4.1-基因指导蛋白质的合成-课件-人教版必修2

第四章基因的表达蛋白质是生命活动的______者和_____者性状的形成离不开________(特别是酶)的作用______控制生物体的性状基因_________蛋白质_______来_____性状！体现承担蛋白质基因通过指导的合成控制§4.1基因指导蛋白质的合成1.DNA主要存在于哪里？2.蛋白质在哪里合成？DNA主要在细胞核蛋白质的合成在细胞质进行指导通过RNA作为媒介问题：为什么RNA适于作DNA的信使呢？为什么RNA适于作DNA的信使？RNA也是由核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则,U与A配对。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。DNARNA结构基本组成单位碱基五碳糖无机酸分布DNA与RNA的比较规则的双螺旋结构一般单链脱氧核苷酸核糖核苷酸A、G、C、TA、G、C、U脱氧核糖核糖磷酸磷酸主要细胞核主要细胞质DNA与RNA成分的比较：脱氧核糖核糖C5H10O4C5H10O5TACG磷酸U脱氧核苷酸核糖核苷酸①构成DNA的碱基有几种？②构成DNA的核苷酸有几种？③构成RNA的碱基有几种？④构成RNA的核苷酸有几种？⑤构成核酸的碱基有哪几种？⑥构成核酸的核苷酸有几种？问题：4种：A、T、C、G4种脱氧核苷酸4种：A、U、C、G4种核糖核苷酸5种：A、T、C、G、U8种核苷酸4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸⑦人的遗传物质中（人体细胞中）的核苷酸有几种，含氮碱基有几种四种，四种（八种，五种）三种RNA示意图信使RNA：遗传信息传递的媒介。核糖体RNA：与蛋白质构成核糖体。转运RNA：转运氨基酸的工具。（一种转运RNA只能识别和转运一种氨基酸）。RNA的种类和功能•DNA分子是如何转录的呢？一遗传信息的转录（1）转录的定义：？（2）转录的主要场所：？（3）转录的模板：？（4）转录的原料：？（5）转录的产物：？（6）转录过程分为哪4步？在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。细胞核（其次线粒体，叶绿体）。DNA分子的一条链。四种核糖核苷酸。一条单链RNA（即mRNA）。读课本DNA的平面结构图AGTACAAATTCATGTTTA以DNA的一条链为模板合成RNA游离的核糖核苷酸AGTACAAATGAGTACAAATGDNA与RNA的碱基互补配对：A——U；G——C；C——G；T—ARNA聚合酶AGTACAAATGUU组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来AGTACAAATGUUAAGTACAAATGGUUAAGTACAAATGGUUAUAGTACAAATGGUUAUUAGTACAAATGGUUAUUAAGTACAAATGGUUAUUAUAGTACAAATGGUUAUUAUCAGTACAAATGGUUAUUAUC形成的mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上RNADNAAGTACTAATUCAUGAUUAmRNA细胞质细胞核核孔DNAmRNA在细胞核中合成AGTACAAATUCAUGAUUAmRNAmRNA通过核孔进入细胞质•（7）转录时间：（8）转录特点：•（9）转录条件：个体发育过程中。边解旋边转录，转录后恢复双螺旋结构①模板：②原料：③酶：④能量：DNA的一条链（信息链）四种核糖核苷酸解旋酶、RNA聚合酶……ATP关于模板链：ATCGAGCGAGTCTTCGTCAATCGATGACATCGGCDNA说明:作为模板的只是DNA链中的某个片段—基因；一个DNA可以转录出多种多个mRNA。UCGCUAGCRNARNA基因1基因2ab转录与DNA分子复制的区别复制转录时间解旋场所原料模板条件配对原则特点产物意义有丝分裂间期和减Ⅰ前的间期生长发育过程主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体T—A、G—CA—U、C—G边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录两个双链DNA分子一条单链mRNA复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代传递遗传信息，为翻译做准备四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸DNA的两条链DNA中的一条链模板，原料，能量，酶（解旋酶，DNA聚合酶，RNA聚合酶）完全解旋只解有遗传效应的片段转录和DNA复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传地稳定性。1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有那些异同？与该DNA的另一条链的碱基序列有那些异同？转录成的RNA碱基序列和模板DNA单链的建基序列互补配对，与DNA的另一条链的碱基序列相同（但DNA单链上的T换成U）。思考和讨论P64转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的碱基序列如何决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序的呢？或者说mRNA如何将其从DNA模板链上获得的信息体现到能直接表现出生物体的性状的蛋白质上的呢？思考二、遗传信息的翻译1、定义：在细胞质中的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸种类、数量和排列顺序以及空间结构的蛋白质的过程，称为翻译。DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的？20种氨基酸4种碱基如果3个碱基决定1个氨基酸就可以决定___种，即如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种，即41664mRNA蛋白质?如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种，即mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基密码子（遗传密码）:UCAUGAUUAmRNA密码子密码子密码子2、遗传密码：第一个字母第二个字母第三个字母UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸（起始）苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG1.密码子表查法例:CCUACA脯氨酸苏氨酸3特殊密码子2密码子的特点专一性简并性通用性a、一种氨基酸可以和多个密码子相对应b、一个密码子只和一种氨基酸相对应c、三个终止密码：UAA、UAG、UGA；两个起始密码子：AUGGUG遗传密码子的特性：1.一个密码子，决定一个特定的氨基酸（专一性）；2.一种氨基酸可能有几个密码子（简并性）。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。3.有3个终止密码子，没有对应的氨基酸，所以，在64个遗传密码子中，能决定氨基酸的遗传密码子只有61个。4.通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯氨酸－丝氨酸－赖氨酸－脯氨酸a、mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列吗？b、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。思考和讨论P65c、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密码子决定，这一现象称做密码的简并性。你认为密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？从密码子的简并性我们能够认识到：如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如GAU、GAC都决定天冬氨酸）这就保证了生物遗传的相对稳定性。又使生物出现变异，从而促进生物的发展变化。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？通过tRNA（转运RNA）从细胞质中运送到核糖体上ACU天冬酰氨反密码子AUG异亮氨酸反密码子转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊的碱基称为“反密码子”，能与mRNA上的“密码子”相识别。3、转运RNA(tRNA)AUG异亮氨酸tRNA——“搬运工”2、一种氨基酸只能由一种tRNA携带吗?反密码子3、tRNA是否具有专一性？我们学到的还有哪些物质具有专一性？思考？功能：识别密码子，转运氨基酸只能识别并转运1种氨基酸反密码子的种类：61种。1、一种tRNA只能携带一种氨基酸吗?蛋白质是如何进行翻译的呢？4、翻译过程在细胞质中的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸种类、数量和排列顺序以及空间结构的蛋白质的过程，称为翻译。1.翻译的场所：2.翻译时的模板：3.翻译的原料：4.翻译的起始码有:个，终止码有:个5.决定氨基酸的密码子种。6.翻译时的碱基配对：7.肽链由各相邻的氨基酸通过连接形成。8.翻译的过程：361肽键2AUCGmRNA─┴─┴─┴─┴─tRNA─┴─┴─┴─┴─UAGC细胞质的核糖体mRNA合成蛋白质的20种氨基酸UCAUGAUUAmRNA细胞质UCAUGAUUA核糖体1、mRNA与核糖体结合UCAUGAUUAAAU亮氨酸2、tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬氨酸3、tRNA将氨基酸转运到mRNA上的相应位置UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬氨酸肽键脱水缩合UCAUGAUUA亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸核糖体随着mRNA滑动.另一个tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对.UCAUGAUUA亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸肽键一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUGAUUA亮氨酸天门冬氨酸AUG异亮氨酸tRNA离开，再去转运新的氨基酸UCAUGAUUA肽链以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质的合成——翻译9翻译的时间：个体发育过程中①模板：10翻译的条件：②原料：③酶：④“翻译官”兼“搬运工”：mRNA大约20种氨基酸催化氨基酸缩合反应的酶…tRNA⑤能量：ATP11产物：多肽蛋白质12特点：一个mRNA分子可以连续结合多个核糖体，进行多肽链的合成13模版去向：翻译后，mRNA分解成单个核糖核苷酸肽链合成完毕后，一条或几条肽链通过一定的空间构建方式组成一种或多种具有特定空间结构的蛋白质，从面表现出生物体特定的性状。遗传信息的转录与翻译的比较转录翻译场所原料配对解旋产物细胞核细胞质4种核糖核苷酸氨基酸DNA－mRNAA—U、T—A、C—GmRNA－tRNAA—U、C—G有无RNA多肽（还需加工）•思考与讨论？•1、一个mRNA上是否只有一个核糖体？•2、如果脱氧核苷酸数量为a、平均分子量为b，DNA的分子量如何计算？DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系结论:CGTGCACATGCACTGGTADNA谷氨酸组氨酸精氨酸氨基酸CGUGGACAUmRNAGCACUGGUAtRNA遗传密码反密码子氨基酸序列基因的碱基信使RNA的碱基氨基酸=631DNA（基因）的遗传信息mRNA的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序转录翻译氨基酸的个数1n碱基的个数3n碱基的个数6n三、基因控制合成蛋白质的全过程如果一个双链DNA分子上有60个碱基，那么由它指导合成的多肽链最多有几个氨基酸？（不考虑终止密码子）一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数，及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为（）A.3311B.3612C.1236D.1136BDNA（基因）上的碱基数：mRNA上的碱基数：肽链上的氨基酸数=6：3：1说明：因为基因中存在终止密码子等片段，实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。蛋白质是生物性状的体现者，基因通过控制蛋白质的合成从而控制了生物的性状。1、基因控制蛋白质合成的最终结果是