1、4.14.1.2.2 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 第第2 2课时课时基因如何指导蛋白质的合成？基因如何指导蛋白质的合成？该基因表达的第一步是什么？在哪里进行？合成了什么物质？该物该基因表达的第一步是什么？在哪里进行？合成了什么物质？该物质的作用是什么？这样的植株就具有抗虫功能了吗？质的作用是什么？这样的植株就具有抗虫功能了吗？翻译：翻译：（1 1）概念：游离在细胞质中的各种）概念：游离在细胞质中的各种氨基氨基酸酸，就以，就以mRNAmRNA为模板为模板合成具有一定合成具有一定氨基酸氨基酸顺序顺序的蛋白质。的蛋白质。(2)(2)实质：将实质：将mRNAmRNA的的碱基序列碱基序列翻
2、译为蛋白翻译为蛋白质的质的氨基酸序列氨基酸序列。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P66P661.mRNA1.mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？19541954年，美籍理论物理学家伽莫夫（年，美籍理论物理学家伽莫夫（GGamowGGamow）数学推理数学推理:(1)(1)如果一个碱基决定一种氨基酸：如果一个碱基决定一种氨基酸：(2)(2)如果两个碱基决定一种氨基酸：如果两个碱基决定一种氨基酸：(3)(3)如果三个碱基决定一种氨基酸：如果三个碱基决定一种氨基酸：二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P66P6641=444=16444=64寻
3、找证据：克里克以寻找证据：克里克以T4T4噬菌体为实验材料噬菌体为实验材料,研究其中某个基因碱基的增加或减少对研究其中某个基因碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响，在相关碱基序列中其所编码的蛋白质的影响，在相关碱基序列中增加或删除增加或删除1 1个或个或2 2个碱基，无法产个碱基，无法产生具有正常功能的蛋白质，但是当增加或删除生具有正常功能的蛋白质，但是当增加或删除3 3个碱基时，却合成了具有正常功能个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质的蛋白质。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P70P70mRNAmRNA上上3 3个相邻的碱基决定一个氨基酸个相邻的碱基决定一个氨基酸，每，每3 3个这
4、样的碱基就叫作个这样的碱基就叫作1 1个密码子个密码子。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P70P70思考：思考：（1 1）如何从密码子表中找出某）如何从密码子表中找出某一氨基酸对应的密码子一氨基酸对应的密码子?（2 2）密码子具有哪些特点？结）密码子具有哪些特点？结合教材合教材6767页思考讨论回答。页思考讨论回答。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P67P671.1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮
5、氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密绝大多数氨基酸都有几个密码子码子。这一现象称为。这一现象称为密码子的简并密码子的简并。你认为密码子简并对生物体的生存发展有什。你认为密码子简并对生物体的生存发展有什么意义？么意义？2.2.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？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？思考讨论：分析密码子的特点（教材思考讨论：分析密码子的特点（教材6767页）页）密码子的特点：密码子的特点：（1 1）遗传密码的专一性）遗传密码的专一性（2 2）遗传密码的简并性）遗传密码的简并性（3 3）遗传密码的通用性）遗传密码的通用性注意：遗传密码
6、在注意：遗传密码在mRNAmRNA分子上是分子上是连续连续排列排列的，密码的阅读必须从一个正确的起点的，密码的阅读必须从一个正确的起点（起始密码子）（起始密码子）开始，按一个方向（开始，按一个方向（mRNAmRNA的的5533）依次顺序读取，直至读到依次顺序读取，直至读到终止信号（终止信号（终止密码子终止密码子）。）。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P67P67观察观察2121种氨基酸的密码子表，种氨基酸的密码子表，思考：思考：1.1.一共有多少个密码子？一共有多少个密码子？2.2.起始密码子有多少个？起始密码子起始密码子有多少个？起始密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸吗？3.3.终止密码子有
7、多少个？终止密码子终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸吗？4.4.编码氨基酸的密码子有多少个编码氨基酸的密码子有多少个？5.5.一种密码子决定几种氨基酸？一种一种密码子决定几种氨基酸？一种氨基酸有几种密码子氨基酸有几种密码子？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P67P67tRNAtRNA为什么能够承担搬运氨基酸并识别密码子的功能？为什么能够承担搬运氨基酸并识别密码子的功能？要求：重点关注要求：重点关注tRNAtRNA的哪些结构与搬运氨基酸和识别密码子相适应。的哪些结构与搬运氨基酸和识别密码子相适应。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P67P67每个每个tRNAtRNA的这
8、三个碱基可以与的这三个碱基可以与mRNAmRNA上的密码上的密码子互补配对，叫作反密码子。反密码子阅读子互补配对，叫作反密码子。反密码子阅读方向为方向为3-53-5，即，即从高到低从高到低注意：注意：tRNAtRNA上反密码子所含的碱基只有上反密码子所含的碱基只有3 3个，个，但是整个但是整个tRNAtRNA不止不止3 3个碱基，且个碱基，且tRNAtRNA分子中分子中局局部部含有氢键含有氢键。思考：。思考：1.1.一种氨基酸可以由多少种一种氨基酸可以由多少种tRNAtRNA转运？转运？2.2.tRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNA上的密码子在碱上的密码子在碱基方面有何关
9、系？基方面有何关系？3.3.决定氨基酸的密码子有多少种？反密码子决定氨基酸的密码子有多少种？反密码子有多少种？有多少种？tRNAtRNA有多少种？有多少种？tRNA的结构示意图的结构示意图二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P67P67请同学们翻到教材请同学们翻到教材6868页，阅读教材图页，阅读教材图4-74-7蛋白质蛋白质合成示意图，思考并回答以下问题：合成示意图，思考并回答以下问题：（1 1）翻译的过程？）翻译的过程？（2 2）mRNAmRNA上的什么信息决定着翻译的起始和终上的什么信息决定着翻译的起始和终止？止？（3 3）图）图4-74-7中的中的mRNAmRNA上共有几个密码子？上共
10、有几个密码子？（4 4）请写出翻译后合成的肽链。（这个过程同）请写出翻译后合成的肽链。（这个过程同学们可以查阅密码子表）学们可以查阅密码子表）（5 5）翻译的过程？翻译的过程？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P68P68第第1 1步，步，mRNAmRNA进入细胞质，与进入细胞质，与核糖体核糖体结合。携带结合。携带甲硫氨酸甲硫氨酸的的tRNA,tRNA,通过与碱基通过与碱基AUGAUG互互补配对，进入补配对，进入位点位点1 1.二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P66P66第第2 2步步 携带某个氨基酸的携带某个氨基酸的tRNAtRNA以同样的方式进入以同样的方式进入位点位点2 2第第3
11、3步步 甲硫氨酸与这个氨基酸形成甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键肽键，从而转移到位点，从而转移到位点2 2的的tRNA tRNA 上上二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P66P66第第4 4步步 核糖体沿核糖体沿mRNAmRNA移动（移动（mRNAmRNA相对静止）相对静止），读取下一个密码子。原位点，读取下一个密码子。原位点1 1的的tRNAtRNA离开核糖体，原位点离开核糖体，原位点2 2的的tRNAtRNA进入位点进入位点1 1，一个新的携带氨基酸的，一个新的携带氨基酸的tRNAjtRNAj进入位点进入位点2 2，继续肽链的合成。继续肽链的合成。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P66P
12、66就这样，随着核糖体的移动，就这样，随着核糖体的移动，tRNAtRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到肽链。直到核糖体遇到mRNAmRNA的的终止密码子终止密码子，合成才告终止。，合成才告终止。肽链合成后，就从核糖体与肽链合成后，就从核糖体与mRNAdmRNAd的复合物上脱离，通常经过一系列步骤（内质网、的复合物上脱离，通常经过一系列步骤（内质网、高尔基体加工）高尔基体加工），盘曲折叠盘曲折叠成具有特定成具有特定空间结构和功能空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。承担细胞生命活
13、动的各项职责。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P66P66观看翻译模拟视频，思考观看翻译模拟视频，思考tRNAtRNA是如何工作的？是如何工作的？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P68P68二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P68P68mRNA与与 结合结合 携带氨基酸至特定位置携带氨基酸至特定位置核糖体沿核糖体沿 移动，读取下一个密码子，由对应移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上（运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上（一个一个mRNA可以结合可以结合多个核糖体）多个核糖体）起始运输延伸终止脱离当核糖体到达当核糖体到达mRNA上的上的 时，合成停止时
14、，合成停止肽链合成后从核糖体与肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，的复合物上脱离，经过一系列步经过一系列步骤骤，盘曲折叠成具有特定，盘曲折叠成具有特定 和和 的蛋白质的蛋白质核糖体核糖体tRNAmRNA终止密码子终止密码子空间结构空间结构功能功能在翻译过程中会观察到如图所示的在翻译过程中会观察到如图所示的一个一个mRNAmRNA分子结合多个核糖体分子结合多个核糖体现象，现象，观察图片回答下列问题：观察图片回答下列问题：（1 1）图中显示有几条肽链正在同时合成？每条肽链合成结束后，它们）图中显示有几条肽链正在同时合成？每条肽链合成结束后，它们都相同吗？都相同吗？（2 2）这样翻译有什么意
15、义？）这样翻译有什么意义？（3 3）核糖体移动的方向是？）核糖体移动的方向是？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译P69P69翻译翻译转录转录场所模板原料条件配对方式遗传信息的传递产物核糖体DNARNARNA A-U、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-CRNA聚合酶、能量、聚合酶、能量、模板、原料模板、原料21种氨基酸4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸DNA的一条链主要在细胞核比较转录与翻译比较转录与翻译mRNA酶、能量、模板、原酶、能量、模板、原料、料、tRNA多肽mRNA蛋白质课堂小结课堂小结基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成DNA转录mRNA翻译蛋白质转录rRN
16、AtRNA核糖体搬运工信使一、概念检测一、概念检测1.1.基因的表达包括遗传信息的转录与翻译过程。判断下列相关表述是否正确。基因的表达包括遗传信息的转录与翻译过程。判断下列相关表述是否正确。（1 1）DNADNA转录形成的转录形成的mRNA,mRNA,与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（）（2 2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然对应多个密码子。）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然对应多个密码子。（）练习与应用（教材练习与应用（教材6969页）页）课堂练习课堂练习1.1.请同学们从转录与翻译两个方面谈谈请同学们从转录与翻译两个方面谈谈BtBt蛋白基因导入棉花细胞后蛋白基因导入棉花细胞后是如何指导是如何指导BtBt抗虫蛋白合成的？抗虫蛋白合成的？2.2.你认为棉花细胞合成的你认为棉花细胞合成的BtBt抗虫蛋白与在苏云金芽孢杆菌体内合成抗虫蛋白与在苏云金芽孢杆菌体内合成的蛋白质理论上讲相同吗？为什么？的蛋白质理论上讲相同吗？为什么？
