高中生物人教版（2019）必修二第四章第一节基因指导蛋白质的合成 课件（共21张ppt）

基因指导
蛋白质的合成
Genes direct the synthesis of proteins
基因是如何起作用的
有遗传效应的DNA片段
基因
肤色
眼皮单双
血型
基因
DNA
酒窝
性状
由蛋白质体现
遗传指令如何转换
谁来充当媒介
通过指导蛋白质的合成来控制性状
基因的表达
汉水丑生侯伟作品
DNA
主要在细胞核
在细胞质中的核糖体上
蛋白质的合成
指导
碱基的排列顺序
氨基酸的种类、数目、排列顺序等
（出不来哟）
（进不去哟）
RNA
？
？
为什么RNA适于作DNA的信使呢？
用于RNA的核糖
（A）五碳糖不同
（B）碱基种类不同
用于DNA的脱氧核糖
用于RNA的尿嘧啶 U
用于DNA的胸腺嘧啶 T
（C）结构不同
DNA在细胞中总是以双螺旋的形式存在，而RNA一般是单链，而且比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
RNA由核糖核苷酸连接而成，也可储存遗传信息；
RNA能通过核孔，从细胞核转移到细胞质；
回答：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？
转录：
在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。（P63）
模板链
转录
RNA
DNA
编码链
RNA聚合酶（蓝色）沿着DNA移动，解开其前方的DNA螺旋，并利用暴露出的DNA链作为模板，按照碱基互补配对的原则，将合适的核糖核苷酸逐一添加到新合成的RNA链上，合成的RNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。
DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的？
游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。
新结合的核塘核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双链恢复。
DNA双链解开，DNA碱基得以暴露。
遗传信息的转录
GO ON
7. 结果： 信使RNA(mRNA) 、核糖体RNA(rRNA) 、转运RNA(tRNA)
2. 场所： 主要在细胞核
3. 过程： 解旋、碱基互补配对、延伸、释放
4. 条件：
模板：DNA的一条链为模板；
酶：RNA聚合酶；
原料：游离的四种脱氧核苷酸；
能量：ATP、CTP、GTP、UTP；
1. 定义： 在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程
5. 特点： 边解旋边转录
6. 原则： 碱基互补配对原则（A=U，T=A，G=C，C=G）
三种RNA的示意图
mRNA
转录遗传信息，编码蛋白质
01
tRNA
识别密码子，运输特定氨基酸
02
rRNA
形成核糖体的核心并催化蛋白质合成
03
转录与DNA复制的异同点
相同点：
不同点：
都需要模板、酶、能量等；
{3B4B98B0-60AC-42C2-AFA5-B58CD77FA1E5}
复制
转录
模板
原料
酶
碱基对
产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
DNA的两条链
DNA中的一条链
两个双链DNA分子
单链RNA
A-T、T-A 、G-C 、C-G
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
A-U、T-A 、G-C 、C-G
边解旋边复制，边解旋边转录；
都遵循碱基互补配对原则，碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性；
RNA合成
（转录）
蛋白质合成
（翻译）
氨基酸
核苷酸
如何向氨基酸的语言转换
核苷酸语言
转录
DNA
（核苷酸语言）
RNA
（核苷酸语言）
氨基酸的种类、数目、顺序
（氨基酸语言）
4种碱基
20种氨基酸
？
思考：
碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？
mRNA的四种碱基如何决定20种氨基酸？
碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
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？
每个方框中都可填AUGC碱基中的任意一种，2个碱基作为1个单位决定1种氨基酸，有4*4=16中组合方式，编码16种氨基酸
类似的，若3个碱基决定1个氨基酸，那碱基的组合方式有64种，决定20种氨基酸足够
如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
那编码一个氨基酸至少需要几个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？
方框中可填AUGC碱基中的任意一种，对应的氨基酸只有4种
碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
密码子：
信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。
A
C
G
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
总共64个密码子，其中编码氨基酸的密码子有61种；
碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
甲硫氨酸 (AUG)
缬氨酸 (GUG)
起始密码子
终止密码子
UAA
UAG
UGA
通用性：地球上所有的生物共用一套密码子表；
简并性：一种氨基酸可能有几个密码子；
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。
mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
C
A
G
A
C
G
U
G
A
U
U
A
A
G
U
G
A
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
mRNA
色氨酸
tRNA
“氨基酸搬运工”
细胞中的tRNA有61种；
tRNA和氨基酸的对应关系：
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；
与mRNA上的 密码子 碱基互补配对
反密码子
tRNA是一类具有携带并转运氨基酸功能的小分子核糖核酸；
RNA链折叠成像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基，这3个碱基可与mRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子；
第一步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与AUG互补配对，进入位点1。
第二步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
H
M
C
A
G
A
C
G
U
C
A
U
U
A
U
A
A
mRNA
C
U
A
A
G
U
搬运工
搬运工
1
2
遗传信息的翻译
第三步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。
第四步：核糖体读取下一个密码子，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。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子。
遗传信息的翻译
S
A
U
C
搬运工
C
A
G
A
U
G
U
C
A
U
G
A
U
A
A
mRNA
1
2
C
U
A
搬运工
H
M
A
G
U
搬运工
离开
进入
肽键
终止
密码子
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出大量的蛋白质。
遗传信息的翻译
正在合成的多肽链
核糖体
mRNA
多核糖体翻译蛋白质
遗传信息的翻译
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；
1. 定义：
5. 原则： 碱基互补配对原则（A=U，U=A，G=C，C=G）
2. 场所：
细胞质的核糖体上；
3. 条件：
模板：mRNA；
其他：tRNA、ATP、酶等；
原料：氨基酸；
产物：蛋白质；
4. 特点：
真核生物是先转录后翻译，原核生物是边转录边翻译
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
{9D7B26C5-4107-4FEC-AEDC-1716B250A1EF}
DNA复制
转录
翻译
时间
场所
模板
原料
条件
能量
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
ATP
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
ATP
边解旋边转录
RNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
20种氨基酸
tRNA、酶等
ATP
蛋白质
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
附着性核糖体
游离性核糖体
内质网
高尔基体
溶酶体
细胞膜
分泌小泡
细胞质蛋白
线粒体
细胞核
叶绿体
液泡
蛋白质不仅是细胞的结构分子，也是细胞生命活动的功能分子。由于细胞各个部位所需蛋白质在结构和功能上各不相同，因此由核糖体（附着和游离）合成以后，蛋白质必须准确无误地运送到细胞的不同部位，其实每种蛋白质上都带有不同的“标签” ，细胞通过对“标签” 的识别进行运送，这就是蛋白质的分选。