 提高容错率，减少变异发生的频率。
②当某种氨基酸使用频率高时几种不同的密码子共同编码这一种氨基酸可保证翻译的速率 。
密码子的特性
种类：
64种（4 ）
专一性：
每种密码子只对应编码一种氨基酸
（ 终止密码子除外 ）
简并性：
一种氨基酸可对应一种或多种密码子
（ 甲硫氨酸、色氨酸各对应一种密码子 ）
连续性：
遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符 。
密码子的特性
种类：
64种（4 ）
专一性：
每种密码子只对应编码一种氨基酸
（ 终止密码子除外 ）
简并性：
一种氨基酸可对应一种或多种密码子
（ 甲硫氨酸、色氨酸各对应一种密码子 ）
通用性：
地球上所有的生物几乎共用一套密码子表 。
（生物可能有共同的起源 ）
连续性：
遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符 。
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
tRNA
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
tRNA
结构
“三叶草”结构
OH
P
G U A
3'
识别并结合氨基酸
碱基互补配对形成氢键
（tRNA是单链，但存在局部双链）
反密码子
5'
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
装配机器
密码子表
tRNA
结构
“三叶草”结构
种类
61种
与氨基酸对应关系
1种tRNA识别并转运 氨基酸
1种氨基酸可由 tRNA识别并转运
1种或多种
1种
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
原料
模板
能量
酶
mRNA
21种氨基酸
ATP
多种酶
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
起始
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
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
起始
运输
携带某个氨基酸的tRNA，以同样的方式进入位点2
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
起始
运输
缩合
甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键从而转移到位点2的tRNA上
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
起始
运输
缩合
延申
核糖体沿mRNA移动读取下一个密码子
原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1
一个新携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
起始
运输
缩合
延申
终止
上述步骤沿沿mRNA链不断进行，直到读取到终止密码子，核糖体脱离mRNA，合成终止。
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
多肽链
蛋白质
盘曲 折叠
内质网、高尔基体
准备
过程
产物
条件
翻 译
特点
mRNA
正在合成的肽链
核糖体移动方向？
核糖体
一个mRNA可同时合成多条肽链
？
基因表达过程中信息的流向
克里克 提出中心法则：
RNA
蛋白质
转 录
翻 译
复 制
资料一 ：1965年，科学家在RNA肿瘤病毒中发现了一种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 。
资料二 ： 1970年科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶, 它能以RNA为模板合成DNA 。
复 制
DNA
逆转录
新冠病毒
HIV病毒
？
基因表达过程中信息的流向
克里克 提出中心法则：
RNA
蛋白质
转 录
翻 译
复 制
生命是物质、能量和信息的统一体
复 制
DNA
逆转录
新冠病毒
HIV病毒
作业
列表比较DNA复制、转录、翻译
DNA复制 转录 翻译
场所
模板
原料
能量
酶
特点