人教高中生物必修二4.1基因指导蛋白质合成课件

第4章 基因的表达
问题一：在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？
问题二：如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？
电影《侏罗纪公园》中恐龙复活的场景
第四章的章图
请同学们阅读章图中的文字和图解，你们看懂了什么，又产生了哪些问题。
基因
基因控制生物性状
基因的表达：基因指导蛋白质合成的过程。
问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？
1.DNA主要存在哪里？
2.蛋白质在哪里合成？
DNA
主要在细胞核
蛋白质的合成
在细胞质(核糖体)进行
指导
通过RNA
问题：
2、为什么RNA适于做DNA的信使呢？
1、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？
㈠遗传信息的转录
1、RNA与DNA的区别
核糖
脱氧核糖
RNA与DNA结构的比较
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核 糖
A T C G
A U C G
通常双螺旋结构
一般单链结构
细胞核
细胞质
储存遗传信息
与蛋白质的合成有关
比较项目 DNA RNA
结 构
基本单位
五碳糖
含氮碱基
主要功能
存在场所
注意事项：
④RNA的作用：RNA与蛋白质合成有关，也可作为一种酶，具有催化作用。
①同一生物体不同体细胞的DNA含量和种类相同（都是由同一个受精卵发育而来的）
②同一生物体不同体细胞的RNA含量和种类不同，相差很大。
③有细胞结构的生物体细胞中同时含有DNA和RNA的，DNA是遗传物质。
RNA
种类
信使 RNA(mRNA)
核糖体 RNA(rRNA)
转运 RNA(tRNA)
将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。
氨基酸的运载工具。（一种转运RNA只能识别和转运一种氨基酸。
核糖体的组成部分
信使RNA
转运RNA
核糖体RNA
单链
三叶草结构
单链
带有从DNA上转录来的遗传信息
有一个氨基酸结合区；有一个反密码子区
构成核糖体的主要成分
翻译时作为模板
转运特定的氨基酸
构成核糖体的成分；合成蛋白质的场所
细胞核内合成，穿过核孔，到达细胞质中与核糖体结合
细胞质中
细胞质中
RNA的种类及功能
种类 mRNA tRNA rRNA
名称

分布部位
结构

特点

功能

⑴它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，因此能储存遗传信息。
⑵在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，因RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与配对。
⑶RNA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。
3、RNA适于做DNA的信使的原因：
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
DNA的遗传信息是怎么传给 mRNA的？
转录：在细胞核中，以DNA的一条链为模板， 按照碱基互补配对的原则合成mRNA的过程
转录：
在_______内，以DNA的______为______， 按照____________的原则合成_____的过程。
细胞核
一条链
模板
碱基互补配对
RNA
场所：
主要在细胞核
过程：4步:解旋、碱基互补配对、连接、释放
条件
结果：
概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
DNA的一条链
游离的四种核糖核苷酸
ATP
DNA解旋酶、RNA聚合酶等
形成一条mRNA
4. 遗传信息的转录
DNA的平面结构图
以DNA的一条链为模板合成RNA
DNA
游离的核糖核苷酸
DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——C；C——G；T—A
组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来
形成的 mRNA 链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
RNA
DNA
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。
⑴转录的定义：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
⑵转录的场所：细胞核。
⑶转录的模板：DNA分子的一条链。
⑷转录的原料：四种核糖核苷酸。
⑸转录的条件：模板、原料、能量、酶。
⑹转录时的碱基配对：
⑺转录的产物：mRNA。
DNA
RNA
A
T
C
G
U
A
G
C
G－C、C－G、T－A、A－U
（8）遗传信息流动：
想一想
1. 转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是mRNA吗？
★含有DNA的部位均可转录。
★产物mRNA、 tRNA、 rRNA等
特别提醒：
（1）转录的基本单位是基因，而不是整个DNA分子。
（2） 在真核细胞内，转录出来的RNA需要经过加工才能具有生物活性。
细胞核
只解有遗传效应的片段
只有DNA的一条链
四种核糖核苷酸
DNA解旋酶、 RNA聚合酶
边解旋边转录
一条单链的mRNA
细胞核
完全解旋
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
DNA解旋酶、DNA聚合酶
半保留复制、边解旋边复制
子代DNA
DNA DNA
DNA mRNA
课堂练习：
1．细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构
层次是[ ]
A．DNA→染色体→脱氧核苷酸→基因
B．染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因
C．DNA→染色体→基因→脱氧核苷酸
D．染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
D
2．DNA分子的解旋发生在 过程中[ ]
A．复制 B．转录
C．翻译 D．复制和转录
D
3. 对于下列图解，正确的说法有(　　)。
①表示DNA复制过程　②表示转录过程　
③共有5种碱基　④共有8种核苷酸　
⑤共有5种核苷酸　⑥A均代表同一种核苷酸
A．①②③? B．④⑤⑥ C．②③④? D．①③⑤
C
4.如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放大示意图。对此分析合理的是 [ ]
A．图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所示过程主要发生于细胞质内 B．图中催化图甲、乙所示两过程的酶1、酶2和酶3是相同的 C．图丙中a链为模板链，b链为转录出的子链 D．图丙中含有两种单糖、五种碱基、五种核苷酸
C
5．一个DNA分子可以转录出多少种多少个
mRNA [ ]
A．一种一个 B．一种多个
C．多种多个 D．无数种无数个
C
6．mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧
啶，则转录该mRNA的DNA分子上腺嘌
呤占碱基总数的[ ]
A．50% B．25%
C．30% D．35%
C
二、遗传信息的翻译
（一）翻译
1概念： 以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序
的蛋白质的过程叫做翻译。
2 场所：细胞质中的核糖体
？
蛋白质是由20种氨基酸组成的，而信使RNA上的碱基只有四种（A、G、C、U），那么，这四种碱基是怎样决定蛋白质上的20种氨基酸的呢？
4种碱基只能决定4种氨基酸，41=4。
二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，42=16。
三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种，43=64，足够有余。
如果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20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？
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
密码子与反密码子
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻
的碱基。
mRNA
遗传密码的特性：
1、起始密码子： AUG GUG
2、终止密码子： UAG UAA UGA ，不编码氨基酸。
3、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。
4、通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
5、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况 。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。
1.地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实说明地球上的所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一。
2.从密码的简并性我们能认识到；如果密码子中的一个
碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质氨基酸的种类不发生变化（GAU→GAC都决定天冬氨酸），这就保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化 。
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
反密码子：tRNA上可以与mRNA上的密码子相互配对的3个碱基。
反密码子
密码子
tRNA——“搬运工”
游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线----核糖体”上？
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
每种tRNA只能识别并转运
一种特定的氨基酸!
决定氨基酸的密码子有61种,
所以tRNA 有61种
翻 译
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
细胞质（核糖体）
mRNA
蛋白质
氨基酸
ATP、酶
、转运RNA（tRNA）
碱基互补配对：
G－C、C－G、U－A、A－U
遗传信息流动：
核糖体
甲硫氨酸
肽键
甲硫氨酸
甲硫氨酸
天门冬
氨酸
肽键
甲硫氨酸
天门冬
氨酸
甲硫氨酸
天门冬
氨酸
异亮氨酸
mRNA
tRNA
氨基酸
核糖体
一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链
DNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中 的排列顺序，进而决定 的排列顺序，最终决定了 的结构和功能特异常。
核糖核苷酸/密码子
氨基酸
蛋白质
从基因的表达过程可以看出：
A—C—U—G—G—A—U—C—U
mRNA
转录
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C —T
T—G—A—C—C—T—A—G —A
密码子
ACU GGA UCU
tRNA
U–G–A C–C–U A–G–A
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
翻 译
蛋白质
肽键 肽键
蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系
1、如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该蛋白质合成的mRNA的碱基数目为 ，控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的碱基数目为 。
3n
6n
比例是_________
1∶3∶6
转录和翻译的关键是遵守碱基互补配对原则，同时注意RNA与DNA中有一个嘧啶不同。
（1）转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。基因模板上的A+T与RNA分子中的U+A相等。
（2）翻译过程中，信使RNA中每三个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目1/3 。
（3）基因中碱基数目：RNA分子中的碱基数目：蛋白质分子中氨基酸的数之比为6：3：1 。
总 结
在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。
在细胞质中，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
DNA的一条链
信使RNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
含A、U、C、G的4种核糖核苷酸
合成蛋白质的20种氨基酸
信使RNA
有一定氨基酸排列顺序的多肽，进一步加工为蛋白质
是遗传信息的转录
是遗传信息的表达
边解旋边转录，转录后DNA恢复原状
翻译结束后mRNA被降解成单体
阶段
项目 转录 翻译
定义

模板
原料
特点
遗传信息传递方向
产物
实质
转录、翻译与DNA复制的比较
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
转录
翻译
细胞核
细胞质
细胞核
细胞核
细胞质
mRNA→Pro
间期
生长发育全过程
生长发育全过程
场所 时间 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
A
密码子
精氨酸
氨基酸
转运RNA
G
信使RNA
G
G
DNA
双链
根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：
C
C
C
A
A
T
C
G
U
C
G
练一练
2. 某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成的DNA中，最少应有（??? ）个脱氧核苷酸
A．1200　　 B．600　 　C．400　　 D．200
A