资源简介

(共40张PPT)
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
（第2课时）
蛋白质
mRNA
转录
（碱基）
（氨基酸）
DNA
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
翻译
问题 1 ： mRNA 的碱 基与氨基酸之间的 对应关系是怎样的？
问题 2 ：游离在细 胞质中的氨基酸是 怎样运送到核糖体 的？
问题 3 ：遗传信息 的传递有什么规律？
(1)走进遗传密码破译
学生活动：
①运用数学方法推测出 RNA 碱基数目与氨基酸 数目之间的对应关系。
②讨论伽莫夫的观点是“假说”还是“结论”。
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
资料1：
学生活动：
①阅读材料找出实验自变量、因变量。根据实验结果你能得出什么实验结论。
②给出 mRNA 上碱基，其编码几个氨基酸？
(1)走进遗传密码破译
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
资料2：
学生活动：
②根据实验结果你能得出什么实验结论？
(1)走进遗传密码破译
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
资料3：
密码子认读是从mRNA的5'→3'，相邻的密码子无间隔、不重叠。
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A G U 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、硒代半胱氨酸① 色氨酸 U
C
A
G
C 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 U
C
A
G
A 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 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫 氨酸（起始②） 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 U
C
A
G
21种氨基酸的密码子表
②
①
CUA
决定哪种氨基酸
试一试
有几个密码子？所有的密码子都能编码氨基酸吗
表 4—1“21 种氨基酸的密码子表”
(1)走进遗传密码破译
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
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
特殊密码子说明：
①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。
②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
一种密码子决定____种氨基酸，
一种氨基酸由 密码子决定。
1种或几种
1
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
2.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。
3.密码子的通用性
讨论1：你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？
讨论2：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。
1.密码子的专一性
：分析密码子的特性
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
（对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子）
一个密码子最多能编码 种氨基酸，同种氨基酸最少可由 个密码子编码，最多可由 个密码子编码，
1
6
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'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
③反密码子
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
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。
决定氨基酸的密码子有61或62种，所以反密码子有 ；tRNA有 。
61或62种
61或62种
（2）游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到核糖体的？
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
一种氨基酸只能由一种tRNA运输
×
遗传信息 密码子 反密码子
位置
作用
种类
DNA
mRNA
tRNA
间接(根本)控制蛋白质中氨基酸的排序
直接控制蛋白质中氨基酸的排序
识别密码子
62种
共64种，编码氨基酸的62种
多种多样
3.7 遗传信息、密码子、反密码子的比较
tRNA上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对 .
位点1
位点2
C
A
U
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
当核糖体读取到mRNA上的起始密码子，翻译开始
起始
C
A
U
甲硫氨酸
G
G
U
组氨酸
A
G
U
异亮氨酸
两个氨基酸分子脱水缩合
肽键
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
教师解读
C
A
U
C
A
U
甲硫氨酸
天门冬酰氨
A
G
U
异亮氨酸
C
C
C
A
C
G
U
G
A
U
U
A
tRNA离开后，可转运新的氨基酸
教师解读
C
A
U
甲硫氨酸
组氨酸
A
G
U
异亮氨酸
C
C
C
A
C
G
U
C
A
C
U
A
G
G
G
脯氨酸
G
G
U
A
U
G
G
G
U
A
U
G
A
G
U
U
C
C
C
教师解读
⑦实质
mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
翻译结束后，mRNA被迅速降解成单体，以保证生物体生命活动的有序进行。
⑧mRNA
的去向
⑧多肽链中的氨基酸排列顺序是由mRNA还是由tRNA决定？
mRNA
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
正在合成的肽链
核糖体
mRNA
（1）如何快速高效地进行翻译呢？
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。
（3）翻译能够精确进行的原因是什么？
（4）翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？
不具有，还需要加工。
①mRNA为翻译提供了精确的模板；
②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，
（2）多条肽链的氨基酸序列是否相同？
相同，因为其模板相同。
【讨论1】
多聚核糖体现象
翻译的方向？（即核糖体移动的方向）
短→
长
（从左到右）
同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。
（7）同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA和rRNA的种类相同吗？
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
DNA复制 转录 翻译
时间 场所
模板
原料
酶
能量
原则
特点
产物
方向
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶
ATP
A-T,T-A,C-G,G-C
半保留复制
边解旋边复制
子代DNA分子
主要是细胞核
基因特定的一条链
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶
ATP
A-U,T-A,G-C ,C-G
边解旋边转录
mRNA、tRNA、rRNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
肽酰转移酶等
ATP
特定氨基酸顺序的肽链
A-U,U-A,G-C,C-G
一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
从起始密码子到终止密码子
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
工具： tRNA
转录
翻译
正在合成的多肽链
翻译
转录
DNA
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
【讨论2】
（1）你从图中看出了二者的区别吗？
核基因先转录后翻译
边转录边翻译
（2）为什么会是这样呢？
原核生物：转录和翻译在同一空间进行，同时发生(边转录边翻译)；
真核生物：主要在细胞核中进行转录，然后在细胞质中进行翻译，不同时(在线粒体、叶绿体中也可边转录边翻译)。　
(3)原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的基因表达的速率要快很多，为什么？
原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译。
(4)控制某种蛋白质合成的基因刚转录的mRNA含有900个碱基，而翻译后从核糖体上脱离下来的多肽链只由76个氨基酸组成，请提出假说，解释原因？
基因刚转录的mRNA经过了加工。
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
2.遗传信息的翻译
【讨论2】
DNA中的碱基和mRNA之间的碱基关系
6:3:1
6n:3n:n
DNA聚合酶
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
解旋酶
核糖体
DNA
mRNA
多肽链
复制
转录
翻译
你能根据DNA复制和基因指导蛋白质合成的过程画一张流程图，表示遗传信息的传递方向吗？
三.中心法则——中心法则的发展
3.提出者：
2.内容：
遗传信息可以从_______流向_______，即___________；也可以从___流向______，进而流向_________，即_________________________；
克里克
1.完整的中心法则图示
DNA
DNA
DNA的复制
DNA
RNA
蛋白质
遗传信息的转录和翻译
表示遗传信息传递的法则
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
三.中心法则——中心法则的发展
RNA RNA
RNA复制酶
RNA DNA
逆转录酶
三.中心法则——中心法则的发展
4.中心法则的发展
资料1：烟草花叶病毒
资料2：艾滋病病毒：
1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
烟草花叶病毒
艾滋病病毒
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是__________，蛋白质是_____________，而____为信息的流动提供能量，可见：
生命是______、______和_______的统一体
信息的载体
信息的表达产物
ATP
物质
能量
信息
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）
：
三.中心法则——中心法则的发展
4.中心法则的发展
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
各种生物的遗传信息传递过程
三.中心法则——中心法则的发展
(分生区)
高度分化的细胞（洋葱表皮细胞）
DNA
mRNA
蛋白质
转录
翻译
脱氧核苷酸序列
决定
核糖核苷酸序列
决定
氨基酸序列
遗传信息
决定
遗传密码
决定
基因
性状
DNA中碱基个数：mRNA中碱基个数：蛋白质中氨基酸个数
6 3 1
课堂小结
三.中心法则——中心法则的发展
5.真核细胞与原核细胞基因结构
图2 真核生物基因结构
三.中心法则——中心法则的发展
5.真核细胞与原核细胞基因结构
中心法则
中心法则适用条件：
①DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物遵循的法则。
②RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
中心法则的意义：
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
一、概念检测
1. 基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ）
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。 （ ）
×
练习与应用（P69）
×
一、概念检测
2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指 （ ）
A. 基因上3个相邻的碱基
B. DNA上3个相邻的碱基
C. tRNA上3个相邻的碱基
D. mRNA上3个相邻的碱基
D
练习与应用（P69）
3、判断题。
(1)基因转录时,遗传信息通过模板链传递给mRNA。
(2)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。
(3)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率。
(4)编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链。
(5)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。
√
×
√
√
×
巩固练习
(6)一种密码子只能决定一种氨基酸。
(7)一种氨基酸只有一种密码子。
(8)一种tRNA只能转运一种氨基酸。
(9)一种氨基酸只能由一种tRNA转运。
(10)一个mRNA可以相继结合多个核糖体，同时进行多肽链的合成。
√
√
×
×
√
4．某个多肽的相对分子质量为2778，氨基酸的平均相对分子质量为110，若考虑终止密码子，则控制该多肽合成的基因的长度至少是(　　)
A．75对碱基 B．78对碱基
C．90对碱基 D．93对碱基
D
课堂练习
第一节
基因指导蛋白质的合成
二、遗传信息的翻译
（一）概念：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基序列，称为一个遗传密码。
（二）种类（64种）
①61种编码氨基酸的密码
其中两种起始密码：AUG、GUG（对应甲硫氨酸），翻译的起点，另真核生物唯一起始密码子只有AUG。
②三种不编码氨基酸的密码-----终止密码：
UAA、UAG、UGA；不对应有氨基酸；翻译的终点。特殊情况下UGA编码硒代半胱氨酸。
（三）功能
与反密码配对，决定氨基酸的种类、数量和排列顺序。
---模板mRNA(密码子)
位点1
位点2
核糖体移动方向
mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与mRNA上的密码子AUG（起始密码子）互补配对，进入位点1。
携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到位点2的tRNA上
核糖体读取下一个密码子，原来位点1的tRNA离开，原来占据位点2的tRNA进入位点1，新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子，翻译终止。
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
⑤过程
（3）总结：遗传信息的翻译
例1.某DNA片段所转录的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，则这个DNA片段中（双链）T%和G%分别占（ ）
A.46%,54% B.23%,27%
C.27%,23% D.46%,27%
B
A1
T2
T1
A2
G1
C1
C2
G2
1
2
(A1＋ T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)%
Am
Um
Gm
Cm
mRNA
= (Am+Um)%
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
例2.由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的分子量最大为（ ）
A．na/6 B．na/3-18（n/3-1）
C．na-18(n-1) D．na/6-18(n/6-1)
D
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）

展开更多......

收起↑