资源简介

(共40张PPT)
基因指导蛋白质的合成
遗传因子的发现
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？
问题探讨
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。
意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，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。
讨论
电影《侏罗纪公园》中的恐龙
问题探讨
思考
对于真核细胞来说：
DNA主要存在于细胞核中
蛋白质合成的场所是核糖体
那么，细胞核中的DNA分子是如何控制核糖体上的蛋白质合成的呢？
这就需要一种把细胞核中的遗传信息传递到核糖体上的工具，这个工具就是：
mRNA
RNA结构——与DNA结构的比较
碱基不同
(只存在于DNA)
嘌呤
(只存在于RNA)
(DNA和RNA共有)
RNA有U无T，DNA中有T无U
嘧啶
RNA结构——与DNA结构的比较
五碳糖不同
组成RNA的是核糖；组成DNA的是脱氧核糖
核糖(C5H10O5)
脱氧核糖(C5H10O4)
RNA结构——与DNA结构的比较
核苷酸链
RNA一般是单链
DNA一般呈双螺旋结构
RNA结构——与DNA结构的比较
其它区别
长度不同：
RNA比DNA短。
能否通过核孔：
RNA能通过核孔，从细胞核转移到细胞质；
DNA不能通过核孔。
RNA种类
转运RNA（tRNA）
核糖体RNA（rRNA）
信使RNA（mRNA）
1.如图为三种RNA示意图，下列关于它们的叙述中，错误的是（ ）
A.合成三种RNA都遵循碱基互
补配对原则
B.三种RNA都可通过转录形成
C.甲中没有碱基对，但乙和丙中含有
D.甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能
课堂检测
C
2.下列关于RNA的叙述，错误的是（ ）
A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C.RNA参与构成核糖体
D.RNA参与构成细胞膜
课堂检测
D
3.下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是（ ）
A.DNA和RNA都能携带生物的遗传信息
B.真核细胞中RNA主要分布在细胞质中
C.原核细胞中同时含有DNA和RNA分子
D.RNA分子彻底水解的产物有5种
课堂检测
D
RNA的合成——转录
定义
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。
条件
模板：DNA的一条链
原料：4种核糖核苷酸
能量：由细胞呼吸提供。
酶：RNA聚合酶等
RNA的合成——转录
延伸：新结合的核糖核苷酸依次连接到正在合成的mRNA分子上。
解旋：当细胞开始合成某种蛋白质时，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，双链的碱基得以暴露。
碱基配对：细胞中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。
释放：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
转录的过程
RNA的合成——转录
翻译
mRNA在细胞核中通过转录形成后，通过核孔到细胞质中与核糖体结合，直接控制蛋白质的合成。
蛋白质的合成——翻译
定义
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
条件
模板：mRNA
原料：氨基酸
运载工具―tRNA
能量、酶
蛋白质的合成——翻译
组成生物体蛋白质的氨基酸有21种，mRNA的4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸的呢？
思考
Thinking
蛋白质的合成——翻译
如果mRNA上的1个碱基决定1种氨基酸：4种碱基→_______种氨基酸
如果mRNA上的2个碱基决定1种氨基酸：4种碱基→_______种氨基酸
如果mRNA上的3个碱基决定1种氨基酸：4种碱基→_______种氨基酸
能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。
后来，科学家以通过一步步的推测与实验，最终破解了遗传密码。
推导
4
42（16）
43（64）
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基，叫做1个密码子。
密码子
缬氨酸
决定
密码子
甘氨酸
决定
密码子
组氨酸
决定
蛋白质的合成——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 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
21种氨基酸的密码子表
【思考·讨论】分析密码子的特点
从密码子表中可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并，你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？
提示：这是一道开放性问题，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。可以从增强密码子容错性的角度来解释，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；也可以从密码子的使用频率来考虑，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。
提示：这是一道开放性问题，答案并不唯一，旨在培养学生的发散性思维。根据这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，说明当今生物可能有着共同的起源，或生命在本质上是统一的，等等。
运载工具―tRNA
形状：呈三叶草形
结构：
一端是携带氨基酸的部位；
另一端是反密码子。
定义：tRNA上可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。
作用：
决定运载的氨基酸的种类；
通过与mRNA上的密码子互补配对，识别安放氨基酸的部位。
特性：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，即具有专一性。
反密码子
结合氨基酸的部位
mRNA在细胞核中转录形成后，通过核孔出来，到细胞质中。
翻译的过程
蛋白质的合成——翻译
蛋白质的合成——翻译
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
U
C
A
甲
色
A
C
C
组
精
G
A
C
mRNA在细胞质中与核糖体结合
G
G
U
翻译的过程
位点1
位点2
位点3
蛋白质的合成——翻译
U
C
A
甲
色
A
C
C
组
精
G
A
C
携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1
U
C
A
甲
U
C
A
G
G
U
翻译的过程
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
甲
U
C
A
位点1
位点2
位点3
蛋白质的合成——翻译
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
色
A
C
C
组
精
G
A
C
携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
甲
U
C
A
G
G
U
G
G
U
组
G
G
U
组
G
G
U
翻译的过程
位点1
位点2
位点3
蛋白质的合成——翻译
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
色
A
C
C
精
G
A
C
甲硫氨酸与组氨酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上
甲
U
C
A
组
G
G
U
甲
翻译的过程
位点1
位点2
位点3
位点1
位点2
位点3
蛋白质的合成——翻译
色
A
C
C
精
G
A
C
核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。
U
C
A
组
G
G
U
甲
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
U
C
A
翻译的过程
　　　　　　　　　　　　　　　　　　原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1。
位点1
位点2
位点3
蛋白质的合成——翻译
色
A
C
C
精
G
A
C
一个新的携带氨基酸的RNA进入位点2，继续肽链的合成
G
G
U
组
甲
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
U
C
A
A
C
C
色
A
C
C
色
A
C
C
组
甲
翻译的过程
位点1
位点2
位点3
翻译的过程
蛋白质的合成——翻译
G
A
C
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。
G
G
U
C
U
G
A
A
U
G
A
C
U
C
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
G
A
U
C
C
U
A
A
G
G
C
U
U
C
A
A
C
C
A
G
G
半
色
组
甲
精
谷
半
脯
丝
U
C
U
终止密码
蛋白质的合成——翻译
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。
翻译的过程
盘曲
折叠
盘绕
聚集
4.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法不正确的是（ ）
A.①链的碱基A与②链的碱基U互补配对
B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
C.如果③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶
D.转录完成后，②需要通过两层生物膜才能与核糖体结合
课堂检测
D
5.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图。下列叙述正确的是（ ）
A.①是DNA聚合酶，能催化DNA解开螺旋
B.②是四种类型的脱氧核糖核苷酸
C.③区域的嘌呤数和嘧啶数相等
D.④处的DNA双螺旋正在解开
课堂检测
C
6.下列关于密码子的叙述，正确的是( )
A.密码子位于mRNA或tRNA上
B.一种氨基酸只由一种密码子决定
C.密码子与反密码子配对时能够形成氢键
D.反密码子有64种
课堂检测
C
7.如图为tRNA的结构示意图，下列有关叙述正确的是( )
A.tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子
B.一种tRNA只可以转运一种氨基酸
C.图中b处上下链中间的结构为磷酸二酯键
D.图中c处表示密码子，可以与mRNA碱基互补配对
课堂检测
B
中心法则
1957年
提出时间
克里克
科学家
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RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。
主要内容
少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。
补 充
中心法则
图 解
总 结
在遗传信息的流动过程中
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
8．下列关于中心法则的叙述，正确的是(　　)
A．肽链的合成一定以RNA为模板，以氨基酸为原料
B．酶的合成一定以RNA为模板，以氨基酸为原料
C．RNA的合成一定以DNA为模板，以核糖核苷酸为原料
D．DNA的合成一定以DNA为模板，以脱氧核苷酸为原料
课堂检测
A
9.下列关于DNA复制、转录和逆转录的叙述，错误的是（ ）
A.逆转录和DNA复制的产物都是DNA
B.转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶
C.细胞中的DNA复制和逆转录都以DNA为模板
D.DNA复制和逆转录所需要的原料都是脱氧核苷酸
课堂检测
C
10.如图表示“中心法则”的内容，图中①～⑤分别表示相关过程。下列说法正确的是（ ）
A.人体造血干细胞中可以进行过程
①②和③
B.人体口腔上皮细胞内只能进行过程①②
C.乳酸菌可以发生过程①④
D.过程④和⑤需要的原料相同
课堂检测
A
本节小结
主场所
储存于
转运
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
转录
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
主场所
翻译
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
遗传信息
密码子
编码
氨基酸
合成
mRNA
rRNA
tRNA

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