4.1 基因指导蛋白质的合成 课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
第1节
基因指导蛋白质的合成
SW生老师
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“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、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
讨论
1、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？
2、基因如何指导蛋白质的合成？
A
P
核糖
U
P
核糖
G
P
核糖
C
P
核糖
一、RNA的结构及种类
1.组成元素：
2.基本单位：
3.结构：一般是单链，且比DNA短，能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
C、H、O、N、P
核糖核苷酸,包括以下四种
4.RNA的分类
mRNA
（信使RNA）
rRNA
（核糖体RNA）
tRNA
（转运RNA）
核糖体RNA(rRNA）
RNA 种类 mRNA——信使RNA tRNA——转运RNA rRNA——核糖体RNA
空间 结构
特点
功能
共同点 单链
三叶草结构
单链
携带从DNA上转录来的遗传信息
一端携带特定的氨基酸,另一端特定的三个碱基可与mRNA上的密码子互补配对，叫反密码子
核糖体的组成成分
翻译时作模板
识别并转运氨基酸
参与构成核糖体
都是转录的产物；基本单位都相同；都与翻译过程有关
二、DNA与RNA的区别
DNA
碱基
P
脱氧核糖
AGC T
A
U
C
G
碱基
P
核糖
AGC U
A
A
T
T
G
G
C
C
G
C
C
RNA
种类 DNA RNA
组 成 部 分 碱基
磷酸 五碳糖
全称
基本组成单位
空间结构
分布（真核细胞）
联系 特有：T
特有：U
共有： A、G、C
都有磷酸
脱氧核糖
核糖
脱氧核糖核酸
核糖核酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
多为规则双螺旋结构
多为单链
细胞核（主要），线粒体、叶绿体
细胞质（主要）
RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的
2.时间：
1.概念：
在 ______中，通过 以 为模板合成 的过程叫做转录。
细胞核
RNA聚合酶
DNA的一条链
RNA
个体生长发育的整个过程。
（1）真核生物：细胞核(主要)、叶绿体和线粒体(基质)。
（2）原核生物：拟核、细胞质。
三、遗传信息的转录
3.场所：
实际上，DNA在哪里，转录就在哪里发生。
（1）模板：DNA双链中的一条链。
（2）原料：4种游离的核糖核苷酸。
（3）酶：RNA聚合酶。
（4）能量：ATP等。
5.原则：
碱基互补配对原则
A-___ G-___ C-___ T-___
U
C
G
A
4.转录的条件
6.转录过程：
①解旋
④释放
②配对
③连接
①解旋
④释放
②配对
③连接
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
DNA双链解开，碱基暴露出来；
游离的核糖核苷酸与 DNA 模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双链恢复
RNA聚合酶
两者以氢键结合
RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键
先合成先释放
9.意义：
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。
RNA新链的延伸是从5’-端到3’-端。
8.产物：
RNA（三种RNA都是）
7.方向：
10.DNA复制和转录的比较
DNA复制 转录
时间
场所 解旋
模板
原料
酶
细胞分裂前的间期
生长发育过程
完全解旋
只解旋有遗传效应的片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链上某片段
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
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
DNA复制 转录
配对方式
特点
方向
产物
意义
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
新链从5’端---3’端延伸
新链从5’端---3’端延伸
（1）定义：
密码子
密码子
密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
mRNA上
（2）位置：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
（3）识别：
5’
3’
从mRNA上5’端开始识别
密码子
（4）种类：
密码子有64种，负责21种氨基酸的编码
四、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表
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
1.AUG既可以编码甲硫氨酸，又是起始密码子。
2.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。
3.GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸，在其他情况下，它编码缬氨酸 。
密码子表查法
脯氨酸
例:CCU
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
①专一性
②简并性
地球上几乎所有生物都共用一套密码子
（5）特点：（P67思考讨论）
一种密码子只决定一种氨基酸
一种氨基酸可由一种或多种密码子决定
③通用性
经过折叠，tRNA呈________形；
一端是携带氨基酸的部位，游离的基团为_____，是此单链RNA的______；
一端有3个相邻的碱基，可以与_______上的_______互补配对，叫做________；
2.氨基酸的“搬运工”——tRNA
三叶草
-OH
3’-端
mRNA
密码子
反密码子
5’
3’
3.反密码子
①概念：
tRNA上可以与mRNA上的密码子碱基互补配对的3个碱基。对密码子有识别作用。
②反密码子的识别：
tRNA的 往 识别，tRNA与mRNA也是反向连接的；
3’-端
5’-端
5’
3’
5’
3’
A
C
G
U
G
U
U
U
G
mRNA
C
A
U
甲硫氨酸
3’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
A
A
C
G
A
C
缬氨酸
缬氨酸
①每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；而一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运；
4.tRNA和氨基酸的关系
tRNA
5.翻译的过程
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tRNA以同样的方式进入位点2
第3步: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
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
随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。当核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成终止。
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
6.翻译的特点：一条mRNA上可以结合 多个 核糖体，同时进行多条肽链的合成，这样可以使少量的mRNA分子迅速合成大量的蛋白质。
7.翻译方向或核糖体移动方向：由肽链短→肽链长的方向进行。
8.翻译的意义：使mRNA上的遗传信息反映到蛋白质结构上。
①定义：
②场所：
细胞质中的核糖体
⑤产物：
多肽链
在细胞质中，游离的各种氨基酸，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
④工具：
tRNA
③条件
模板：
原料：
能量：
细胞提供的能量（ATP等）
21种氨基酸
mRNA
9.翻译过程的小结
⑦碱基互补配对方式：
A-____ G-____ C-____ U-____
U
C
G
A
mRNA和tRNA碱基互补配对
⑧结果：
合成的仅是肽链，还需要运送至内质网、高尔基体等结构进一步加工，作为结构蛋白或功能蛋白。
翻译结束后，mRNA被迅速降解成单体，以保证生物体生命活动的有序进行。
⑨特点：
⑥遗传信息传递方向：
mRNA
蛋白质
复制 转录 翻译
信息流动方向
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
根据DNA复制、基因指导蛋白质的合成过程，画出遗传信息的传递方向示意图。
五、中心法则
1. 提出者：克里克
2.内容：
遗传信息从 DNA 流向 DNA→
遗传信息从 DNA 流向 RNA→
遗传信息从 RNA 流向 蛋白质→
遗传信息从 RNA 流向 RNA→
遗传信息从 RNA 流向 DNA→
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA的复制
DNA的转录
翻译
RNA的复制
逆转录
虚线表示少数生物的遗传信息的流向
逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
3.完整的中心法则图解
（1）DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物、DNA病毒遵循的法则。
（2）RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中,且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是 ，蛋白质是 ，而 为信息的流动提供能量，可见：
信息的载体
信息的表达产物
ATP
4.中心法则的意义
生命是物质、能量、和信息的统一体。
课堂总结
课后练习
1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
(1)DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ）
(2)一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。（ ）
×
×
2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指（ ）
A.基因上3个相邻的碱基
B. DNA上3个相邻的碱基
C.tRNA上3个相邻的碱基
D.mRNA上3个相邻的碱基
D