高一生物人教版(2019)必修2 第4章 第1节 基因指导蛋白质的合成

第四章 基因的表达

第1节 基因指导蛋白质的合成
基因的表达：基因控制蛋白质合成的过程
DNA(基因）
RNA
蛋白质
转录
翻译
信使
课本64页：
1、为什么RNA适于作DNA的信使？
（1）RNA的分子组成与DNA的很相似，具备传递遗传信息能力
（2）RNA一般是单链，而且比DNA短，能够通过核孔
一、遗传信息的转录
2、DNA的遗传信息是怎样传递给mRNA的？
请大家阅读教材P65,最后一段及图4-4，思考以下问题：
（1）转录的概念
（2）RNA聚合酶的作用
（3）描述转录的过程
场所、酶、模板、产物
（1）解旋
（2）将核糖核苷酸连接形成RNA分子
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的RNA过程
一、遗传信息的转录
模板链
解旋
配对
连接
释放
转录的过程
磷酸二酯键
RNA聚合酶
RNA聚合酶
（4）RNA的类型
三种RNA都是转录的产物
课本66页：
复 制
转 录
时期
间期
个体发育的任何时期
场 所
细胞核（主要）
细胞核（主要）
模 板
DNA的两条链
只有DNA的一条链
原 料
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
能 量
ATP
ATP
碱基配对
A—T C—G T—A G—C
A—U G—C T—A C—G
产 物
子代DNA
mRNA、tRNA、rRNA
小结：
比较DNA的复制和转录
按照碱基配对原则，
1、写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列；
2、写出DNA分子b链对应的a链的碱基序列；
3、比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
DNA双链片段
a链
b链
T
A
C
G
T
G
A
C
C
A
T
T
信使RNA
A
T
G
C
A
C
T
G
G
T
A
A
A
U
G
G
A
C
U
G
G
U
A
A
蛋白质
氨基酸 1
氨基酸3
氨基酸 2
氨基酸4……
C
A
U
G
A
C
C
G
G
U
C
G
U
A
A
mRNA
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的过程。
二、遗传信息的翻译
碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
场所、原料、模板、产物
组成蛋白质的氨基酸：
信使RNA的碱基：
1、碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
21种
4种
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种,即 ?? ??
如果3个碱基决定1个氨基酸就就可决定___种,即 ?
如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种,即
4
4
4
4
4
4
实验验证：1961年英国的克里克和同事以噬菌体为实验材料，证明一个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定。
信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基
密码子:
实验同时证明：遗传密码从一个固定的起点开始（起始密码），以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。
推测与实验：破解了遗传密码（课本70页遗传密码的破译）。
C
A
U
G
A
C
U
G
G
U
C
G
U
G
C
甲硫氨酸—组氨酸—色氨酸—终止
U
A
A
查阅密码子表，写出下面这段mRNA片段上的密码子所对应的氨基酸序列。
1.起始密码子
2.终止密码子
AUG
GUG
UAA
UAG
UGA
3.请找出下列密码子编码的氨基酸
CUU
CUC
CUA
CUG
亮氨酸
亮氨酸
亮氨酸
亮氨酸
请找出密码子及氨基酸之间的数量对应关系？
2、遗传密码的特性：
（2）通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
（1）简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子编码的情况 。
增加容错性
当今生物可能有共同的起源
3、mRNA进入细胞质后与核糖体结合，形成合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞质中的氨基酸是如何运到“生产线”上的呢？
A
C
G
U
G
A
U
U
A
异亮氨酸
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
4、密码子与反密码子
亮氨酸
亮氨酸
一种tRNA只能携带一种氨基酸吗?
一种氨基酸只能由一种tRNA携带?
每个tRNA的这三个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对
5、翻译的过程是怎样的？
阅读P68教材，结合图4-7，思考：
（1）翻译时是核糖体沿着mRNA移动，还是mRNA沿着核糖体移动?
（2）核糖体与mRNA的结合部位会形成几个tRNA的结合位点？
（3）核糖体中的两个氨基酸形成肽键后转移到占据哪个位点的tRNA上？
（4）翻译过程是如何终止的？
位点1
位点1 2
位点1 2
位点1 2
翻译过程
核糖体
核糖体
核糖体
G
U
G
C
U
G
A
C
C
U
A
C
G
A
A
A
A
A
U
C
A
G
G
G
C
U
A
C
G
A
U
mRNA
U
A
C
G
U
G
A
C
C
C
U
G
多肽链
意义：一个信使RNA上可以相继结合多个核糖体，少量的RNA就可以迅速合成大量的蛋白质
如何判断翻译的方向？哪个核糖体最先与核糖体结合？合成的肽链是否相同？
1
2
3
4
多聚核糖体
转录、翻译与DNA复制的比较
场所
模板
原料
产物
酶
能量
DNA复制
转录
翻译
游离的脱
氧核苷酸
游离的核
糖核苷酸
游离的
氨基酸
DNA
RNA
蛋白质
解旋酶
ＤＮＡ聚合酶
RNA聚合酶
亲代DNA的每
一条链
DNA的
一条链
mRNA
小结
RNA
基因
蛋白质
转录
翻译
细胞核
细胞质
细胞核
（主要）
细胞核
（主要）
细胞质
酶
需能
需能
需能
课堂巩固
蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系
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
1957年克里克的预测：
三、中心法则
遗传信息传递的一般规律
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
补充后的中心法则
1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，RNA复制酶能催化RNA的复制。1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
你认为这些资料是否推翻了克里克提出的中心法则?
小资料
学以致用
写出下列各类生物遗传信息传递过程：原核生物、真核生物、DNA病毒、RNA复制病毒、逆转录病毒
课后题参考答案
A
密码子
精氨酸
氨基酸
转运RNA
G
信使RNA
G
G
DNA
双链
1、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
巩固练习
2. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( 　 )
A．198个 B．199个
C．200个 D．201个
B
基因
mRNA
蛋白质
转录
翻译
碱基数
碱基数
氨基酸数
6n
3n
n
规律总结
3、某DNA片段所转录的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，则此DNA片段中T和G所占比例分别是（　 ）。
46%，54% B.23%，27%
C.27%，23% D.46%，27%
B
A1
T2
T1
A2
G1
C1
C2
G2
1
2
(A1＋ T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)%
(G1＋C1)%= (G2+C2)%= (G总+C总)%
Am
Um
Gm
Cm
mRNA
= (Am+Um)%
= (Gm+Cm)%
DNA
规律总结