2020-2021学年人教版（2019）高一生物必修二4.1 基因指导蛋白质的合成 课件（共35张ppt）

生物（人教版）
高中生物 必修二
第四章
基因的表达
问题探讨
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。
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？
问题探讨
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。
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？
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
第1节 基因指导蛋白质的合成
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}教学目标
核心素养
1、掌握遗传信息转录、翻译的过程和特点。(重、难点)
2、说明密码子、反密码子和遗传信息之间的关系。(重点)

生命观念：信息观。
科学思维：对比学习。
科学探究：密码子和反密码子的关系。
社会责任：掌握中心法则。
一、遗传信息的转录
1、基因指导蛋白质合成
基因指导 蛋白质 的合成
主要在细胞核
在细胞质进行
通过信使RNA
为什么RNA适于作DNA的信使？
结构与功能相适应
2、RNA的结构
1）基本组成单位（单体）：
核糖核苷酸
2）结构：
单链、比DNA短
3）种类：
rRNA、 mRNA、 tRNA
RNA也可储存遗传信息；
RNA是单链，比DNA短，能
够通过核孔转移到细胞质中。
一、遗传信息的转录
3、转录
1）定义：
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。
2）场所：
真核细胞
细胞核（主要）
线粒体、叶绿体
真核细胞
：细胞质
一、遗传信息的转录
3、转录
3）条件：
（1）模板
：DNA的一条链（模板链）
（2）原料
：游离核糖核苷酸
（3）能量
：ATP
（4）酶
：RNA聚合酶
（5）原则
：碱基互补配对原则-几种？
一、遗传信息的转录
A=U、T=A、C=G、G=C
3、转录
4）过程：
一、遗传信息的转录
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
DNA
1. 解旋
RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使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。
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
4. 释放
3. 连接
2. 配对
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
3、转录
4）过程：
一、遗传信息的转录
3、转录
5）产物：
一、遗传信息的转录
mRNA、tRNA、rRNA等
3
mRNA
rRNA
tRNA
传达DNA上的遗传信息
核糖体的重要成分
将氨基酸运送至核糖体
5）遗传信息流向：
DNA→mRNA
3、转录
6）计算：
一、遗传信息的转录
mRNA与DNA碱基关系
【例题】mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，转录该mRNA的DNA分子上腺嘌呤占碱基总数（ ）
DNA: --T--A--C--G--
--A--T--G--C--
mRNA: --U--A--C--G--
：设mRNA总碱基数为X
：则模板链A个数为0.35*X
：则另外一条链A个数为0.25*X
：并且DNA总碱基数为2X
：故DNA分子上A占总碱基数总数的（0.25X+0.35X）/2X*100%=30%
1、定义
二、遗传信息的翻译
游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。
2、场所
：细胞质
3、实质
将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
摩斯电码又称摩斯密码 ，以“. ” (短音)跟“－” (长音)组成。摩斯密码是世界上最重要的密码技术之一，1843年美国发明者山缪摩斯建立了这一套摩斯电码的系统。它是在电话尚未被发明之前，用于长距离的电报电讯技术。因为摩斯电码的简易使用，人们在战争时期或是突发状况中会使用到它。
摩斯电码
摩斯电码表
请你根据左侧提供的摩斯电码表，将下面用摩斯电码编写的句子译成英文，每个密码已用斜线分隔开。
摩斯电码表
Where are genes located？
碱基
？
氨基酸
二、遗传信息的翻译
mRNA上的碱基(4种)和氨基酸(21种)之间是如何对应的 ？几个碱基决定一种氨基酸 ？
一个碱基决定一种氨基酸
4种碱基可以决定4种氨基酸，明显不够。
二个碱基决定一种氨基酸
4种碱基可以决定42＝16种氨基酸，还差一点。
三个碱基决定一种氨基酸
4种碱基可以决定43＝64种氨基酸，绰绰有余。
4、密码子
二、遗传信息的翻译
mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子，科学家将64个密码子编制成了密码子表。
密码子
密码子
密码子
缬氨酸
组氨酸
精氨酸
DNA
RNA
3’
5’
G
U
C
G
A
U
C
G
A
G
T
C
G
A
T
C
G
A
C
A
G
C
T
A
G
C
T
5’
3’
3’
5’
5、密码子的特点
二、遗传信息的翻译
1）三联体密码
2）简并性
绝大多数氨基酸都有几个密码子
3）通用性：说明生物有共同起源
4）连续性：密码子无逗号，紧挨读完，均要翻译
5）密码子不重叠
5、密码子的特点
二、遗传信息的翻译
6）方向性
翻译从mRNA的5'→3'
7）起始密码子和终止密码子
起始密码子：
真核生物：AUG
原核生物：GUG
终止密码子：
UGA、UAA、UAG
5、密码子的特点
二、遗传信息的翻译
8）摆动性
反密码子和密码子配对时，有时会出现不遵从碱基配对规律的情况，称为遗传密码的摆动现象。这一现象常见于反密码子的第一位碱基与密码子的第三位碱基之间。摆动假说也称为三中读二。
反密码子
第一位碱基
I
U
G
密码子
第三位碱基
A，C，U
A，G
C，U
6、氨基酸“搬运工”-tRNA
二、遗传信息的翻译
反密码子
密码子
tRNA可识别并转运氨基酸。
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，
每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运；
tRNA折叠成三叶草形，其上有3个能与mRNA上的密码子互补配对的碱基，称为反密码子；
若反密码子为ACU，则携带的氨基酸是？
5’
3’
氨基酸
A
A
G
由密码子UGA所决定的丝氨酸
若密码子为UAA，则对应的反密码子是？
由于UAA是终止密码子，不决定氨基酸，所以没有与之对应的反密码子。即：
▲不是所有的密码子都有与之对应的反密码子。
一般情况下，密码子64种，反密码子61种。
6、氨基酸“搬运工”-tRNA
二、遗传信息的翻译
反密码子
密码子
5’
3’
氨基酸
A
A
G
（反密码子）
tRNA
（61种密码子）
mRNA
氨基酸
（21种）
运输
编码
碱基互补配对
mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系
7、翻译过程
二、遗传信息的翻译
1）合成蛋白质场所：核糖体
2）条件：
模板：
mRNA
原料：
氨基酸
能量：
ATP、GTP
酶：
各种酶
搬运工具：
tRNA
3）过程
二、遗传信息的翻译
7、翻译过程
mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与mRNA上的密码子AUG互补配对，进入位点1。
位点1
位点2
携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
位点1上的tRNA将甲硫氨酸交给位点2上的tRNA通过与组氨酸形成肽键，从而转移到占据位点2的tRNA上。
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。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，翻译终止。
核糖体移动方向
7、翻译过程
二、遗传信息的翻译
4）原则：
碱基互补配对原则
A=U、U=A、C=G、G=C
5）快速高效
：多聚核糖体
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。
7、翻译过程
二、遗传信息的翻译
6）真核细胞和原核细胞转录和翻译的时间区别
真核细胞核基因：
先转录，后翻译
翻译
原核细胞基因、真核细胞线粒体和叶绿体基因：
同时进行：边转录边翻译
8、涉及计算
二、遗传信息的翻译
一段DNA，理想情况下
DNA碱基总数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数=
6：3：1
8、涉及计算
二、遗传信息的翻译
（1）甲图表示的过程是______，乙图表示的过程______。
（2）乙过程的模板是______（填A或B链），进行的场所是______，所需要的原料是______。
（3）甲过程的场所是______，需要的模板是______，运载氨基酸的工具是______。以③中已知序列为模板翻译后的产物是______肽（不考虑终止密码子），翻译过程中需要______个tRNA来运载。
翻译
转录
A链
细胞核
核糖核苷酸
核糖体
mRNA
tRNA
四
4
9、体外合成多肽链
二、遗传信息的翻译
1）合成蛋白质场所：核糖体
2）条件：
模板：
mRNA
原料：
氨基酸
能量：
ATP、GTP
酶：
各种酶
搬运工具：
tRNA
【例题】用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是（　）
①同位素标记的ｔＲＮＡ
②蛋白质合成所需的酶
③同位素标记的苯丙氨酸
④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤除去了ＤＮＡ和ｍＲＮＡ的细胞裂解液
Ａ．①②④　　Ｂ．②③④
Ｃ．③④⑤　　Ｄ．①③⑤
Ｃ
9、判断核酸种类
二、遗传信息的翻译
【例题】经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占５８％，嘧啶占４２％，由此可以判断（　）
Ａ．此生物体内的核酸一定是ＤＮＡ
Ｂ．该生物一定不含ＤＮＡ而只含ＲＮＡ
Ｃ．若此生物只含ＤＮＡ，则一定是单链的
Ｄ．若此生物含ＤＮＡ，则一定是双链的
Ｃ
DNA复制
转录
翻译
蛋白质
时间
场所
模板
原料
条件
原则
特点
产物
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
4种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
A-T、T-A、C-G、G-C
半保留复制、边解旋边复制
2个子代DNA分子
生长发育过程
主要是细胞核
基因的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶等
边解旋边转录
RNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
tRNA、酶等
多核糖体翻译蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
1、提出者：
三、中心法则
克里克
2、时间：
1957年
3、内容：
遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。
4、后续科学家补充：
少数生物的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
RNA
的复制
三、中心法则
物质、能量、信息
亲代传递给子代的也是信息：DNA上的遗传信息；
亲代传递给子代的是物质：染色体、DNA；
遗传信息作为生命的“设计手册”，通过转录和翻译来支配对应的蛋白质合成，进而控制生物的性状；
生命是物质、能量和信息的统一体。
受精卵
无论是遗传信息的复制、转录、翻译还是个体的生命活动都离不开能量的持续输入。