4.1基因指导蛋白质的合成课件(共41张PPT)-人教版(2019)必修2

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4.1基因指导蛋白质的合成课件(共41张PPT)-人教版(2019)必修2

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(共41张PPT)
情景1
小鼠的基因组
指导合成
绿色荧光蛋白
导入
绿色荧光蛋白基因
发出绿色荧光
基因能指导蛋白质的合成,控制生物的性状
绿色荧光蛋白
基因具有遗传效应
基因指导蛋白质合成的过程,叫基因的表达。
基因指导蛋白质的合成

信使的寻踪记
生物体所有特征的总和我们称之为性状,性状的主要承担者或体现者是
蛋白质
基因(DNA)
生物体性状主要是由 决定的
DNA
蛋白质
基因主要分布于哪里?蛋白质合成的场所呢?
基因(DNA)的分布:
主要在细胞核(真核生物);拟核(原核生物)
蛋白质的合成场所:
________中的核糖体中合成的。
分布和合成场所不同,那么遗传信息如何传递?如何解读?
空间距离
细胞质
遗传信息储存在细胞核的DNA中
蛋白质的合成发生在细胞质中的核糖体上
1955年,布拉舍实验时:
用RNA酶分解洋葱根尖细胞 RNA, 蛋白质合成停了;
重新加入RNA后, 又合成蛋白质。
RNA
DNA
蛋白质
(遗传信息传递者,信使)

实验证据:
一. 基因表达的概述

蛋白质
DNA(基因)
RNA
转录
翻译
核糖体
合 成

RNA的种类及功能
DNA
RNA
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(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)
结构:
结构:
分布(真核细胞):
细胞核(主要)
线粒体、叶绿体
分布(真核细胞):
细胞质(主要)
2.DNA和RNA的主要区别
蛋白质
rRNA
tRNA
“三叶草型”
转运RNA(tRNA)
信使RNA(mRNA)
核糖体RNA(rRNA)
4.RNA的种类和功能
→蛋白质合成的“三剑客”
遗传信息传递的媒介, 蛋白质合成的模板
核糖体的组成成分
转运氨基酸的工具
少数RNA还具有催化作用,有的作为RNA病毒的遗传物质
mRNA
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
过程如何呢

遗传信息的转录过程
遗传信息的转录
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过程。(DNA→RNA)
条件
模板:
原料:
酶:
能量:
DNA的一条链
RNA聚合酶
游离的四种核糖核苷酸
ATP
产物:
RNA (mRNA、tRNA、rRNA)
原则:
碱基互补配对
场所
真核:细胞核、线粒体、叶绿体 原核:细胞质中
1.解旋
2.催化磷酸二酯键的形成
阅读课本P65
A-U,T-A,C-G,G-C
1.定义
2.条件
基因
启动子
RNA聚合酶
转录的起始(以mRNA为例)
RNA聚合酶结合到基因的启动子(RNA聚合酶结合位点,位于DNA上)位置,转录就开始。
3.过程
⑴解旋:在ATP的驱动下, DNA双链解开(_____________的催化),
_ ____暴露出来。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
RNA聚合酶
该过程不需要解旋酶,RNA聚合酶有解旋作用;
RNA聚合酶
碱基
⑵配对:
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
游离的_______________与________________上的碱基互补配对,
在________________的作用下开始mRNA的合成;
核糖核苷酸
DNA模板链
RNA聚合酶
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
5'
3'
ATP
⑶ mRNA的延伸:
合成方向:
子链的5’端→ 3’端
特点:
边解旋边转录
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上(_______________的催化形成________________)
RNA聚合酶
磷酸二酯键
⑷释放:
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
细胞质
细胞核
mRNA
合成的________从__________上释放,而后DNA_____________
mRNA
DNA链
双螺旋恢复
遗传信息的转录
RNA聚合酶将DNA双链解开,碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
在RNA聚合酶的作用下,新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
第三步
合成的RNA从DNA链上释放,而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
RNA与模板链是反向的
3.写出以b链(模板链)为模板转录形成的mRNA碱基序列,以及b链对应的a链(非模板链)的碱基序列。
DNA双链片段 a链
b链 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
G C T T G G A G T G C G
G C U U G G A G U G C G
思考 讨论P66
DNA
蛋白质
DNA
蛋白质
RNA
转录
翻译
基因的表达

翻译
场所
模板
原料
产物

1.定义:
21种氨基酸(需tRNA转运)
细胞质中的核糖体
mRNA
蛋白质
思考:mRNA的4种碱基如何决定组成蛋白质的21种氨基酸?
二 遗传信息的翻译
2.条件:
肽酰转移酶
游离在细胞质中的各种______,以______为模板合成具有一定氨基酸顺序的________的过程叫作翻译。
蛋白质
mRNA
氨基酸
3.mRNA碱基与氨基酸之间的对应关系
决定一个氨基酸的碱基个数 决定氨基酸种类 图示
1个 4
2个 42=16
3个 43=64
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
科学家经过不断的推测与实验得知:
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸
5.密码子
1个密码子
称为
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
密码子
密码子
密码子
密码子认读是从mRNA的5'→3'
相邻的密码子无间隔、不重叠
二 遗传信息的翻译
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 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 G
C 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 G
A 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 G
G 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1个碱基 第2个碱基 第3个碱基 密码子
苯丙氨酸 U U U UUU
精氨酸 A G G AGG
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 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 G
C 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 G
A 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 G
G 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
终止密码子: 、 __ 、____
种类 起始密码子: (甲硫氨酸)、
( 种) _____(缬氨酸、甲硫氨酸)
编码氨基酸的密码子______种或_____种
64
UAA
GUG
AUG
UGA(硒代半胱氨酸)
61
UAG
62
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
密码子的简并性
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
密码子的通用性
思考.讨论
密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义?
根据密码子的通用性这一事实,你能想到什么?
(1)增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并性,可能并不会改变其对应的氨基酸;
(2)密码子的使用频率。当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
说明当今生物可能有着共同的起源。
一种密码子决定一种氨基酸。
密码子的专一性
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
61或62种
61或62种
6.氨基酸的搬运工tRNA
(1)形态:
三叶草形
(2)功能特点:
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(3)反密码子
位于tRNA上能与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
读图4-6,了解tRNA的形态和功能特点。
决定氨基酸的密码子有61或62种,所以反密码子有 ;tRNA有 。
位点1
E
位点2

A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
C
A
U
5’
3’
7.遗传信息的翻译过程
第1步:mRNA进入细胞质,与核糖体结合;携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入P位点。
二 遗传信息的翻译
位点1
E
位点2

第2步:携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入A位点。
C
A
U
5’
3’

G
U
G
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
第3步:通过脱水缩合形成肽键,甲硫氨酸被转移到占据A位点的tRNA上。
7.遗传信息的翻译过程
二 遗传信息的翻译
位点1
E
位点2

C
A
U
5’
3’

C
C
A
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子

G
U
G
5’
3’

A
C
G
5’
3’

G
C
A
5’
3’

A
C
A
5’
3’

A
G
G
5’
3’
第4步:核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,合成肽链。
7.遗传信息的翻译过程
二 遗传信息的翻译
位点1
E
位点2
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
A
C
A
5’
3’







A
G
G
5’
3’
释放因子
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子,合成才告终止。
肽链释放后,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
7.遗传信息的翻译过程
二 遗传信息的翻译
真核生物:
先转录,后翻译
DNA
mRNA
RNA聚合酶
边转录边翻译
原核生物:
多起点翻译
7.遗传信息的翻译过程
二 遗传信息的翻译
转录和翻译的比较
比较项目 转录 翻译
场 所
模 板

能 量 原 料
产 物
碱基配对
主要在细胞核
细胞质
DNA的一条链
mRNA
RNA聚合酶
多种酶
ATP
mRNA
多肽链
A-U T-A
G-C C-G
A-U U-A
G-C C-G
4种核糖核苷酸
氨基酸
复制 转录 翻译
信息流动方向
1957年,克里克--中心法则
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
弗朗西斯·克里克
三 中心法则
逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
复制
中心法则——完整的中心法则
DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
模板
原料
碱基 配对
产物
遗传信息传递方向
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
RNA
RNA
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
A-T、T-A
C-G、G-C
A-U、T-A
C-G、G-C
A-U、U-A
C-G、G-C
A-T、U-A
C-G、G-C
A-U、U-A
C-G、G-C
2个DNA分子
RNA
蛋白质
DNA
RNA
DNA→RNA
DNA→DNA
RNA→蛋白质
RNA→DNA
RNA→RNA
逆转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
复制
生物种类 遗传信息的传递过程
以DNA作为遗传物质的生物 原核生物
真核生物 DNA病毒 以RNA作为遗传物质的生物 一般RNA病毒
逆转录病毒 (HIV)
翻译
蛋白质
复制
DNA
转录
RNA
复制
RNA
蛋白质
翻译
蛋白质
翻译
转录
DNA
RNA
逆转录
RNA
复制
中心法则
中心法则的完善
 实战训练 
2.关于RNA和DNA的区别,下列说法错误的是(  )
A.DNA是规则的双螺旋结构,而RNA一般是单链
B.DNA中的五碳糖是核糖,RNA中的五碳糖是脱氧核糖
C.DNA特有的碱基是T,而RNA特有的碱基是U
D.DNA中的嘧啶和嘌呤相等,但RNA中不一定
判断正误,从课本中找到依据并标出页码。
1. DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同,碱基和磷酸种类均相同。( )
2.RNA主要有三种,主要分布于细胞质中。( )
3. 一个DNA分子上有很多基因,转录是以基因的一条链为模板的。( )
4. 转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。( )
5. 密码子位于mRNA上,反密码子位于tRNA上。( )
×


×

即时训练
6.每种密码子都有对应的反密码子。( )
7.细胞中能运输氨基酸的物质,其化学本质为蛋白质。( )
8. mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。( )
9.DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。( )
×
×
×
×
即时训练

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