人教版生物高中必修二4-1基因指导蛋白质的合成(22张PPT)

(共22张PPT)
　　遗传物质实验证据的获得和DNA双螺旋结构模型的建立，解决了“基因是什么”的问题，生物学的研究从此以空前的步伐前进。另一个长期悬而未决的问题——“基因是如何起作用的”，成为研究的新热点。
　　关于蛋白质的研究，此时也有了长足的进展。人们认识到性状的形成离不开蛋白质（特别是酶）的作用，于是推测基因通过
　　　　　　　　　　　　　　　　指导蛋白质的合成来控制性
　　　　　　　　　　　　　　　　状，并将这一过程称为基因
　　　　　　　　　　　　　　　　的表达。
第4章　基因的表达
§4—1　基因指导蛋白质的合成
【问题探讨】复活的恐龙
　　美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。在侏罗纪公园中，生活着各种各样的恐龙，它们在原野中飞奔、相互争斗，给观众留下了极为深刻的印象。影片说，复活的恐龙是科学家利用提取出的恐龙的DNA分子培育繁殖而来的。
讨论：
　　利用已经灭绝的生物的
DNA　分子，　真的能够使灭绝
的生物复活吗？
(电影《侏罗纪公园》中的恐龙)
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
　＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
思考与讨论
　　基因是有遗传效应的DNA片段。DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质合成呢？
　　科学家推测，在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。后来发现细胞中的确有这样的物质，它就是RNA。
　　想像空间：如果把细胞核想像成司令部，把细胞质想像成战场，那么DNA相当于什么角色？它为什么不能到细胞质中直接指挥蛋白质的合成？
　　⑴RNA也可以储存遗传信息：
　　　　　　　　　　　　　　　RNA的分子结构与DNA相似，由基本单位　——　核糖核苷酸连接而成，
核糖核苷酸也含有4种碱基，可以
储存遗传信息(被称做DNA的副本)。
转录
翻译
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
　＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
思考与讨论
　　基因是有遗传效应的DNA片段。DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质合成呢？
　　科学家推测，在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。后来发现细胞中的确有这样的物质，它就是RNA。
　　想像空间：如果把细胞核想像成司令部，把细胞质想像成战场，那么DNA相当于什么角色？它为什么不能到细胞质中直接指挥蛋白质的合成？
　　⑴RNA也可以储存遗传信息：
　　⑵RNA与DNA的区别：
DNA
RNA
脱氧核糖
胸腺嘧啶(T)
核糖
尿嘧啶(U)
胞嘧啶(C)
鸟嘌呤(G)
腺嘌呤(A)
磷酸
单链，较短
双链，较长
A、U、G、C
A、T、G、C
核糖
脱氧核糖
核苷酸链
碱基
五碳糖
RNA
DNA
核糖核酸(RNA)
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
　＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
思考与讨论
　　基因是有遗传效应的DNA片段。DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质合成呢？
　　科学家推测，在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。后来发现细胞中的确有这样的物质，它就是RNA。
　　想像空间：如果把细胞核想像成司令部，把细胞质想像成战场，那么DNA相当于什么角色？它为什么不能到细胞质中直接指挥蛋白质的合成？
　　⑴RNA也可以储存遗传信息：
　　⑵RNA与DNA的区别：
　　⑶RNA的种类：
信　使RNA　(mRNA)
转　运RNA　(tRNA)
核糖体RNA　(rRNA)
RNA
mRNA
tRNA
rRNA
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
　＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
　＊DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的：
　　⑴转录：
　　　　　　RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
　＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
　＊DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的：
　　⑴转录：
　　⑵转录的过程：
　　①解旋：　DNA　双链解开，将碱基暴露出来。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
　＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
　＊DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的：
　　⑴转录：
　　⑵转录的过程：
　　①解旋：　DNA　双链解开，将碱基暴露出来。
　　②配对：游离的核糖核苷酸与模板链上的碱基随机碰撞，当碱基互补时，两者以氢键结合。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
　＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
　＊DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的：
　　⑴转录：
　　⑵转录的过程：
　　①解旋：　DNA　双链解开，将碱基暴露出来。
　　②配对：游离的核糖核苷酸与模板链上的碱基随机碰撞，当碱基互补时，两者以氢键结合。
　　③聚合：在　RNA　聚合酶的作用下，核糖苷核酸依次连接，形成一个RNA分子。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
　＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
　＊DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的：
　　⑴转录：
　　⑵转录的过程：
　　①解旋：　DNA　双链解开，将碱基暴露出来。
　　②配对：游离的核糖核苷酸与模板链上的碱基随机碰撞，当碱基互补时，两者以氢键结合。
　　③聚合：在　RNA　聚合酶的作用下，核糖苷核酸依次连接，形成一个RNA分子。
　　④释放：合成的RNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。
思考与讨论
　　1.转录与DNA复制有何共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有何意义？
　　2.转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有何异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有何异同？
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　　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，这一过程叫做翻译。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
思考与讨论
　　DNA和RNA都只有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎么决定蛋白质的20种氨基酸的呢？如果1个碱基决定1个氨基酸，那么，4种碱基只能决定4种氨基酸。这种组合显然是不足的。
讨论：
　　1.如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
　　2.一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？
　　科学家通过一步步的推测与实验，最终破解了遗传密码，得知mRNA上3个相邻碱基(1个密码子)决定1个氨基酸。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
　　科学家通过一步步的推测与实验，最终破解了遗传密码，得知mRNA上3个相邻碱基(1个密码子)决定1个氨基酸。
思考与讨论
　　1.已知一段mRNA的碱基序列是AUG　GAA　GCA　UGU　CCG　AGC　AAG　CCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？
　　2.地球上几乎所有生物体都共用上述密码子表。根据这一事实，你能想到什么？
　　3.从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
　＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA：
　　⑴tRNA的种类很多，但每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
　　⑵tRNA单链折叠后呈三叶草形，其一端是携带氨基酸的部位；另一端有　3　个碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对，叫反密码子。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
　＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA：
　＊蛋白质的合成过程：
　　⑴起始：
　　·mRNA进入细胞质，与核糖体结合，形成2个tRNA的结合位点。
　　·携带甲硫氨酸(或缬氨酸)的tRNA，通过与mRNA上的碱基互补配对，进入位点1(起始密码)。
　　·携带另一个氨基酸
的tRNA，以同样的方式进
入位点2。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
　＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA：
　＊蛋白质的合成过程：
　　⑴起始：
　　⑵缩合：甲硫氨酸(或缬氨酸)通过形成肽键，转移到占据位点2的tRNA上。
　　⑴起始：
　　⑵缩合：
　　⑶肽链延伸：
　　·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，原占据位点2的tR
NA进入位点1。
　　·携带新的氨基酸的tRN
A进入位点2，继续肽链合成。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
　＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA：
　＊蛋白质的合成过程：
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
　＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA：
　＊蛋白质的合成过程：
　　⑴起始：
　　⑵缩合：
　　⑶肽链延伸：
　　⑷终止：重复步骤　2、3，直至
　核糖体读取到终止密码。
　　　肽链合成后，从核糖体　—　RNA
　复合物上脱落，被运送到各自的“岗
　位”，盘曲折叠成具有一定空间结构
　和功能的蛋白质分子。
思考与讨论
　　1.图4-6中所示的是前3个氨基酸的连接过程，请你画图表示第4、第5个氨基酸连接到肽链上的过程。与同学讨论，怎样将示意图画得正确清晰？
　　2.图4-6中所示的正在合成的肽链的氨基酸序列是什么样的？请写出来。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
　＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA：
　＊蛋白质的合成过程：
　　⑴起始：
　　⑵缩合：
　　⑶肽链延伸：
　　⑷终止：重复步骤　2、3，直至
　核糖体读取到终止密码。
　　　肽链合成后，从核糖体　—　RNA
　复合物上脱落，被运送到各自的“岗
　位”，盘曲折叠成具有一定空间结构
　和功能的蛋白质分子。
§4—1　基因指导蛋白质的合成
·遗传信息的转录
·遗传信息的翻译
　＊翻译：
　＊碱基与氨基酸之间的对应关系：
　＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA：
　＊蛋白质的合成过程：
　　⑴起始：
　　⑵缩合：
　　⑶肽链延伸：
　　⑷终止：重复步骤　2、3，直至
　核糖体读取到终止密码。
　　　肽链合成后，从核糖体　—　RNA
　复合物上脱落，被运送到各自的“岗
　位”，盘曲折叠成具有一定空间结构
　和功能的蛋白质分子。
　　相关资料：在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在37℃时，细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。
　　通常，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。
因此，少量
的mRNA分子
就可以迅速
合成大量的
蛋白质。
核糖体
正在合成的多肽
mRNA
§4—1　基因指导蛋白质的合成
　　【基础1】如果DNA分子一条链上的碱基排列顺序是ACGGATCTT，那么，与它互补的另一条DNA链的碱基顺序是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；如果以这条DNA链为模板，转录出的mRNA碱基顺序应该是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。在这段mRNA中包含了＿＿＿个密码子，需要＿＿＿个tRNA才能把所需要的氨基酸转运到核糖体上，这些氨基酸的种类依次是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
TGCCTAGAA
UGCCUAGAA
3
3
半胱氨酸-亮氨酸-谷氨酸
　　【基础2】决定氨基酸的密码子指　(　)
　　A．DNA上的3个相邻的碱基
　　B．tRNA上的3个相邻的碱基
　　C．mRNA上的3个相邻的碱基
　　D．基因上的3个相邻的碱基
C
§4—1　基因指导蛋白质的合成
　　【拓展1】假设编码亮氨酸的密码子CUA中的一个碱基发生了改变，可能的变化是：第1个碱基C变成了U、A或G；或第2个碱基U变成了C、A或G；或第3个碱基A变成了U、C或G。请分析在这9种可能的变化中，哪几种变化确实引起了氨基酸的变化。通过这个实例，你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？
　　【拓展2】你能根据肽链的氨基酸顺序，如甲硫氨酸-亮氨酸-甘氨酸，写出确定的RNA的碱基序列吗？你认为遗传信息在从碱基序列到氨基酸序列的传递过程中，是否有损失？如果有，又是如何损失的？