资源简介

(共32张PPT)
必修2
第4章
第1节
基因指导蛋白质的合成
Transcription
Translation
导入
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪
公园”，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，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使他们复活吗？
讨论
一种生物的整套DNA中储存着控制该物种生物生长、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。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
遗传信息的转录
从海蜇体内提取出绿色荧光蛋白基因转入小鼠体内，小鼠成功表达绿色荧光蛋白，在紫外灯的照射下小鼠发出绿色荧光
DNA
蛋白质
指导
RNA
转录
翻译
“信使”
基因的表达
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程
细胞核
细胞质中的核糖体
DNA
一般呈规则的双螺旋
多呈单链
RNA
基本单位
分布
(真核）
空间结构
主要在细胞核
少量在细胞质（线粒体、叶绿体）
主要在细胞质（细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体）
少量在细胞核
思考:为什么RNA可以作为媒介指导蛋白质的合成？
RNA是由四种核糖核苷酸组成，可携带遗传信息
RNA单链结构，长度短，可以从细胞核中转移到细胞质中
Q: RNA出核的方式？是否需要消耗能量
RNA不稳定，完成使命立刻分解，保证生命活动有序的进行
RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
通过核孔；需要消耗能量
一、RNA种类
（1）信使RNA/mRNA(message RNA)
作为DNA的信使
（2）转运RNA/tRNA(tansfer RNA)
识别并转运氨基酸
（3）核糖体RNA/rRNA(Ribosome RNA)
构成核糖体
（4）*催化作用的酶
酶大部分是蛋白质，少部分是RNA
二、转录
1. 概念:
①解旋
3. 过程:
通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的RNA的过程。
2. 场所:
真核生物：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质）
原核生物：拟核、细胞质
病毒：宿主细胞内
在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。
注：不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋的功能。
5’
3’
3’
5’
②配对 游离的核糖核苷酸与DNA模板链上碱基互补配对
A
C
C
T
G
C
T
A
T
G
A
G
C
G
A
T
U
U
A
G
C
C
有义链/编码链
5’
3’
3’
5’
5’
3’
③连接 在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子
Q.碱基之间形成了什么？
Q.核糖核苷酸之间形成了什么键？
RNA聚合酶
无义链/模板链
有义链/编码链
&
的关系
有义链/编码链
无义链/模板链
无义链/模板链
合成的mRNA
合成的mRNA
有义链/编码链
无义链/模板链
互补配对
相同（T变为U）
A
C
C
T
G
RNA聚合酶
C
T
A
G
C
G
A
T
A
G
T
A
U
C
G
C
U
C
结合至转录起始位点
5’
3’
3’
5’
5’
3’
Q：转录的方向？
RNA聚合酶移动的方向
Q：RNA聚合酶结合的位点是随机的吗？
A
C
C
T
G
转录方向
C
T
A
G
C
G
A
T
A
G
T
A
U
C
G
C
U
C
DNA双链打开
DNA双链恢复
④释放 合成的RNA从DNA链上释放，DNA双链恢复
Q：转录的特点？
边解旋边转录
碱基
A
一条链
核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
DNA
双螺旋
2. 过程
解旋
配对
连接
释放
边解旋边转录
3.特点
4.条件
①模板
DNA的一条链
②原料
4种核糖核苷酸
③能量
ATP
④酶
RNA聚合酶、ATP水解酶
Q:为什么以一条链为模板？为什么不以两条链为模板？
1
2
A
T
T
C
C
G
A
T
G
A
T
C
A
G
1链作为模板链
U
A
A
G
G
C
U
2链作为模板链
A
U
U
C
C
G
A
(1) 所含遗传信息不同，同一基因表达出了两种蛋白质
(2)1、2链转录出的两条链互补，形成双链，没办法再成为翻译的模板
思考：转录是以DNA的一整条单链为模板吗？
否，是以基因为单位进行转录
5.产物
Q:转录的产物仅是mRNA吗？
RNA
DNA
转录
mRNA
tRNA
rRNA
Q:转录生成的mRNA的碱基数与DNA模板的碱基数相等吗？
外显子
外显子
内含子
少于模板链
内含子
内含子
基因
Pre-mRNA
成熟mRNA
细胞质
6.产物的去向：
思考
同一生物，不同细胞：
①DNA是否相同？
②mRNA的种类&数量是否相同？
③tRNA & rRNA种类、数量有没有差异？
相同
没有
不相同
Q.转录与DNA复制有哪些共同之处？这对保证遗传信息的传递有什么意义？
转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
遗传信息的翻译
1.概念：
游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨
2.条件：
(1)原料
21种游离的氨基酸
(2)模板
mRNA
基酸排列顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。
(3)场所
细胞质
mRNA
3.遗传信息的传递方向：
蛋白质
4.产物：
蛋白质（实则是多肽链）
(4)其他
tRNA rRNA
mRNA
核糖核苷酸
蛋白质
氨基酸
Q:RNA（碱基4种）与蛋白质（氨基酸21种）之间的对应关系？
①一个碱基决定一个氨基酸 能决定4种
②两个碱基决定一个氨基酸 能决定16种
4
4
4
③三个碱基决定一个氨基酸 能决定64种
4
4
4
T
G
A
T
C
A
G
mRNA
5’
3’
密码子读取方向
C
G
T
A
密码子:将mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为一个密码子
(1)种类：64种
Q:64种密码子是否都编码氨基酸？
3种编码终止密码子(UAA/UAG/UGA)
(AUG/GUG编码起始密码子，即翻译的起点)
61个编码氨基酸的密码子
(2)密码子的特性：
Q:每种密码子对应几种氨基酸？
一个
密码子的特性：专一性
Q:一种氨基酸对应几种密码子？
一种/多种
密码子的特性：简并性
①减少变异发生的频率，保证翻译的准确性
GUG(缬氨酸）-----GUA（缬氨酸）
简并性的意义：
②当某种氨基酸使用频率高时，可由不同的密码子共同编码
密码子的特性：通用性
地球上几乎所有的生物共用一套密码子
5.运载工具：tRNA
(1)结构：
三叶草结构
局部形成双链
反密码子：tRNA上与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基
Q:tRNA上只有3个碱基吗？
结构：一端为氨基酸结合的部位，另一端为反密码子，能与密码子碱基互补配对
(2)作用：
识别并转运氨基酸
(3)种类：
61种(密码子64种，3种不翻译氨基酸)
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
(4)特点：
6.能量：ATP
rRNA
蛋白质
7.酶：多种酶
8.场所：核糖体（细胞质）
9. 过程：
A
U
G
C
A
C
U
G
G
G
A
C
U
U
U
mRNA
5’
3’
出核
①起始：mRNA进入细胞质，与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基互补配对进入位点1。
M
U
A
C
A
U
G
C
A
C
U
G
G
G
A
C
U
U
U
mRNA
5’
3’
②运输：携带下一个氨基酸的tRNA，以同样的方式进入位点2
M
U
A
C
H
G
U
G
③脱水缩合：特定酶的作用下位置1上的氨基酸与位置2上的氨基酸之间脱水缩合形成肽键，并转移到2号位的tRNA上
A
U
G
C
A
C
U
G
G
G
A
C
U
U
U
mRNA
5’
3’
M
U
A
C
H
G
U
G
④延伸：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，占据1号位置的tRNA离开核糖体，去转运下一个氨基酸（tRNA可重复使用，mRNA完成工作后降解）
A
U
G
C
A
C
U
G
G
G
A
C
U
U
U
mRNA
5’
3’
M
U
A
C
H
G
U
G
W
A
C
C
⑤终止：核糖体沿着mRNA不断进行，直至读取到终止密码子，合成终止
A
U
G
C
A
C
U
G
G
G
A
C
U
U
U
mRNA
5’
3’
U
G
G
U
A
G
A
C
C
W
M
H
W
……
10.特点
真核生物：先转录再翻译
原核生物：边转录边翻译
11.核糖体移动方向问题
一个mRNA上可相继结合多个核糖体，形成多聚核糖体
Q:形成多聚核糖体的意义是什么？
少量RNA迅速合成大量蛋白质
5’到 3’端
中心法则
1.提出
1947年克里克预见了遗传信息的传递规律，并将其命名为中心法则。
2.内容
遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的自我复制，也可以从DNA流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
其他科学家补充：少数生物（如RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA
以及从RNA流向DNA。
逆转录
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
逆转录
①DNA、RNA是信息的载体
②蛋白质是信息的表达产物
③ATP为信息的流动提供能量
总结：生命是物质、能量和信息的统一体。
2
0
2
4
class
下课
Is over

展开更多......

收起↑