4.1基因指导蛋白质的合成 ppt课件(2)-2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、基因的表达 将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？原来，基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。基因如何指导蛋白质的合成？DNA（基因）主要存在于细胞核中，而蛋白质是在细胞质（核糖体）中合成的。DNA和核糖体两者在空间上是隔开的。那么，DNA携带的遗传信息是怎么传递到细胞质中的呢？基因基因核糖体核糖体科学家推测：在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使RNA。DNARNA全称：基本单位：全称：基本单位：DNA一般为规则的双螺旋结构RNA通常呈单链核糖P含氮碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤

2、（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）脱氧核糖核酸脱氧核糖核苷酸核糖核酸核糖核苷酸P脱氧核糖含氮碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）为什么RNA适于作DNA的信使？DNADNA和和RNARNA的主要区别的主要区别结构：结构：分布（分布（真核细胞真核细胞）：）：细胞核细胞核（主要）（主要）线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体分布（分布（真核细胞真核细胞）：）：细胞质细胞质（主要）（主要）RNA组成与DNA的很相似:它也是由基本单位核苷酸连接而成的，核苷酸也含有4种碱基，这些特点使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。RNA的种类

3、P65mRNArRNAtRNA 信使信使RNA转运转运RNA核糖体核糖体RNA蛋白质合成的直接模板识别密码子，转运氨基酸组成核糖体遗传信息的转录 P651.概念：2.场所：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，这一过程叫作转录细胞核（主要场所）3.过程：解旋解旋：在在ATP的的驱动下驱动下，RNA聚合酶聚合酶将将DNA双螺旋的两条链解开。双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA35CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCG

4、TATATATA35ATPRNA聚合酶该过程该过程不需要解旋酶不需要解旋酶，RNARNA聚合酶有解旋作用；聚合酶有解旋作用；遗传信息的转录 P65（2 2）配对：）配对：游离游离的的核糖核苷酸核糖核苷酸与与DNADNA模板链模板链上的碱基互补上的碱基互补配对配对，在，在RNARNA聚聚合酶合酶的作用下开始的作用下开始mRNAmRNA的合成的合成A与U配对T与A配对G与C配对（3）连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶催化）（方向：）从5-端到3-端遗传信息的转录 P65CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCG

5、TATATATA35ACGCAAGCTAGTCATTAACGCAAGCTAGTCATTARNA聚合酶53ATPA AC CG GT TG GT TT T A AT TA AC CG GU UG GU UU UU UA AmRNAmRNAT TG G C C A AC C A AA A A A T T 细胞质细胞质细胞核细胞核核孔核孔DNADNAA AC CG GU UG GU UU UU UA AmRNAmRNA（4 4）释放）释放：合成的：合成的mRNAmRNA从从DNADNA链链上上释放释放，而后，而后DNADNA双螺旋恢复双螺旋恢复。遗传信息的转录 小结 P651.概念：2.场所：3.条

6、件：4.产物：5.特点：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，这一过程叫作转录细胞核（主要场所）模板：原料：能量：酶：RNA（三种RNA都是）边解旋边转录提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段（并非一整个DNA）。6.遗传信息传递的方向：DNARNADNA的一条链4种游离的核糖核苷酸ATPRNA聚合酶（RNA释放，释放，DNA双链恢复双链恢复）思考讨论比较项目DNA复制DNA转录模板原料碱基互补配对原则酶产物DNARNADNA的两条链DNA的一条链四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸A-T；G-CA-U；T-A；G-C解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶模板链模板链 转录得

7、到的转录得到的mRNA仍是碱基仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的遗传信息如何传上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？递到蛋白质上呢？遗传信息的翻译 P661、翻译的概念：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，称为遗传信息的翻译。要想知道mRNA是如何翻译成蛋白质的，首先要寻找mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系。mRNA的碱基序列蛋白质的氨基酸序列2、翻译的实质：遗传信息的翻译 P66mRNAmRNA的的4 4种碱基如何对应蛋白质的种碱基如何对应蛋白质的2 21 1种种氨基酸？氨基酸？最多可以决定64（43）种氨基酸

8、若1个碱基决定1个氨基酸最多可以决定4种氨基酸若2个碱基决定1个氨基酸最多可以决定16（42）种氨基酸若3个碱基决定1个氨基酸组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸1961年，英国的克里克和同事用实验证明：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作一个密码子。G U G C A U C G AmRNA53密码子密码子缬氨酸缬氨酸密码子密码子组氨酸组氨酸密码子密码子精氨酸精氨酸第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸

9、精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G 起始密码子_种 种类 （)种 终止密码子_种 编码氨基酸的密码子_种642613密码子密码子 决定的氨基酸决定的氨基酸 UUU AUG UAA终止终止甲硫氨酸甲硫氨酸(起始）起始）苯丙氨酸苯丙氨酸第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨

10、酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G 第第1 1个碱基个碱基 第第2 2个碱基个碱基第第3 3个碱基个碱基 密码子密码子苯丙氨酸 谷氨酸色氨酸 一种密码子决定_种氨基酸，

11、一种氨基酸由 密码子决定。1 1种或几种种或几种1 1 G A A和G GAA和GAG U U C和U UUC和UUUU G G UGG密码子的简并性 遗传信息的翻译 P67思考.讨论：1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码的简并（性），你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？2.几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸。意义：会改变其对应的氨基酸。意义：维持物种的稳定说明生物界具有统

12、一性。说明生物界具有统一性。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？ACGUG A UUA异亮氨酸甲硫氨酸谷氨酸亮氨酸u 思考遗传信息的翻译 P67mRNA53遗传信息的翻译 P6753结构：tRNA链经过折叠，像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。密码子密码子反密码子OHA AC种类：61种，与决定氨基酸的密码子 一 一对应。特点：1种tRNA只能识别并转运1种 氨基酸3.翻译过程遗传信息的翻译 P68遗传信息的翻译 P68

13、UA C甲硫氨酸甲硫氨酸组氨酸组氨酸G U G色氨酸色氨酸A C C第1步:mRNAmRNA进入细胞质，与核糖体核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对互补配对，进入位点1。AGUCCAUAAGGUmRNA遗传信息的翻译 P68AGUCCAUAAGGU色氨酸色氨酸A C CUA C甲硫氨酸甲硫氨酸第2步:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。组氨酸组氨酸G U G第1步:mRNAmRNA进入细胞质，与核糖体核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对互补配对，进入位点1。遗传信息的翻译 P68AGUCCAUAAGGU组氨酸组氨酸G U G色氨酸色氨

14、酸A C CUA C甲硫氨酸甲硫氨酸肽键第3步:甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键肽键，从而转移到位点2的tRNA上。第2步:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。第1步:mRNAmRNA进入细胞质，与核糖体核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对互补配对，进入位点1。遗传信息的翻译 P68AGUCCAUAAGGU组氨酸组氨酸G U GUA C甲硫氨酸甲硫氨酸第4步:核糖体核糖体沿mRNAmRNA移动，读取下一个密码子，原占位点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。色氨酸色氨酸A C C遗传信息的翻

15、译 P68AGUCCAUAAGGU组氨酸组氨酸色氨酸色氨酸A C C甲硫氨酸甲硫氨酸X X XXXX随着随着核糖体核糖体的移动，的移动，tRNAtRNA以上述方式将携以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到核糖体遇到mRNAmRNA的的终止密码子终止密码子，合成才告，合成才告终止。终止。甲硫氨酸甲硫氨酸组氨酸组氨酸色氨酸色氨酸XXX遗传信息的翻译 小结 P681.概念：2.场所：3.条件：4.产物：5.原则：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，称为遗传信息的翻译。核糖体模板：原料：能量：工具：

16、酶具有一定氨基酸序列的蛋白质（肽链）碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C）6.遗传信息传递的方向：mRNA蛋白质蛋白质提醒：肽链合成后，通常经过盘曲折叠，才能形成特定空间结构和功能的蛋白质分子。mRNA21种氨基酸ATPtRNA遗传信息的翻译 P69 在细胞质中，翻译是一个快速的在细胞质中，翻译是一个快速的过程。通常过程。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，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的链的合成，因此，少量的mRNA分子分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。就可以迅速合成出大量的蛋白质。由该图能不能得出由该图能不能得出翻译的方向翻译的方向（核糖体移（核糖体移

17、动的方向）呢？动的方向）呢？由肽链_肽链_的方向进行短长（从左到右）这样合成的多条肽链的这样合成的多条肽链的氨基酸序列氨基酸序列是否相同？是否相同？相同。因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。先转录后翻译先转录后翻译边转录边翻译边转录边翻译为什么会是这样呢？为什么会是这样呢？原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译。内，所以可以边转录边翻译。真核细胞和原核细胞真核细胞和原核细胞遗传信息表达遗传信息表达的区别的区别真核生物：真核生物：原核生物：原核生物：DNADNA聚聚合合酶酶解旋解旋酶酶DNDNA A聚聚合合酶酶RN

18、ARNA聚聚合合酶酶RNARNA聚合聚合酶酶核糖体核糖体DNADNAmRNAmRNA多肽链多肽链DNADNA复复制制转转录录翻翻译译DNA的复制、转录和翻译的比较项目复制转录翻译场所条件模板原料能量酶产物原则细胞核（主要场所）细胞核（主要场所）核糖体DNA的两条链DNA的一条链mRNA4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种游离的氨基酸ATPATPATP解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶DNARNA多肽碱基互补配对A-T T-A G-C C-G 碱基互补配对A-U T-A G-C C-G 碱基互补配对 A-U U-A G-C C-G 中心法则 P691957年，克里克率先提出遗传信息传递的一

19、般规律中心法则。遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；复制转录翻译蛋白质DNARNA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。随着研究的深入，科学家对中心法则进行补充：资料：1.1965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。2.1970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。逆转录复制 在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系ACUGGAUCUmRNAmRNA：苏氨酸甘氨酸丝氨酸 肽链：肽链：DNADNA：ACTGGATCTTGACCTAGA肽键 肽键A链 B链 转录翻译基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 6 3 1