资源简介

(共44张PPT)
第1节
基因指导蛋白质的合成
第四章 基因的表达
基 因
性状
指导 的合成
主要在细胞核
在细胞质进行
如何指导？
体现者
指导合成
基因的表达
蛋白质
基因
一、遗传信息的转录
合作探究一：请同学们自主阅读教材P64-65，小组合作思考讨论完成问题。
1.RNA的结构单位是什么？由哪些成分组成？
2.RNA与DNA在化学组成和结构上的区别有哪些？
3.RNA为什么适合作DNA的信使？
4.RNA的种类有哪三种？
一、遗传信息的转录
1.RNA
(1).RNA的组成
核糖
碱基
磷酸
G
元素组成：
基本单位：
C、H、O、N、P
RNA（核糖核酸）
聚合
（4种）核糖核苷酸
一、遗传信息的转录
(2).RNA与DNA的比较
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
一、遗传信息的转录
1.RNA
（3）RNA适合于做信使的原因
原因一
原因二
原因三
它是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基(C、G、A、U(尿嘧啶))共同组成4种核苷酸，它也能储存遗传信息。
RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。
一、遗传信息的转录
1.RNA
（4）RNA的种类和功能
信使RNA（mRNA）：遗传信息传递的媒介。
核糖体RNA（rRNA）：与蛋白质构成核糖体。
转运RNA（tRNA）：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
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
过程如何呢
一、遗传信息的转录
2.遗传信息的转录
合作探究二：请同学们结合教材P64的文字，和图4-4小组合作探究下列问题。小组合作思考讨论完成问题。
什么是转录？
转录的模板、原料、场所分别在哪里？
转录的具体过程？结果？
一、遗传信息的转录
2.遗传信息的转录
（1）概念
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
（4）条件
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的一条链
4种游离核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶（解开氢键，形成磷酸二酯键）
（3）时期
生长发育过程
一、遗传信息的转录
2.遗传信息的转录
（5）过程
①
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
DNA
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3. 连接
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
2. 配对
4. 释放
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
②
④
③
mRNA
游离的核糖核苷酸
1. 解旋
RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。
RNA聚合酶
一、遗传信息的转录
①
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
DNA
3. 连接
2. 配对
4. 释放
②
④
③
mRNA
游离的核糖核苷酸
1. 解旋
RNA聚合酶
（5）过程
一、遗传信息的转录
任务一：读图4-4,结合文字，小组讨论回答以下问题：
1.转录是以DNA的一整条单链为模板吗？
2.转录发生在什么时期？分裂期可以进行转录吗？
3.转录的产物仅是mRNA吗？
4.转录有什么特点？
5.转录有什么意义？
否，是以基因为单位进行转录
个体发育的任何时期。分裂期的染色体高度螺旋，DNA很难解旋，转录很难发生。
RNA
DNA
转录
mRNA
tRNA
rRNA
边解旋边转录
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
一、遗传信息的转录
任务二：完成P66思考.讨论。
一、遗传信息的转录
3.转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点？
与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点？
转录成的RNA的碱基序列与模板链：碱基互补配对
转录成的RNA的碱基序列与非模板链：碱基序列基本相同（T变成U）
一、遗传信息的转录
3.DNA复制和转录的比较
DNA复制 转录
时间
场所 解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A-T、 T—A、C—G 、 G—C
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
小结
RNA
DNA
蛋白质
（遗传信息传递者）
转录
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程
——翻译
二、遗传信息的翻译
合作探究一：请同学们自主阅读教材P66-68，小组合作思考讨论完成问题。
1.什么是翻译？
2.mRNA的4种碱基如何对应蛋白质的21种氨基酸？
3.翻译的场所？模板？原料？条件？
4..请简述翻译的过程？
二、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基酸顺序的蛋白质。
碱基4种：A、U、C、G
组成蛋白质氨基酸：21种
mRNA
蛋白质
如何决定
二、遗传信息的翻译
mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系？
4种
21种

1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；
2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；
3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸，
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
4
64
16
第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要
二、遗传信息的翻译
2.密码子
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(2)识别：
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
决定
缬氨酸
决定
组氨酸
决定
精氨酸
怎么判断？
(2)位置：
mRNA上
二、遗传信息的翻译
2.密码子
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 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) 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
(4)密码子的个数：
(5)密码子的种类：
共64种密码子
3个终止密码子
(UAA/UAG/UGA)
2个起始密码子
(AUG/GUG)
编码氨基酸的密码子有多少个？
61个
二、遗传信息的翻译
2.密码子
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 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) 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
(6)密码子与氨基酸的关系：
①1种氨基酸可能由 . 种密码子决定（也叫密码子的简并性）
②1种密码子只能决定 氨基酸
1种或几种
1种
二、遗传信息的翻译
2.密码子
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 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) 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
(7)密码子的特性：
①专一性
一种密码子只决定一种氨基酸。
②简并性
使得那些由于基因突变造成的使密码子中碱基被改变，仍然能编码原来氨基酸的可能性大为提高。
地球上几乎所有生物都共用一套密码子。
③通用性
二、遗传信息的翻译
那么游离在细胞质中的氨基酸是如何运送到“生产线”上的呢？
mRNA进入细胞质后与核糖体结合，形成生产蛋白质的“生产线”。
核糖体
细胞质
谷氨酸
甲硫氨酸
异亮氨酸
亮氨酸
“搬运工”
二、遗传信息的翻译
3.运输氨基酸的工具 ——tRNA
3'
5'
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形，环的部分没有碱基互补配对，臂的部分由于碱基互补配对形成氢键。
(2)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（A-U U-A C-G G-C）
结合氨基酸的部位
反密码子
以下mRNA对应的tRNA碱基序列是？
二、遗传信息的翻译
3'
5'
结合氨基酸的部位
反密码子
(3)功能：
①识别氨基酸 ②转运氨基酸
特点：
①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
②一种氨基酸可以由多种tRNA转运
二、遗传信息的翻译
4.翻译的过程
二、遗传信息的翻译
4.翻译的过程
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上的密码子AUG互补配对，进入位点1。
第2步 携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
二、遗传信息的翻译
4.翻译的过程
第3步 甲硫氨酸与这个氨基酸经缩水缩合形成肽键，从而转移到占据位点2的tRNA上。
第4步 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原占据位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。
二、遗传信息的翻译
4.翻译的过程
第5步 就这样，随着核糖体的移动，tRNA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mRNA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。
二、遗传信息的翻译
5.翻译的特点
mRNA
核糖体
正在合成的肽链
在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常，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。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
（1）以同一模板合成的多条肽链的氨基酸
序列是否相同？
相同，因为其模板相同
（2）翻译合成的肽链就具有相应的功能吗？
不具有，还需要进一步加工。
思考：
二、遗传信息的翻译
5.翻译的特点
真核生物
原核生物
先转录，后翻译
边转录，边翻译
二、遗传信息的翻译
6.列表比较DNA复制、转录和翻译
细胞核（主要场所）
细胞核（主要场所）
核糖体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种游离的氨基酸
ATP
ATP
ATP
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
DNA
RNA
多肽
碱基互补配对
A-T T-A G-C C-G
碱基互补配对
A-U T-A G-C C-G
碱基互补配对
A-U U-A G-C C-G
特定的酶
现在，你能说出基因的表达包含哪两个过程了吗？
RNA
DNA
（双链）
（单链）
蛋白质
（mRNA3个碱基决定1个氨基酸）
A—C—T—G—G—A—T—C —T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
A—C—U—G—G—A—U—C —U
UGA CCU AGA
苏氨酸—-—甘氨酸—-—丝氨酸
ACU GGA UCU
1
3
6
转录
翻译
基因中的碱基数（双链）︰mRNA中的碱基数︰合成蛋白质的氨基酸个数=_______
6︰3︰1
计算中“最多”和“最少”的分析
①翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此，mRNA的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
拓展
三、中心法则
DNA→DNA
DNA→RNA
RNA→蛋白质
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
弗朗西斯·克里克
1957年，克里克提出中心法则
克里克提出的中心法则所有生物均能适用吗？
三、中心法则
资料1：1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
RNA复制酶
RNA
RNA
烟草花叶病毒模式图
资料2： 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。
RNA
逆转录酶
DNA
三、中心法则
复制
DNA
逆转录
转录
复制
RNA
翻译
蛋白质
总 结
DNA、RNA是信息的载体
蛋白质是信息的表达产物
ATP为信息的流动提供能量
生命是物质、能量和信息的统一体
在遗传信息的流动过程中
三、中心法则
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 一般的RNA病毒
逆转录病毒 (HIV)
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
复制
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
RNA
课堂小结
场所
模板
原料
产物
细胞核
DNA分子的一条链
4种核糖核苷酸
mRNA tRNA rRNA
场所
模板
原料
产物
核糖体
21种氨基酸
具有一定氨基酸顺序的肽链(蛋白质)
mRNA
转运
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
转录
翻译
密码子
编码
氨基酸
合成
mRNA
rRNA
tRNA
感谢您的观看！

展开更多......

收起↑