1、第第4 4章章 基因的表达基因的表达第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成第1课时学习目标学习目标核心素养核心素养1 1辨析三种辨析三种RNARNA的结构和功能。的结构和功能。2 2概述遗传信息转录的过程和特概述遗传信息转录的过程和特点。点。1 1利用对比分析，归纳和概括，利用对比分析，归纳和概括，辨别三种辨别三种RNARNA的结构和组成。的结构和组成。2 2通过图示和列表比较通过图示和列表比较DNADNA和和RNARNA的异同。的异同。3 3通过文本分析、动画，复述转通过文本分析、动画，复述转录过程录过程 美国科幻电影美国科幻电影侏罗纪公园侏罗纪公园曾轰动一时。影片围绕着虚
2、构的曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公侏罗纪公园园”，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，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些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNADNA还原而来的。还原而来的。讨论讨论:从原理上分析，利用已灭绝生物的从原理上分析，利用已灭绝生物的DNADNA，真的能够使它们复活吗？，真的能够使它们复活吗？一种生物的一种生物的整套整套DNADNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需要的全中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需要的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。部
3、遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从但是，从DNADNA到具体有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的到具体有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达基因表达及调控及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNADNA来使灭绝的生物复活仍是来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。难以做到的。问题探讨问题探讨1.基因有什么功能？2.生命活动的主要承担者是？DNA主要在细胞核在核糖体上合成肽链蛋白质的合成指导(基因）媒介：RNA基因控制生物性状蛋白质体现者阅读课本P64至 P65页第二段内容，然后回答下列问题：1.RNA的结构单位是什么？2.RNA
4、与DNA在化学组成上的区别有哪些？3.RNA的种类有哪三种？4.RNA为什么适合作DNA的信使？分析为什么RNA适于作DNA的信使？一.遗传信息的转录1)基本组成单位：四种核糖核四种核糖核苷酸苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸HHHHT比较：比较：脱氧核苷酸脱氧核苷酸2)结构：单链、比单链、比DNA短短一.遗传信息的转录2)结构：单链、比单链、比DNA短短DNAlRNA也可储存遗传信息；也可储存遗传信息；lRNA是单链，比是单链，比DNA短，能短，能 够通过核孔转移到细胞质中。够通过核孔转移到细胞质中。为什么为什么RNA适于作适于作DNA的信使？的信使？2 2
5、、DNADNA与与RNARNA的比较的比较3)种类：mRNA（信使RNA）一.遗传信息的转录 rRNA（核糖体RNA）tRNA（转运RNA）核糖体RNA(rRNA）核糖体组成部分作用作用携带遗传信携带遗传信息，蛋白质息，蛋白质合成的模板合成的模板识别并运载识别并运载氨基酸氨基酸核糖体的组成核糖体的组成成分成分一.遗传信息的转录DNA的遗传信息RNA的遗传信息转录(基因）转录 RNA翻译DNA蛋白质DNA的信息是怎么传给mRNA的？细胞核细胞质中的核糖体转录场所RNA聚合酶TCGATCGATTGCAACGTACACGGTAATT解旋解旋：在：在ATP的驱动下，的驱动下，RNA聚合酶聚合酶将将DN
6、A双螺旋的两条链解开。双螺旋的两条链解开。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；TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAU游离的核糖核苷酸CAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA
7、 A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU UTCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU U（2 2）在）在RNARNA聚合酶聚合酶的作用下，游离的作用下，游离的的核糖核苷酸核糖核苷酸与与DNADNA模板链模板
8、链上的碱基互补上的碱基互补配对。配对。模板链（3 3）新结合的核糖核苷酸）新结合的核糖核苷酸连接连接到正在合成的到正在合成的mRNAmRNA分子上分子上（RNARNA聚合酶聚合酶的催化形成的催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键）TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTA A5353转录方向53CGGGAUCAACGGGCCAA AUU UUUU U（2 2）在）在RNARNA聚合酶聚合酶的作用下，游离的作用下，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。模板链（3 3）新结合的核糖核苷酸）新结合的核糖核苷酸连接连接到正在合成的到正在合成的mR
9、NAmRNA分子上分子上（RNARNA聚合酶聚合酶的催化形成的催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键）T CGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAACGGGAUCAACGGGC CAAAUUUU UUUT CGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAACGGGAUCAACGGGC CAAAUUUU UUU（4 4）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。-ATGCATGCAT CCATGCTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GGTACGA
10、TCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-基因A基因b基因H其他基因1个DNA分子（多个基因）转录UGCAUCCAUGCmRNA转录GGUCUACGUAmRNA哪条是模板链？1链2链 DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，到底哪条链 是模板链不是固定不变的。一个DNA转录出的mRNA不完全相同以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段；1链2链一.遗传信息的转录小结DNA复制转录时间场所解旋模板原料酶配对方式特点方向产物意义细胞分裂间期生长发育过程完全解旋只解有遗传效应片段（基因）DNA的两条链均为模板DNA的一条链为模板四种脱氧核苷
11、酸四种核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等A-T、TA、CG、GCA-U、CG、TA、GC 半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录2个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒新链从5端-3端延伸新链从5端-3端延伸比较第第4 4章章 基因的表达基因的表达第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成第2、3课时学习目标核心素养1概述遗传信息翻译的过程和特点。2说明密码子、反密码子和遗传信息之间的关系。(重点)3概述中心
12、法则的内容1通过图示和列表比较转录和翻译的异同。2从存在位置、作用等方面，探讨密码子、反密码子和遗传信息之间的关系，构建知识脉络三、遗传信息的翻译1 1、翻译的概念：、翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNAmRNA为模板为模板合成合成具有一定具有一定氨基酸顺序的蛋白质氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。的过程，称为遗传信息的翻译。？U UU UA AG GA AU UA AU UC CmRNAmRNA蛋白质蛋白质碱碱 基基 序序 列列氨基酸序列氨基酸序列碱基碱基氨基酸氨基酸4 4种种2121种种翻译翻译 翻译的实质是将翻译的实质是将mRNAm
13、RNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。RNARNA是怎样把是怎样把DNADNA的遗传信息翻译成蛋白质的？的遗传信息翻译成蛋白质的？电报机电报机01300130 01170117 电报密码电报密码01300130 01170117 好好 你你翻译翻译电报员电报员二 遗传信息的翻译41=442=1643=644种碱基如何决定蛋白质的21种氨基酸呢？如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定_种 如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定 种 如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定_种416 64假设：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫做1个密码子。第
14、一个第一个碱基碱基第二个碱基第二个碱基第三个第三个碱基碱基U UC CA AG GU U苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止终止终止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸色氨酸U UC CA AG GC C亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸U UC CA AG GA A异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮
15、氨酸异亮氨酸甲硫氨酸（起始）甲硫氨酸（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸U UC CA AG GG G缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸（起始缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸U UC CA AG G 2121种氨基酸的密码子表种氨基酸的密码子表3.13.1密码子表密码子表总结总结 共有共有6464种种密码子密码子
16、 6161或或6262种种密码子决定密码子决定2121种氨基酸：种氨基酸：一个密码子决定一个特定的一个密码子决定一个特定的氨基酸；有的氨基酸可能有一个以上的密码子。氨基酸；有的氨基酸可能有一个以上的密码子。起始密码子起始密码子2 2 种种(AUG(AUG甲硫氨酸甲硫氨酸;GUG;GUG缬氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸甲硫氨酸 )。终止密码子终止密码子3 3种种 (UAA;UAG;UGA(UAA;UAG;UGA 硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸)mRNA5533G GU UG GG GA AA AC CC CU U第一个碱第一个碱基基第二个碱基第二个碱基第三个碱第三个碱基基U UC CA AG GU U苯丙氨酸
17、苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止终止终止半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸色氨酸U UC CA AG GC C亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸U UC CA AG GA A异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸(起始起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸
18、天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸U UC CA AG GG G缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸U UC CA AG G密码子密码子密码子密码子密码子密码子决定缬氨酸缬氨酸决定组氨酸组氨酸决定精氨酸精氨酸翻译从mRNA的53翻译具有方向性翻译通常是从mRNA上的起始密码子开始到终止密码子结束A AU UA AG GA AU UA
19、 AU UC CmRNAmRNA蛋白质蛋白质氨基酸如何识别密码子并被转运到相应位置？氨基酸如何识别密码子并被转运到相应位置？甲硫氨酸甲硫氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止 按照密码子表将按照密码子表将mRNAmRNA上的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列上的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列A AC CU UU UG GA A转运转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)“工人工人”的任务：的任务：“工人工人”必须要能解决这一难题必须要能解决这一难题4.4.翻译翻译+“搬运工搬运工”tRNAtRNA1.tRNA1.tRNA呈呈_；2.2.一端为携带一端为携带_的部的部位；位；3.3.另一端有另一端有3 3个碱
20、基。个碱基。三叶草形三叶草形氨基酸氨基酸（）（）每个每个tRNAtRNA上的这上的这3 3个碱基可以与个碱基可以与mRNAmRNA上的密码子互补配对，称上的密码子互补配对，称反密码子反密码子。核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体核糖体 U A U C Gu C U G G G A U A C U A C C G u G G A C U GUAGAAUACAGUCACCGGAUmRNA脱水缩合肽键肽键A AC CG GU UG GU UU UU UA AmRNAmRNAC CA AU U 甲硫氨甲硫氨酸酸3355553355335533A AA AC CG GA AU U 缬氨酸缬氨酸 异亮氨异亮氨酸
21、酸7.多聚核糖体（1 1）数量关系：）数量关系：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。（2 2）意义：）意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。（3 3）产物之间的关系）产物之间的关系多个核糖体各自合成各自的链，产物是多条多个核糖体各自合成各自的链，产物是多条肽链，不是一条；肽链，不是一条；由于模板是同一段由于模板是同一段mRNAmRNA，所以图示多个核糖，所以图示多个核糖体合成的肽链是相同的体合成的肽链是相同的在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。现学现练：由下图判断翻译的方向现学现练：由下图判断翻译的方向DNADNA聚合聚合酶酶解旋酶解旋酶DNA
22、DNA聚合聚合酶酶RNARNA聚合聚合酶酶RNARNA聚聚合酶合酶核糖体核糖体DNADNAmRNAmRNA多肽链多肽链DNADNA复制复制转录转录翻译翻译场所场所模板模板原料原料产物产物遗传信息遗传信息传递方向传递方向DNADNA复制：复制：DNA DNADNA DNA转录：转录：DNA RNADNA RNA翻译：翻译：RNA ProRNA Pro游离的脱游离的脱氧核苷酸氧核苷酸游离的核游离的核糖核苷酸糖核苷酸游离的游离的氨基酸氨基酸DNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质DNADNADNADNADNAmRNADNAmRNA亲代亲代DNADNA的每的每一条链一条链DNADNA的一条链的一条链（
23、模板链）（模板链）mRNAmRNA细胞核细胞核细胞核细胞核细胞质细胞质mRNAPromRNAPro转录、翻译与转录、翻译与DNADNA复制的比较复制的比较请根据请根据DNADNA的复制的复制和和基因的表达基因的表达，绘制流程图，表示，绘制流程图，表示遗传遗传信息的传递方向信息的传递方向。小任务小任务1 1转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制复制克里克：中心法则克里克：中心法则（预见了遗传信息传递的一般规律）（预见了遗传信息传递的一般规律）大胆猜想生物界是否还有其它的遗传信息传递途径呢？三、中心法则三、中心法则小任务小任务2阅读以下阅读以下 资料，对中心法则进行补充资料，对中
24、心法则进行补充1.1.在在RNARNA病毒病毒中发现了中发现了RNARNA复制酶复制酶，能对，能对RNARNA进行复制。进行复制。2.2.在在RNARNA病毒病毒中发现中发现逆转录酶逆转录酶，能以，能以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA。转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质复制复制逆转录逆转录复制复制蓝色的线表示少数生物的遗传信息流向蓝色的线表示少数生物的遗传信息流向二.中心法则 遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA 的复制复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录转录和翻译翻译。DNARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复制复制1957年，克
25、里克提出中心法则DNARNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复制复制中心法则的完善逆转录逆转录复制复制（RNA病毒中才有）（RNA病毒中才有）四、中心法则1.1957年克里克提出中心法则2.内容：表示遗传信息传递的法则表示遗传信息传递的法则3.不同生物中心法则的体现生物种类生物种类举例举例遗传信息的传递过程遗传信息的传递过程DNADNA病毒病毒T T2 2噬菌体噬菌体RNARNA病毒病毒不含逆转录酶不含逆转录酶烟草花叶病毒烟草花叶病毒含逆转录酶含逆转录酶艾滋病病毒艾滋病病毒细胞生物细胞生物动物、植物、动物、植物、真菌、细菌等真菌、细菌等中心法则分析DNARNA蛋白质蛋白质123451 DNA复制2
26、 遗传信息转录4 RNA复制3 遗传信息翻译5 逆转录1）烟草花叶病毒（）烟草花叶病毒（TMV）2）人免疫缺陷病毒（）人免疫缺陷病毒（HIV）、肉瘤病毒）、肉瘤病毒3123(病毒病毒自身携带的逆转录酶自身携带的逆转录酶)RNA病毒病毒4(该类病毒，部分自身携带该类病毒，部分自身携带RNA复制酶复制酶)5并非所有病毒并非所有病毒注入到宿主细胞内的物质均只有遗传物质注入到宿主细胞内的物质均只有遗传物质DNARNA蛋白质蛋白质12345中心法则分析1 DNA复制2 遗传信息转录4 RNA复制3 遗传信息翻译5 逆转录5）原核细胞）原核细胞6）噬菌体）噬菌体大肠杆菌：大肠杆菌：123123(发生在：发生在：_)宿主细胞内宿主细胞内
