人教版高一生物必修二 第四章第一节 基因指导蛋白质的合成 （2）（共52张PPT）

(共52张PPT)
第4章 基因的表达
§ 4.1基因指导蛋白质的合成
1）现在地球上还有恐龙这种动物吗？
2）利用已灭绝的生物的DNA分子，真的能够使灭绝的生物复活吗？
没有
因为从DNA到具有各种性状的生物体，需要极其复杂的基因表达及调控过程。
电影《侏罗纪公园》中的恐龙
问题探讨
难以做到
使得生物体表现出不同的性状。
生物体的性状是通过什么体现出来的？
蛋白质是生物体性状的体现者。

基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程叫做基因的表达。
遗传信息表达的结果是什么？
遗传信息是指DNA分子中碱基或脱氧核苷酸的排列顺序。
什么叫遗传信息？
基因


指导
合成
蛋白质


体现者
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？
控制生物性状

基因通过指导蛋白质的合成来控制性状
基因
蛋白质的合成
指导

______指导蛋白质的合成

基因是有_________的_____片段； DNA 主要存在于________中，而蛋白质的合成是在_______中的核糖体中进行的。
细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质的合成？
基因
遗传效应
DNA
细胞核
细胞质
以_____为媒介
RNA
为什么RNA适合做DNA的信使呢？
核酸的种类 基本单位 分布 功能


脱氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA)
细胞核
线粒体
叶绿体
主要在细胞质
主要的遗传物质
少数RNA病毒的遗传物质

脱氧核苷酸
核糖核苷酸
DNA与RNA的比较
DNA与RNA在化学组成上的区别
DNA特有


共有


RNA特有


比较项目 DNA RNA
基本单位
五碳糖
含氮碱基
结构
主要存在部位
DNA,RNA 的主要区别
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A T C G
A U C G
多为双链结构
多为单链结构
细胞核
细胞质

RNA适于作DNA信使的原因：
★RNA是由核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
★ RNA一般是____链，而且比 DNA 短，因此能够通过_______，从________转移到________中。
★RNA上的碱基能与DNA上的碱基互补配。
★RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。
核孔
细胞核
细胞质
单
RNA
的种类
信使 RNA(mRNA)
核糖体 RNA(rRNA)
转运 RNA(tRNA)

转录遗传信息，是蛋白质翻译的模板
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
1.组成DNA的脱氧核苷酸有___种，碱基有___种
2.组成RNA的核糖核苷酸有___种，碱基有___种
3.组成核酸的核苷酸有___种，碱基有___种

4
4
4
4
8
5
考考你
4.有三个核酸分子，经分析知共有五种碱基，八种核苷酸，四条多核苷酸链，它们是

Ａ．一个ＤＮＡ分子，两个ＲＮＡ分子。
Ｂ．三个ＤＮＡ分子。
Ｃ．两个ＤＮＡ分子，一个ＲＮＡ分子。
Ｄ．三个ＤＮＡ分子。
5.噬菌体、烟草花叶病毒、烟草体内核苷酸的种类依次是
A.4、4、4 B.4、4、8 C.4、8、8 D.8、8、8

DNA
mRNA
蛋白质
转录

翻译

基因指导蛋白质的合成
(遗传信息从____到_____)
(信息从_____到_______)
DNA
mRNA
mRNA
蛋白质
在_______内，以DNA的______链为模板合成_______的过程。
转录的概念
细胞核
一条
RNA
概念:
过程:
特点:
边解旋边转录

A


G


C


G


A


C


G


G



U



U


DNA
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A

DNA双链解开, 双链的碱基得以暴露, 以一条链为模板

G


C


G


A


C


G


G



U



U



A

RNA
DNA
RNA聚合酶
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A

A


按碱基互补配对原则(A-U T-A G-C C-G)进行

G


C


G


A


C


G


G



U



A


U

RNA
DNA
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A


C


G


A


C


G


G



U



A


U

G


RNA
DNA
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A


C


G


A


G



U


C



A

U

G



RNA
DNA
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A

G



C



A

U

G




A


RNA
DNA
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A

C


G


G



U


G



C



A

U

G



A



C



RNA
DNA
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A

G


G



U


G



C



A

U

G



A



C



U


RNA
DNA
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A

G


G


G



C



A

U

G



A



C


U




G


RNA
DNA
转录的过程

T

C

C

A

G

T

G

C

A

G


G




T

C

C

A

G

T

G

C

A

C



A

U

G



A



C


U



G



G


RNA
DNA
转录的过程
G




T

C

C

A

G

T

G

C

A

C



A

U

G



A



C


U



G


G



形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
RNA
DNA
转录的过程
G




项目 转录
场所
模板
原料
条件
碱基配对
产物
信息传递
发生时间
转录
主要在细胞核
DNA的一条链
4种核糖核苷酸



个体生长发育的整个过程
mRNA
DNA

mRNA
需要RNA聚合酶、ATP等
A T G C
DNA
RNA
U

A

C

G


游离在_______中的各种_______，以_______为模板合成具有一定_______顺序的_______的过程
翻译的概念
细胞质
氨基酸
mRNA
氨基酸
蛋白质
DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。4种碱基怎么决定蛋白质的20种氨基酸呢？
如果1个碱基决定一个氨基酸，4种碱基只能编码____种氨基酸。
思考与讨论
4
如果2个碱基决定一个氨基酸，4种碱基最多能编码____种氨基酸。
16
如果3个碱基决定一个氨基酸，4种碱基最多能编码____种氨基酸。
64
你认为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？
至少需要3个碱基
科学家通过推测和实验, 最终破解了遗传密码, 得知确实是mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸.
信使RNA
转运RNA
核糖体RNA

密码子


反密码子

氨基酸
3种RNA都是转录的产物
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基称为1个密码子
tRNA一端能携带氨基酸，另一端的3个碱基称为反密码子

密码子

密码子
20种氨基酸的密码子表
A
U
U
A








C
G
C
mRNA



密码子

A
A
U











亮氨酸


读表方法


一种氨基酸有一种或几种密码子, 可由一种或几种tRNA来转运。tRNA种类很多，但一种tRNA只能转运一种氨基酸。
tRNA和mRNA都参与了蛋白质的合成过程，但氨基酸的种类和顺序是由________决定的。
mRNA
一种tRNA只能携带一种氨基酸?
一种氨基酸只能由一种tRNA携带?
思
考
与
讨
论
对应的氨基酸序列为:甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
1.AUG GAA GCA UGU CCG AGC AAG CCG








解决课文P65
2.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。

3.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 。
思
考
与
讨
论
1）如何确定氨基酸排列的位置？
2）氨基酸通过什么方式形成多肽链？
翻译的过程


A

G

T

A

C

A

A

A

T


U

C

A

U

G

A

U

U

A



细胞质
细胞核


DNA的一条链
mRNA通过_____进入到细胞质中，与_______结合，形成2个tRNA的结合位点。
核孔
核糖体
mRNA
核糖体

U
A
C











甲硫氨酸
G
G
U











组氨酸

A

G

G

U

C

A

C

G

U

mRNA
C
A
C











色氨酸
tRNA识别并转运特定的氨基酸。


A

G

G

U

C

A

C

G

U

mRNA
U
A
C











甲硫氨酸
携带甲硫氨酸的tRNA通过碱基互补配对，进入位点1。
G
G
U











组氨酸
C
A
C











色氨酸


A

G

G

U

C

A

C

G

U

mRNA
G
G
U











组氨酸
C
A
C











色氨酸
U
A
C











甲硫氨酸

两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽

携带组氨酸的tRNA通过碱基互补配对进入位点2，甲硫氨酸通过与组氨酸脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。


A

G

G

U

C

A

C

G

U

mRNA
G
G
U











甲硫氨酸
C
A
C











色氨酸

组氨酸
核糖体沿mRNA移动, 读取下一个密码子。原占据位点1的tRNA离开核糖体, 占据位点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。
U
A
C













A

G

G

U

C

A

C

G

U

mRNA
G
G
U











甲硫氨酸
C
A
C











色氨酸

脱水缩合形成三肽


随着核糖体的移动，合成的肽链也越来越长，直到遇到终止密码子才停止翻译。
组氨酸
多肽链合成后, 就从核糖体与mRNA的复合物上脱离, 再经过盘曲折叠形成一定的空间结构, 最终形成具有一定功能的蛋白质分子。
基因指导蛋白质的合成动态全过程
1.转录: 在_______中进行
2.翻译:在_______中进行
细胞核
细胞质
翻译是一个快速的过程，一个mRNA分子上可以结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。
翻译的特点
项目 翻译
场所
模板
原料
条件
碱基配对
产物
信息传递
发生时间
翻译
核糖体
mRNA
20种氨基酸



个体生长发育的整个过程
多肽链
RNA

蛋白质
需要酶、ATP、tRNA
A U G C
DNA
RNA
U

A

C

G

DNA的基本功能
2. 在个体生长发育过程中，使遗传信息得以表达。
1. 通过复制，在后代的传种接代中传递遗传信息。

DNA中的一条链
信使RNA
蛋白质



转录

翻译
碱基配对
U
A
U
G
U
U







U
A
U
G
U
U







T
A
T
G
T
T







A
T
A
C
A
A







DNA
mRNA
A A U












亮氨酸(UUA)

1个密码子（ mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基）

进入核糖体

碱基配对
C A A












缬氨酸(GUU)
转运RNA

项目 转录 翻译 复制
场所 主要在细胞核 核糖体
模板 DNA的一条链 mRNA
原料 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
条件
需RNA聚合酶、ATP等 需要酶、ATP、tRNA
碱基配对 A-U T-A
G-C C-G A-U U-A
G-C C-G
产物 mRNA 多肽链
信息传递 RNA→蛋白质
发生时间 个体生长发育的整个过程
转录、翻译与DNA复制的比较
主要在细胞核
DNA的二条链
4种脱氧核苷酸
需解旋酶、DNA聚合酶、ATP等
A-T T-A G-C C-G
DNA
亲代DNA→子代DNA
细胞分裂间期
DNA mRNA


网络构建
DNA（基因）
转录

信使RNA
蛋白质（性状）
（遗传信息）

脱氧核苷酸序列
（遗传密码）

核糖核苷酸序列

氨基酸的序列

翻译
转移RNA

6a个碱基（3a对）

三个碱基决定
一个氨基酸
3a个碱基


a个氨基酸
6
：
3
：
1
B个
1/2 B个
1/6 B个


一条链作模板
碱基互补配对

例1: 填表
比较 DNA中的碱基数、脱氧核苷酸数 mRNA中的碱基数 蛋白质中的氨基酸数 蛋白质中的肽链数 蛋白质中的肽键数 缩合失去的水分子数
数目 6n
3n
n
m
n-m
n-m
巩固练习
例2：一条信使RNA有30个碱基，其中A和G有12个，则转录成该信使RNA的一段DNA分子中应有C和T的个数以及翻译合成一条多肽链脱去的水分子数分别是
A．30、10　　B．18、9　　C．12、10　　D．30、9
解题步骤：
1．把文字信息转化成图像信息
DNA中，C+T＝30
2．求氨基酸数
mRNA上，三个相邻的碱基决定一个氨基酸，因此氨基酸数为：30/3=10
3．求一条多肽链脱去的水分子数：
10－1＝9
D
例3 在一个DNA分子中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46％，其中一条链的碱基中28％是腺嘌呤，22％是胞嘧啶，求：由它转录的mRNA中，腺嘌呤与胞嘧啶分别占mRNA碱基总数的　　　　　（　　　）
A．22% 28% B．23% 27% C．26% 24% 　D．54% 6%
解题步骤：
1．把文字信息转化成图像信息
2．运用规律求解
AmRNA＝Tａ＝54%－28%＝26%
CmRNA＝Gａ＝46%－22%＝24%
C
例4 请说出“细胞核、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、遗传信息、密码子、氨基酸、蛋白质、生物性状”之间的关系
染色体存在于________中，染色体是________的主要载体，同时也是_______的主要载体。基因是具有_________的DNA片段，决定_________的基本单位。每个DNA分子含有许多基因，而每个基因是由成百上千个___________组成。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表着__________，通过________， DNA上的遗传信息就传递给信使RNA。信使RNA上三个相邻的碱基叫一个_______，一个密码子决定一个_________。以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具，以碱基互补配对为原则，把氨基酸一个个地连接起来，合成为具有一定氨基酸顺序的_________。通过蛋白质，使___________得以体现。
细胞核
DNA
基因
遗传效应
生物性状
脱氧核苷酸
遗传信息
转录
密码子
氨基酸
蛋白质
生物性状
例5 下图表示ＤＮＡ（基因）控制蛋白质合成的过程，分析回答：




（１）图中标出的碱基符号，包括了 种核苷酸。
（２）ＤＮＡ双链中， 链为模板链；密码子存在于____链上。
（３）如合成的多肽链共含有５１个氨基酸，则控制其合成的基因中至少含有 个脱氧核苷酸。
8
306


?
?
例6下图是蛋白质合
成示意图，请据图回答：
（１）转录的模板
链的相应碱基顺序是

（２）翻译的场所是
［ ］ ，翻译的模板是［ ］ ___，运载氨基酸的工具是［ ］______ ，翻译后的产物是 _______
（３）遗传物质ＤＮＡ主要分布在 ___ __中，也有一部分分布在 _______ 中。
TACCGAAGAAAG
核糖体
蛋白质
细胞核
细胞质
?
?
?
mRNA
tRNA