高一生物基因指导蛋白质的合成.ppt

基 因 指导蛋白质的合成第第 1 1 节节u哪些细胞组分参与了蛋白质的合成？哪些细胞组分参与了蛋白质的合成？u什么是遗传密码？什么是遗传密码？u基因如何指导蛋白质的合成？基因如何指导蛋白质的合成？预习思考：预习思考：课本课本6262页，预习页，预习1010分钟分钟基因基因肤色肤色眼皮单双眼皮单双血型血型基因基因有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排列线性排列基因基因控制生物控制生物性状性状指导指导合成合成蛋白质蛋白质体现者体现者基因指导蛋白质合成的过程，叫基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达基因的表达。问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？1.DNA1.DNA主要存在哪里？主要存在哪里？2.2.蛋白质在哪里合成？蛋白质在哪里合成？DNA主要在主要在细胞核细胞核蛋白质的合成蛋白质的合成在在细胞质细胞质进行进行指导指导通过通过RNA问题：为什么问题：为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？RNARNA和和DNADNA的比较的比较DNADNARNARNA基本单位基本单位五碳糖五碳糖含含N N碱基碱基单双链？单双链？分子大小分子大小脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A、T、G、C双链双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A、U、G、C单链单链很大很大比较小比较小RNARNA的种类的种类mRNAmRNA （messenger RNAmessenger RNA）(信使信使RNA)RNA)tRNAtRNA （transfer RNAtransfer RNA）(转移转移RNA)RNA)rRNArRNA （ribosomal RNAribosomal RNA）(核糖体核糖体RNA)RNA)构成人体的核酸有两种，构成人体核酸的基本单位核苷酸有（）A.2种B.4种C.5种D.8种D问题：问题：DNA的遗传信息是怎样传给的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？的呢？基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成1 1、转录、转录(transcription)(transcription)2 2、翻译、翻译(translation)(translation)1.1.1.1.遗传信息的转录：遗传信息的转录：遗传信息的转录：遗传信息的转录：在细胞核中，以在细胞核中，以在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNADNADNA的一条链为模板，的一条链为模板，的一条链为模板，的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成按照碱基互补配对的原则合成按照碱基互补配对的原则合成按照碱基互补配对的原则合成RNARNARNARNA的过的过的过的过程程程程DNARNA转录转录AG T AC A A A T AGCUGACGGUUUAG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA 细胞核细胞核转录转录DNA的一条链的一条链核糖核苷酸核糖核苷酸ATP、酶、酶条件：条件：条件：条件：产物：产物：产物：产物：mRNA碱基互补配对：碱基互补配对：碱基互补配对：碱基互补配对：GC、CG、TA、A AU U遗传信息流动：遗传信息流动：遗传信息流动：遗传信息流动：场所：场所：场所：场所：模板：模板：模板：模板：原料：原料：原料：原料：DNAmRNADNADNA分子内的脱氧核苷酸的分子内的脱氧核苷酸的序列序列遗传信息遗传信息RNA分子内的碱基序列分子内的碱基序列 遗传密码遗传密码m2 2、遗传信息的、遗传信息的翻译翻译游离在细胞质中的各种氨基酸就以游离在细胞质中的各种氨基酸就以mRNAmRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质的过程。叫做翻译。的过程。叫做翻译。DNADNA分子内的脱氧核苷酸的分子内的脱氧核苷酸的序列序列遗传信息遗传信息mRNA分子内的碱基序列分子内的碱基序列 遗传密码遗传密码mRNA分子内可决定一种分子内可决定一种氨基酸的每三个相邻碱基氨基酸的每三个相邻碱基 密码子密码子mRNA：碱基的数量碱基的数量碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序排列顺序排列顺序种类种类种类种类蛋白质蛋白质：氨基酸的数量氨基酸的数量氨基酸的数量氨基酸的数量排列顺序排列顺序排列顺序排列顺序种类种类种类种类决定决定决定决定决定决定?种?种种4种种20种种讨论：一个氨基酸的编码讨论：一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基至少需要多少个碱基才能够决定才能够决定2020种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？U U A G AUA U CmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，4 43 3=64=64密码子：密码子：mRNAmRNA上决上决定一个氨基定一个氨基酸的三个相酸的三个相邻的碱基。邻的碱基。密码子表U U A G AUA U CmRNAmRNA遗传密码的特性：遗传密码的特性：1、有、有3个终止密码，没有对应的氨基个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在酸，所以，在64个遗传密码中，能决个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有定氨基酸的遗传密码子只有61个。个。2、通用性：地球上、通用性：地球上几乎所有的生物几乎所有的生物共用一套密码子表。共用一套密码子表。3、简并性：一种氨基酸有两种以上、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况的密码子的情况。在一定程度上能防在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。的改变。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？转运转运RNA(tRNA)UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNAmRNAA U G G AUA U CmRNAmRNA？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体核糖体mRNA mRNA 与核糖体结合与核糖体结合.UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 tRNAtRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对.UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNAtRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位置相应位置.UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合缩合缩合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动.另一个另一个 tRNAtRNA 上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对.UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 .翻译翻译翻译翻译场所场所模板模板原料原料产物产物信息信息传递传递方向方向细胞质内的核糖体中细胞质内的核糖体中mRNA（信使信使RNA）20种氨基酸种氨基酸具有一定氨基酸序列的蛋白质具有一定氨基酸序列的蛋白质mRNA 蛋白质蛋白质基因控制蛋白质合成的过程基因控制蛋白质合成的过程DNADNA的遗传信息的遗传信息mRNAmRNA的遗传信息的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序蛋白质的氨基酸排列顺序转录转录翻译翻译数量数量n3n6n中心法则内容中心法则内容中心法则图解中心法则图解遗传信息的传递规律（流动方向）遗传信息的传递规律（流动方向）转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质表示表示克里克的预见克里克的预见一、中心法则的提出及其发展一、中心法则的提出及其发展P P6969资料分析资料分析 中心法则的发展中心法则的发展转录转录DNADNARNARNA翻译翻译蛋白质蛋白质逆转录逆转录中心法则实质蕴涵着中心法则实质蕴涵着_和和_这两类这两类生物大分子之间的相互生物大分子之间的相互_和相互作用。和相互作用。核酸核酸蛋白质蛋白质联系联系二、基因、蛋白质与性状的关系二、基因、蛋白质与性状的关系基因指导基因指导_的合成的合成 基因控制生物体的基因控制生物体的_蛋白质蛋白质性状性状蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的_者和者和_者者体现体现承担承担Q Q：蛋白质与生命性状特征有何关系：蛋白质与生命性状特征有何关系?Q Q：蛋白质如何承担生命活动？：蛋白质如何承担生命活动？运动运动(如肌纤维中的肌球蛋白和肌动蛋白，助肌肉收缩如肌纤维中的肌球蛋白和肌动蛋白，助肌肉收缩)运输运输(如血红蛋白、协助扩散和主动运输时的载体蛋白如血红蛋白、协助扩散和主动运输时的载体蛋白)调节调节(如生长激素、胰岛素如生长激素、胰岛素)防御防御(如抗体如抗体)催化催化（各种酶）（各种酶）从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆DNADNA中插入了一段外来的中插入了一段外来的DNADNA序列，序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能淀粉分支酶不能_蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高蔗糖含量升高粉含量低的豌豆由于失粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩水而显得皱缩编码淀粉分支酶的编码淀粉分支酶的 基因正常基因正常淀粉分支酶正常合成淀粉分支酶正常合成蔗糖合成为淀粉，蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高淀粉含量升高淀粉含量高，有效保持淀粉含量高，有效保持 水分，豌豆显得圆鼓鼓水分，豌豆显得圆鼓鼓正常合成正常合成圆粒圆粒皱粒皱粒控制酪氨酸酶的控制酪氨酸酶的基因异常基因异常酪氨酸酶不能酪氨酸酶不能正常合成正常合成酪氨酸不能正常酪氨酸不能正常转化为黑色素转化为黑色素缺乏黑色素表现缺乏黑色素表现为白化病为白化病基因通过控制基因通过控制_合成来控制代谢过程，进而控制合成来控制代谢过程，进而控制生物体的生物体的_ 基因还能通过控制蛋白质的基因还能通过控制蛋白质的_而而_ 控制生物体的控制生物体的_编码血红蛋白的编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化基因中一个碱基变化蛋白的结构发生变化蛋白的结构发生变化红细胞成镰刀型红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血酶的酶的性状性状结构结构直接直接性状性状直接控制直接控制间接控制间接控制事实上，基因与性状的关系并不都是简事实上，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，例如，人的身高可能有单的线性关系，例如，人的身高可能有多个基因决定，同时后天的营养和体育多个基因决定，同时后天的营养和体育锻炼等也有重要作用。锻炼等也有重要作用。基因与基因、基因与基因产物、基因基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状物体的性状表现型表现型=基因型基因型 +外界环境外界环境水毛茛水毛茛即表现型是基因型与即表现型是基因型与环境相互作用的结果。环境相互作用的结果。DNADNA的分布的分布主要在染色体上主要在染色体上细胞质内细胞质内细胞核遗传细胞核遗传细胞质遗传细胞质遗传生物的遗传生物的遗传（所以说，染（所以说，染色体是色体是DNADNA的主的主要载体）要载体）例：线粒体例：线粒体肌病肌病细胞质遗传细胞质遗传_孟德尔的遗传规律，孟德尔的遗传规律，后代只表现出后代只表现出_的性状的性状_和和_中的中的DNADNA中的基因都称为细胞质基因中的基因都称为细胞质基因 线粒体线粒体DNADNA的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这的缺陷与数十种人类的遗传病有关，这些疾病多与脑部和肌肉有关，如：些疾病多与脑部和肌肉有关，如：线粒体脑肌病：线粒体脑肌病：乳酸中毒，中风样发作综合症，母系遗传病。表现乳酸中毒，中风样发作综合症，母系遗传病。表现 为身材矮小、多毛、头痛、肌无力、运动诱发呕吐、癫痫发为身材矮小、多毛、头痛、肌无力、运动诱发呕吐、癫痫发 作、再发性脑损伤，并引起偏瘫、偏语作、再发性脑损伤，并引起偏瘫、偏语这些疾病有什么特点？为什么？这些疾病有什么特点？为什么？受精过程中，受精卵的细胞质几乎全部来自母亲的卵细胞受精过程中，受精卵的细胞质几乎全部来自母亲的卵细胞线粒体线粒体叶绿体叶绿体不符合不符合母本母本细胞质遗传细胞质遗传基因对性状的控制基因对性状的控制1.1.通过控制酶的合成来控制代谢过程，通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而从而间接间接控制生物性状。控制生物性状。2.2.通过控制蛋白质分子的结构来通过控制蛋白质分子的结构来直接直接影响性状影响性状。DNADNA蛋白质蛋白质性状的关系性状的关系DNADNA的多样性的多样性蛋白质的多样性蛋白质的多样性生物界的多样性生物界的多样性决定决定导致导致根本原因根本原因直接原因直接原因/物质基础物质基础表现形式表现形式知识小结知识小结