4.1基因指导蛋白质的合成课件(共49张PPT) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共49张PPT)
基因指导蛋白质的合成
问题探讨 P64
电影《侏罗纪公园》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、互相争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来。
讨论：
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？
知识回顾
基因是什么？
DNA主要分布在哪里？
蛋白质在哪里合成？
有遗传效应的DNA片段。
细胞核。
细胞质的核糖体。
DNA
主要在细胞核
蛋白质的合成
细胞质(核糖体)进行
指导
通过RNA
DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？
问题
为什么RNA是DNA的信使？
脱氧核糖核苷酸
一、遗传信息的转录 P64-65
DNA
RNA
全称：
基本单位：
全称：
基本单位：
DNA一般为规则的双螺旋结构
RNA通常呈单链
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
脱氧核糖核酸
脱氧核糖核苷酸
核糖核酸
核糖核苷酸
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
核糖核苷酸
一、遗传信息的转录 P64-65
与DNA结构相似，由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息；
1
RNA一般为单链，比DNA短，容易通过核孔，转移到细胞质中；
2
探究：RNA能将DNA携带的遗传信息传递到细胞质中应有何特点？
所有RNA都能携带DNA的遗传信息传递到细胞质中吗？
RNA也遵循“碱基互补配对原则”，故以mRNA为媒介可将
遗传信息传递到细胞质中。
3
一、遗传信息的转录 P65
RNA种类和功能
种类
名称
分布
功能
结构
共同点
tRNA
mRNA
rRNA
信使RNA
转运RNA
核糖体RNA
单链
单链，部分碱基配对形成三叶草型结构
单链
转录遗传信息
翻译的模板
识别密码子、转运氨基酸
核糖体组成结构的一部分
主要在细胞质中
主要在细胞质中
与蛋白质结合成核糖体
①都是转录产物 ②基本单位相同 ③都与翻译过程有关
一、遗传信息的转录 P65
RNA是怎样产生的呢？
在 中，通过 以DNA的 为 ，
按照 的原则合成 的过程。
（1）概念：
细胞核
一条链
模板
碱基互补配对
（2）遗传信息传递方向：从 转移到了 。
（3）场所：主要在 中。
DNA
mRNA
细胞核
RNA
RNA聚合酶
转 录
一、遗传信息的转录 P65
RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
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
第三步
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
RNA与模板链是反向的
碱基互补配对
DNA RNA
A -- U
T -- A
C -- G
G -- C
磷酸二酯键
RNA聚合酶
以mRNA为例说明转录的基本过程
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
U
一、遗传信息的转录 P65
RNA聚合酶
以mRNA为例说明转录的基本过程
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
一、遗传信息的转录 P65
RNA聚合酶
以mRNA为例说明转录的基本过程
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
U
一、遗传信息的转录 P65
RNA聚合酶
以mRNA为例说明转录的基本过程
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
U
一、遗传信息的转录 P65
RNA聚合酶
以mRNA为例说明转录的基本过程
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
U
一、遗传信息的转录 P65
RNA聚合酶
以mRNA为例说明转录的基本过程
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
一、遗传信息的转录 P65
RNA聚合酶
以mRNA为例说明转录的基本过程
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
一、遗传信息的转录 P65
以mRNA为例说明转录的基本过程
A
G
T
A
C
T
A
A
T
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
核孔
DNA
一、遗传信息的转录 P65
转录的概念？
1
一、遗传信息的转录
主要在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。
转录的场所？
2
转录的模板
3
转录的原料
4
转录的条件
5
转录的碱基配对方式
6
转录的产物？
7
细胞核、叶绿体、线粒体、拟核
DNA分子的一条链
四种游离的核糖核苷酸
模板、原料、能量、酶（RNA聚合酶同时具有解旋功能）
G-C C-G T-A A-U
三种RNA（mRNA rRNA tRNA)
一、遗传信息的转录
特别注意：
转录需要解旋，但不需要解旋酶（RNA聚合酶本身具有解旋酶的作用）。
碱基之间形成氢键不需要酶的催化。
联系细胞分化：
不是所有基因都会转录，转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。
一、遗传信息的转录
复制 转录
场所
模板
原料
酶
能量
碱基配对
产物
主要在细胞核
主要在细胞核
DNA的两条链
DNA的一条链
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
ATP
ATP
子代DNA
G－C、C－G、T－A、A－T
G－C、C－G、T－A、A－U
RNA
练一练
按照碱基配对原则，
1、写出以b链为模板转录形成的RNA碱基序列，
2、写出与b链对应的a链的碱基序列。
DNA双链片段 a链
b链 C G A A C C T C A C G C
RNA
比较RNA和a链的碱基序列的差异。
请标注出RNA的5'端和3'端，并指出延伸方向
5'
3'
练一练
按照碱基配对原则，
1、写出以b链为模板转录形成的RNA碱基序列，
2、写出与b链对应的a链的碱基序列。
比较RNA和a链的碱基序列的差异。
请标注出RNA的5'端和3'端，并指出延伸方向
3'
5'
DNA双链片段 a链
b链 C G A A C C T C A C G C
RNA
3'
5'
3'
G C T T G G A G T G C G
G C U U G G A G U G C G
5'
二、遗传信息的翻译 P66
转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质的氨基酸序列，那么，mRNA的碱基序列如何能变成蛋白质中的氨基酸序列呢？
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
核苷酸排序
氨基酸排序
二、遗传信息的翻译 P66
游离在细胞质中的各种 ，在 内以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 的过程。
翻 译
氨基酸
核糖体
mRNA
蛋白质
遗传信息传递方向：从 转移到了 。
场所：在 中。
蛋白质
mRNA
核糖体
二、遗传信息的翻译——密码子 P66
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
如1个碱基决定1个氨基酸　　　 决定4种氨基酸
如2个碱基决定1个氨基酸　 　　决定16种氨基酸
如3个碱基决定1个氨基酸　　 　决定64种氨基酸　　　　　　　　　　　
组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸
如4个碱基决定1个氨基酸　　 　决定256种氨基酸　　　　　　　　　　　
经过不断的推测与实验得知：
1个密码子
称为
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始！） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
第1个字母 第2个字母 第3个字母 密码子
苯丙氨酸 U U U UUU
苏氨酸 A C G ACG
？
二、遗传信息的翻译——密码子 P66
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始！） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
提示：
正常情况下UGA是终止密码子(不编码氨基酸)，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。
原核生物可以使用GUG作为起始密码子，此时编码的是甲硫氨酸。
二、遗传信息的翻译——密码子 P66
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始！） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
问题：
一共有多少个密码子？
真核生物的起始密码子是？
终止密码子是？
起始密码子编码氨基酸吗？
终止密码子编码氨基酸吗？
编码氨基酸的密码子有多少个？
64个
AUG
UAA 、UAG、UGA
(可编码氨基酸）
一般不
61个
二、遗传信息的翻译——密码子 P66
编码
问题：
绝大多数氨基酸都有好几个密码子，这一现象称为密码的简并（性），你认为密码的简并对生物体的生存和发展有什么意义？
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？
生物有共同起源
提高密码子的容错性；
保证翻译速度
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始！） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
二、遗传信息的翻译——密码子 P66
二、遗传信息的翻译——密码子 P66
密码子的简并性：
像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子的现象。
（简并性的意义：维持物种的稳定性）
密码子的通用性：
几乎所有的生物体都共用一套密码子。（生物之间存在或近或远的亲缘关系）
密码子与氨基酸关系：
①1种氨基酸可能由1种或几种密码子决定。
②1种密码子只能决定1种氨基酸（正常情况下）。
二、遗传信息的翻译——反密码子 P67
mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。
合成蛋白质的原料——氨基酸会直接与mRNA上的密码子结合吗？
将氨基酸运送到“生产线”上去的是“搬运工”——tRNA（转运RNA）
tRNA是怎么把氨基酸和mRNA联系起来的？
二、遗传信息的翻译——反密码子 P67
一种密码子→____种氨基酸
一种密码子→____种反密码子
一种反密码子→____种氨基酸
分子结构特别：
三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。
3
密码子
反密码子
满足碱基互补配对原则
一
一
一
二、遗传信息的翻译——反密码子 P67
3
1. tRNA上有两个重要部位：
结合氨基酸的部位，位于3 -端
反密码子位于环上；反密码子能与
mRNA上的密码子碱基互补配对
2. 催化tRNA和AA（氨基酸）反应的酶同时识别反密码子和氨基酸，保证一种tRNA只能携带一种氨基酸。
二、遗传信息的翻译——反密码子 P67
P
OH
结合氨基酸的部位
反密码子
5
3
5
3
A
C
A
mRNA
tRNA
碱基配对
二、遗传信息的翻译 P67
U A C
甲硫
tRNA（转运RNA）
氨基酸
密码子
反密码子
mRNA（信使RNA）
A U G
C U A
G U A G C U
一种氨基酸→__________种密码子
一种密码子→__________种反密码子
一种氨基酸→__________种反密码子
一种或几
一
一种或几
二、遗传信息的翻译 P68
mRNA（信使RNA）
A U G
C U A
G U A G C U
U A C
甲硫
结合
起始
位点1
二、遗传信息的翻译 P68
U A C
甲硫
mRNA（信使RNA）
A U G
C U A
G U A G C U
C A U
缬
C G A
丙
结合
起始
读码
进位
脱水缩合
退位
位点1
位点2
位点1
位点2
U A C
甲硫
mRNA（信使RNA）
A U G
C U A
G U A G C U
C A U
缬
C G A
丙
结合
起始
读码
进位
脱水缩合
退位
先来先动，先来先走
二、遗传信息的翻译 P68
位点1
位点2
位点1
位点2
二、遗传信息的翻译
翻译的概念？
1
游离在细胞质中的各种氨基酸，在核糖体内以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
翻译的场所？
2
翻译的模板
3
翻译的原料
4
翻译的条件
5
翻译的碱基配对方式
6
翻译的产物？
7
核糖体
mRNA
21种氨基酸
模板、原料、能量、酶、tRNA
G-C C-G U-A A-U
多肽链
二、遗传信息的翻译 P69
一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。这样少量的mRNA就可以迅速合成大量蛋白质，提高翻译的效率。
核糖体移动方向？
产物相同吗？是成熟蛋白质吗？
复 制 转 录 翻 译
时间
部位
原料
模板
碱基配对
产物
分裂间期
生命的任何时期
生命的任何时期
细胞核（叶、线）
细胞核（叶、线）
核糖体
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
21种氨基酸
DNA的两条链
DNA的一条链
信使RNA
A-T 、T-A
C-G、G-C
A-U 、T-A
C-G、G-C
A-U 、U-A
C-G、G-C
二个DNA分子
信使RNA等
多肽（蛋白质）
比较
三、中心法则
回忆DNA复制、基因指导蛋白质合成过程，尝试写出遗传信息的传递方向。
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白质
三、中心法则 P69
1957年，克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律——中心法则。
1965年，科学家在某种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 RNA
RNA复制酶
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
三、中心法则 P69
1957年，克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律——中心法则。
根据两则资料中心法则应该如何补充？
生命是物质、能量和信息的统一体。
三、中心法则——拓展
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 某些RNA病毒
逆转录病毒
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
练一练
3. 某DNA分子片段中碱基为3600对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸（ ）种
A．1200　　 B．600　　 C．300　　 D．21
D
2. 某种蛋白质中含300个氨基酸，在控制此蛋白质合成的DNA中，最少应有脱氧核苷酸（ ）个
A．300　　 B．600　 　C．900　　 D．1800
D
1．已知某转运RNA一端的三个碱基顺序是GAU，它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是由下列哪个转录来的（ ）
A.GAT B.GAA C.GUA D.GTA
A
拓展
转录
个氨基酸→反密码子上 个碱基
1个反密码子→mRNA上 个碱基
1个密码子→DNA上 个碱基
翻译
基因的碱基
mRNA的碱基
氨基酸 =
6
3
1
结论：
6
3
1
3
a
b
练一练
5.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是(　　)
A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对
B．②中a端为5'端，b端为3'端
C．如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶
D．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合
B
DNA模板链
RNA
RNA聚合酶
C
4．碱基互补配对原则可发生在下列哪些结构中（ ）
①线粒体 ②高尔基体 ③叶绿体 ④核糖体 ⑤中心体 ⑥细胞核
A.②⑥ B.①②③④⑤⑥ C.①③④⑥ D.①③⑤⑥
练一练
A．图1所示过程主要发生于细胞核中，其原料为核糖核苷酸
B．图2所示过程主要发生于核糖体中，其原料为氨基酸
C．图1中①是DNA聚合酶，图2中②是rRNA
D．图2所示多肽合成到Gly就终止，导致合成结束的终止密码子是UAG
6. 如图是有关真核细胞内遗传信息传递的过程，下列说法正确的是 ( )　
DNA复制
翻译
解旋酶
DNA聚合酶
核糖体
tRNA
mRNA
D
课堂小结