4.1基因指导蛋白质的合成课件(共44张PPT)--2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共44张PPT)
4.1基因指导蛋白质的合成
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？
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 指导 蛋白质 的合成
主要在细胞核
在细胞质进行
通过信使RNA
问题：为什么RNA适于作DNA（基因）的信使？
一、遗传信息的转录
（一）关于RNA
DNA
RNA
1.RNA的全称：
2.RNA的基本单位：
核糖核酸
核糖核苷酸
OH
H
H
H
A
C
G
T
A
C
G
U
RNA
DNA
基本组成 单位
五碳糖
无机酸
碱 基
单双链
分子大小
核糖核苷酸
核 糖
磷 酸
核酸
项目
通常是单链结构
A、G、C、U
脱 氧 核 糖
脱氧核苷酸
磷 酸
A、G、C、T
通常是规则的
双螺旋结构
比较小
很大
3.细胞中的两种核酸的比较
信使RNA（mRNA）：遗传信息传递的媒介。
核糖体RNA（rRNA）：与蛋白质构成核糖体。
转运RNA（tRNA）：转运氨基酸的工具。
4. RNA的种类和功能
总结：为什么RNA适合做DNA的信使呢？
1. RNA是由基本单位-----核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
2. RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
3. RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。
碱基DNA A T G C
互补
配对 RNA
U
A
C
G
请同学们阅读课本P65的第四自然段和图4-4，完成下列填空。
　　　　　　　
1.概念：
2.场所：　　　　　　　　　　
3.基本条件：（1）模板：
（2） 原料：
（3） 能量：
（4） 酶：
4.原则：
5.产物：
6.遗传信息流动：
（二）转录
细胞核
DNA的一条链
四种游离的核糖核苷酸
ATP
碱基互补配对原则（A-U，G-C，C-G，T-A）
RNA（mRNA，tRNA，rRNA）
RNA聚合酶
DNA mRNA
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程
A
C
G
T
G
T
T
T
A
DNA的平面结构图
T
G
C
A
C
A
A
A
T
RNA聚合酶
A
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
DNA
游离的核糖核苷酸
RNA
聚合酶
T
G
C
A
C
A
A
A
T
1. DNA解旋，碱基暴露
5'
3'
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
2. 游离的核糖核苷酸与DNA随机碰撞，氢键结合
5'
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
5'
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
5'
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
G
5'
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
A
U
G
3.连接成mRNA。
5'
RNA
聚合酶
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
A
U
G
U
U
A
U
C
形成 mRNA 链，
DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
mRNA
DNA
5'
3'
DNA复制和转录的比较
DNA复制 转录
时间
场所 模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A-T、 T—A、C—G 、 G—C
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
思考与讨论：P66
1.转录和DNA的复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
（1）相同点：
都需要模板、原料、酶、能量等；都遵循碱基互补配对原则
（2）意义：碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。
2. DNA分子的解旋发生在哪一过程中
A. 复制
B. 转录
C. 翻译
D. 复制和转录
A
1. 对比RNA和DNA化学成分，RNA特有的是
A. 核糖和尿嘧啶
B. 脱氧核糖和尿嘧啶
C. 核糖和胸腺嘧啶
D. 脱氧核糖和胸腺嘧啶
D
即时训练：
4. 构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位---核苷酸有多少种？ 碱基有多少种？
A. 2种 4 B. 4种 4种
C. 5种 5种 D. 8种 5种
3. mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，则转录该mRNA的 DNA片段 上腺嘌呤占碱基总数的（ ）
A. 50％ B. 25％ C. 30％ D.35％
C
DNA单链
D
D
5.经检测，甲、乙、丙3种生物的核酸中的碱基之比如下表，这3种生物的核酸分别是（ ）
A G C T U
甲 60 40 60 40 ----
乙 30 20 20 30 ----
丙 41 23 44 ---- 28
A.双链DNA、单链DNA、RNA B.单链DNA、双链DNA、RNA
C.双链DNA、RNA、单链DNA D.RNA、单链DNA、双链DNA
B
6.（多选）下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是以4种核糖核苷酸为原料合成的
C．如果③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶
D．转录完成后，②需通过三层生物膜才能与核糖体结合
BC
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——
二、遗传信息的翻译
遗传学上把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叫做翻译。
翻译
RNA是如何翻译成蛋白质的？
讨论：
4种碱基如何决定21种氨基酸
电报机
电报密码
0130 0117
你 好
如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸
41=4
42=16
43=64，足够有余
一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的21种氨基酸？
如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
经过不断的推测与实验得知：
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸
1个密码子
称为
密码子
密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
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
？
精氨酸 A G G AGG
密码子总数是 种，但决定氨基酸的密码子是 种，____个是终止密码子。所有生物的密码子是 的。注：UGA可作终止密码子，但也可编码硒代半胱氨酸
61
64
一般来说，一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由 不同的密码子决定。（如GUG可编码缬氨酸和甲硫氨酸（可作起始密码子））
1种或几种
相同
3
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
密码子
密码子
密码子
决定
缬氨酸
决定
组氨酸
决定
精氨酸
翻译的方向是从mRNA的5'→3'
翻译通常是从mRNA上的起始密码子开始到终止密码子结束
思考与讨论：P67
2.通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的……（密码子的通用性）
1.（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。
1.密码子简并性
2.密码子通用性
那么：
游离在细胞质
中的氨基酸
怎样运送到
合成蛋白质的
“生产线”上去的
tRNA
搬运工
搬运到
称为
氨基酸的“搬运工”tRNA
1.tRNA呈__________；
2.一端为携带_______的部位
3.另一端有3个碱基。
三叶草形
氨基酸
每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。
mRNA
5'
3'
密码子
反密码子
3'
5'
结合氨基酸的部位
A
C
U
A
C
U
天冬氨酸
一共有多少种tRNA？
反密码子
与密码子相互配对，转运的氨基酸由配对的密码子决定
决定氨基酸的密码子有61种，
所以tRNA有61种。
氨基酸的“搬运工”tRNA
（1）每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸!
（2）一种氨基酸可以由___________tRNA来运输
一种或几种
核糖体
起始密码子
肽键
肽键
终止密码子
5．翻译过程
mRNA与核糖体结合
形成2个tRNA结合位点
AUG是起始密码子
携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1
携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
甲硫氨酸与组氨基酸形成肽键，转移到位点2
核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子
原占位点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
直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成终止
（1）结合
三、基因表达的计算
G C T
C G A
G C U
模板链
丙氨酸
DNA
（基因）
mRNA
氨基酸
DNA
碱基数目
mRNA
碱基数目
氨基酸
数目
：
：
= 6
3
1
：
：
1.数量关系：
一个mRNA分子结合______核糖体，可以同时合成______肽链。
2.目的意义：
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
3.方向：__________（根据多肽链的长度，长的翻译在前）
4.结果：合成的仅是________
看图说话：
多个
多条
从左向右
多肽链
(即由“短” 到“长”)
DNA聚合酶
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
核糖体
DNA
mRNA
多肽链
DNA复制
转录
翻译
四、中心法则
复制 转录 翻译
信息流动方向
请设计一幅概念图，描述DNA、RNA、蛋白质等物质间信息流动的关系。
1957年，克里克－－中心法则
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
中心法则及其发展
RNA
DNA
蛋白质
转录
翻译
复制
逆转录
复制
根据上述图，你能找出遗传信息传递的几条途径？
（1）DNA
DNA
蛋白质
（2）DNA
RNA
RNA
（3）RNA
（4）RNA
DNA
（复制）
（转录、翻译）
（复制）
（逆转录）
中心法则是对遗传信息的传递过程的概括。
虚线表示少数生物遗传信息的流向
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。
转录、翻译与DNA复制的比较
场所 模板 原料 产物 遗传信息传递方向
DNA复制： DNA DNA
转录： DNA RNA
翻译： RNA Pro
游离的脱
氧核苷酸
游离的核
糖核苷酸
游离的
氨基酸
DNA
mRNA
蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
亲代DNA的每一条链
DNA的一条链（模板链）
mRNA
小结
RNA
基因
蛋白质
转录
翻译
细胞核
细胞质
细胞核
细胞核
细胞质
mRNA→Pro
1.遗传密码的组成是（ ）
A.由A、T、G、C四种碱基中任何三个做排列组合
B.由A、U、G、C四种碱基中任何三个做排列组合
C.由A、T、G、C、U五种碱基中任何三个做排列组合
D.由A、U、G、T四种碱基中任何三个做排列组合
2.DNA决定RNA的性质是通过（ ）
A.信使RNA的密码 B.DNA特有的自我复制
C.碱基互补配对原则 D.转运RNA的媒介
3.已知某转运RNA的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是由下列哪个转录来的（ ）
A.GAT B.GAA
C.GUA D.CTA
4.在遗传信息的转录和翻译过程中，起翻译者作用的是（ ）
A.核糖体RNA
B.转运RNA
C.信使RNA
D.氨基酸
5.已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是（ ）
A.12 B.24 C.18 D.30
6.揭示生物体内遗传信息一般规律的是
A.基因的遗传规律 B.碱基互补配对原则
C.中心法则 D.自然选择学说