4.2 基因指导蛋白质的合成 高中生物人教版2019必修二(共31张PPT)

(共31张PPT)
第4章 基因的表达
第1节基因指导蛋白质的合成
基因在哪里
基因是什么
基因如何起作用
第 1 节 DNA是主要的遗传物质………………………42
生物科技进展 生物信息学及其应用………………47
第 2 节 DNA的结构……………………………………48
探究 · 实践 制作DNA 双螺旋结构模型…………51
科学 ·技术 ·社会 DNA指 纹 技 术………………52
第 3 节 DNA的复制………………………………… 53
第 4 节 基因通常是有遗传效应的 DNA片 段 ……… 57
生物科技进展 单细胞基因组测序…………………60
与生物学有关的职业 洲序工程师…………………60
第 4 章 基 因 的 表 达 ………………………………………63
第 1 节 基因指导蛋白质的合成………………………64
生物科学史话 遗传密码的破译………………… 70
第 2 节 基因表达与性状的关系……………………71
科学 ·技术 ·社会 基因工程的应用………………76
第 2 章 基 因 和 染 色 体 的 关 系 ……………………
第 1 节 减数分裂和受精作用………………………… 18
一 减数分裂 …………………………………………18
探究 · 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片……24
二 受 精 作 用……………………………………… 25
探完 · 实践 建立减数分裂中染色体变化的模型…25
科学 ·技术 ·社会 人类辅助生殖技术 ………………28
第 2 节 基因在染色体上………………………………29
科学家的故事 染色体遗传理论的莫基人摩尔根 …33
第 3 节 伴性遗传…………………………………………34
第 3 章 基 因 的 本 质……………………………………41
第4章
基因的表达
遗传物质实验证据的获得和 DNA 双螺旋结构模型的建立，揭示了基因的化 学本质，生物学的研究从此以空前的步伐前进。但是，基因又是如何起作用的呢
将苏云金杆菌抗虫蛋白基因(Br 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
基因的表达
基因通过指导蛋白质合成来控制性状的过程
DNA
主要在细胞核
在细胞质中的 核糖体上进行
蛋白质的合成
指导
学习导航
1.阅读教材图文，辨析三种RNA 的结构和功能。 2.结合教材图4-4,概述转录的过程和特点。
重难点击
转录的过程及特点。
遗传信息的转录
种类 DNA
RNA
基本单位 脱氧核糖核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
五碳糖 脱氧核糖
核糖
特有碱基 T
U
共有碱基 A、G、C
空间结构 规则的双螺旋结构
多呈单链 结构
真核生物 主要在细胞核中，少量
主要在细胞质基质、线粒体、叶绿
中的分布 在线粒体、叶绿体中
体 、核糖体 中，少量在 细胞核中
基础梳理
一、RNA的组成及种类
1.DNA与RNA的比较
转运RNA(tRNA):
转运氨基酸的工具
核糖体RNA(rRNA):
与蛋白质构成核糖体。
信 使RNA(mRNA):
遗传信息传递的媒介。
三种RNA示意图
2.RNA 的种类及功能
tRNA
mRNA
mRNA tRNA
rRNA
名称 信使RNA 转运RNA
核糖体RNA
结构 单链 单链，呈三叶草形
单链
功能 传递遗传信息_,蛋 白质合成的模板 识别密码子，运载 氨基酸
参与构成核 糖体
共同点 都由转录产生；都与翻译过程有关。
2.RNA的种类及功能
(1)场所：主要在细胞核中。
(2)模板：DNA 的一条链。
(3)原料：4种游离的 核糖核苷酸
(4)酶： RNA聚合酶 0
(5)能量： ATP
(6)配对原则： A—U_、G—C、C—G、T—A。
二、遗传信息的转录 科学家通过研究发现，RNA 是在细胞核中，以 的 一条链为模板合成的，这一过程称为转录(transcription)。
2.转录过程
1.概念理解
条件
原则：碱基互补配对原则
模板：解开的DNA双链中的一条链
原料：游离的4种核糖核苷酸
酶 ：RNA 聚合酶
结果：形成一个 mRNA
合 成 的mRNA 从 DNA 链上释放 DNA 双链恢复成双螺旋结构
2.转录过程
解旋：结果是DNA 双链解开，暴露 碱基
配对
连接
C
p
释放
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RNA 分子
上
第一步
RNA 聚合酶将 DNA双链解开
碱基暴露出来
酸
5′
3′
第二步
游离的核糖核苷 酸与DNA 模板链 上的碱基互补配
对
合成的RNA从
DNA链上释放， 而后DNA双螺旋
恢复
5
遗传信息的转录
第三步
第四步
DNA 3
5′
mRNA
转录方向
转录的方向和RNA 聚合酶移动的方向一致
1.请思考图中DNA 的转录方向为二 (用“→”或“←”表示)。
2.a为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶。
3.b和c的名称分别是什么 答 案 ：b是胞嘧啶脱氧核苷酸；c是胞嘧啶核糖核苷酸。 4.在根尖细胞中，上述过程发生的场所是哪里
答案 细胞核、线粒体。
5.产物d一定是mRNA吗
答案 不一定。产物有mRNA、tRNA、rRNA。
问题探究
如图表示某真核生物细胞内DNA 的转录过程，请据图分析回答下列问题：
复 制
转 录
场 所 主要在细胞核
主要在细胞核
模 板 DNA的两条链
只有DNA的一条链
原 料 四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
酶 解旋酶、 DNA聚合酶
RNA聚合酶
能 量 ATP
ATP
碱基配对 A—T C—G T—A G—C
A—U G—C
T—A C—G
产 物 子代DNA
RNA
三、复制与转录比较
主要场所：细胞核
模 板 ：DNA 分子的二条链
属于
原料：四种核糖核苷酸
产物：RNA
mRNA
rRNA RNA
tRNA
转录小结
遗传信息
储存于
mRNA
转录
DNA
遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
(1)概念：
(2)场所：
(3)时间：个体发育的整个过程
(4)模板：
(5)原料：
(6)工具：
(7)酶：多种酶
(8)能量：ATP
(9)产物：多肽链
(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模 板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
(2)场所： 核糖体(rRNA+ 蛋白质)
(4)模板： mRNA
U U A G A U A U C
密码子 密码子 密码子
密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
遗传信息的翻译
mRNA
第一个 碱基 第二个碱基
第三个
缄基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸
U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸
U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸
U
C
A
G
G 缬氨酸 须氨酸 频氨酸 须氨酸、甲硫 氨酸(起始 2 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸
U
C
A
G
密码子表
概念：信使RNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基
种类：共 64 种，其中编码氨基酸的密码子有62 种。
其中起始密码子 2 种 (AUG 甲硫氨酸，GUG 缬氨酸)
终止密码子3 种(不编码氨基酸：UAA 、UAG) 。 数量关系：1种密码子决定 1 种氨基酸；
而1种氨基酸却可以由 1种或多种不同密码子决定。
密码子表
⑨ 思考 ·讨论
分析密码子的特点
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。你 认为密
密码子的简并性
密码子的通用性
2.在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变，增强了密码
子的容错性，有利于保持蛋白质结构的稳定性和物种的稳定性。
3.这说明所有生物可能有着共同的起源。
码子的简并对生物体的生存发展有什么意义
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
Ⅱ .密码子的特性
①简并性：一种氨基酸可对应一种或多种密码子。在一定程 度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
②通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
2个起始密码子 (翻译的起点)
其他
2种：不编码氨基酸 一 →终止密码子
(仅为翻译终止信号)
I. 密码子的种类：64种(43)
62种：编码氨基酸
(5)原料：氨基酸
(6)工具 转运RNA(tRNA)
①平面呈三叶草结构
②单链结构，但部分以氢键相连成双链部分
③羟基端结合氨基酸，另一端暴露出三 个碱基(反密码子),与mRNA 上的三 个碱基(密码子)结合
④作用：识别并结合密码子，识别并转运氨基酸
mRNA上的密码子与tRNA的反密码子之间存在碱基互补配对
G-C、C-G、U-A、A-U
遗传信息的翻译
结合氨基酸 的部位
OH
P
反密码子
碱基配对
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 RNA 以同样的方式进入位点2
第3步甲硫氢酸与这个氨 基酸形成肽键，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. 一个新的携带氨基酸的tRNA 进入位点2.继续肽链的合成
就这样，随着核糖体的移动， tRNA 以上述方式将携带的氮 基酸输送过来，以合成肽链。
Ailaudu d lu,
d
翻译过程
核糖体移动方向
U A C C U A
tRNA
翻译过程
甲硫氨酸
C
mRNA
G
核糖体
天冬氨酸
A
肽键
甲硫氨酸 天冬氨酸
5
mRNA
核糖体
C C U A
A U G G A U
核糖体
U
mRNA
甲硫氨酸天冬氨酸
甲硫氨酸天冬氨酸
C
A G G C
异亮氨酸
U A G
核糖体
mRNA
甲硫氨酸天冬氨酸 异亮氨酸
核糖体
C
G
G
C
mRNA
A
遗传信息的翻译
(11)翻译高效进行的原因：
1个mRNA 可以相继结合多个核糖 体，同时进行多条肽链的合成。
这几条多肽链的氨基酸序列是相同的!!!
(12)翻译方向/核糖体移动方向：
一个mRNA分子上结合多个核糖体， 同时合成多条肽链
转录
翻译
场所 主要在细胞核
细胞质的核糖体
模板 DNA的 一 条链
以信使RNA为模板
原料 四种核糖核苷酸
20种氨基酸
条件 模板、原料、能量、酶
模板、原料、能量、
酶、tRNA
产物 单链的信使RNA
特定氨基酸顺序
的蛋白质
信息流向 DNA —→ mRNA
mRNA——→蛋白质
原则 DNA的一条链上的碱基 与mRNA上配对
mRNA上的碱基
与tRNA配对
DNA 的遗传信息(碱基排列顺序)
转录
mRNA 的遗传信息(碱基排列顺序)
翻译
蛋白质的氨基酸排列顺序
思考：三者的比例并不是严格的“6:3:1”的原因
①并不是所有的DNA 片段都进行转录，只有具有遗传效应的片段才进行转录
②mRNA上存在着终止密码子，终止密码子没有对应的氨基酸
数量
6n
3n
n
基因指导蛋白质的合成
课堂小结