4.1基因指导蛋白质的合成课件 高一生物人教版必修二.pptx

第四章第四章 基因基因的表达的表达 第第1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成电电影影 侏罗纪公园侏罗纪公园电电影影侏侏罗罗纪纪公公园园片片段段惠州市华罗庚中学惠州市华罗庚中学现代遗传学认为：现代遗传学认为：生物的性状是由生物的性状是由 控制的控制的性状是由性状是由 物质体现的物质体现的基因基因蛋白质蛋白质DNA（基因）（基因）蛋白质（性状）蛋白质（性状）？DNA分子是怎样控制性状的分子是怎样控制性状的遗传遗传？DNA蛋白质合成蛋白质合成（细胞细胞核的染色体上核的染色体上）（细胞细胞质中核糖体质中核糖体）核孔核孔mRNADNA 主要存在于主要存在于_中，而蛋白质的合成是在中，而蛋白质的合成是在_中进行的。中进行的。细胞核细胞核细胞质细胞质为什么为什么RNARNA适于作适于作DNADNA的信使？的信使？1.RNA的结构的结构DNA基本单位基本单位RNA基本单位基本单位脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录A核糖核糖PC核糖核糖PU核糖核糖PPG核糖核糖AAGGCUU 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录 1.RNA的结构的结构 一般一般RNA由由 条核苷酸链组成。条核苷酸链组成。1 1 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录（1 1）RNARNA一般是一般是单链单链，比，比 DNA DNA 短，因此短，因此能够通能够通过核孔过核孔，从，从细胞核细胞核转移到转移到细胞质细胞质中。中。（2 2）RNA RNA 也是由四也是由四种种（核糖）（核糖）核核苷酸连接而成，苷酸连接而成，也能也能储存遗传信息储存遗传信息。（3 3）RNARNA与与 DNADNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循碱基互补配对碱基互补配对原则原则。思考思考1：为：为什么什么RNA适于作适于作DNA的信使？的信使？一一.遗传信息的转录遗传信息的转录(1).信使信使RNA(mRNA)(2).转运转运RNA(tRNA)氨氨基酸的运载工具。（一种转运基酸的运载工具。（一种转运RNA只能识别和转运一种氨基只能识别和转运一种氨基酸酸)。(3).核核糖糖体体RNA(rRNA)与蛋白质构成核与蛋白质构成核糖糖体。体。3.RNA的种类的种类AAATTTGGGGCCCATCDNADNA平平面面结结构构DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T TCATG A TT A 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录细细胞胞核核中中DNADNA解旋，得到解旋，得到模板模板DNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A A A T UUGGACUGCUGA细细胞胞核核中中 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU细细胞胞核核中中 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录RNA RNA 聚合酶聚合酶 DNA与与RNA的碱基互补配对的碱基互补配对AG T AC A A A T GCGACGGUUU UA细细胞胞核核中中 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录AG T AC A A A T GCGACGUGU UAU细细胞胞核核中中 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录AG T AC A A A T GCGACGGU UAU U细细胞胞核核中中 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C细细胞胞核核中中 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C形形成成 mRNA链链，DNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNA上上mRNADNA细细胞胞核核中中 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录 2 2.时间、场所：时间、场所：时刻进行；主要在细胞核时刻进行；主要在细胞核 3 3.过程过程：4 4.条件条件模板：模板：酶：酶：原料：原料：能量：能量：6.6.结果：结果：1.1.转转录的概念：录的概念：在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的的一条链一条链为为 模模板，合成板，合成RNA的过程。的过程。DNADNA的一条链的一条链游离的四种核糖核苷酸游离的四种核糖核苷酸ATPATPRNARNA聚合酶聚合酶形成一条形成一条mRNAmRNA 一一.遗传信息的转录遗传信息的转录 5.5.碱基配对：碱基配对：A-U、T-A、G-C、C-G 游离在游离在细胞质中的各种氨基酸细胞质中的各种氨基酸,以以mRNA为模为模板板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。1.翻译的概念翻译的概念 组成蛋白质的氨基组成蛋白质的氨基酸酸 ，信，信使使RNA的碱的碱基基 。20种种4种种 如如果果1个碱基决定个碱基决定1种氨基酸就只能决定种氨基酸就只能决定_种，种，即即 如如果果3个碱基决定个碱基决定1种氨基酸就可决定种氨基酸就可决定_种，即种，即 如如果果2个碱基决定个碱基决定1种氨基酸就只能决定种氨基酸就只能决定_种，即种，即4 416166464思思考考3：碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？：碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译 1961年英国的克里克和同事用年英国的克里克和同事用实验证明一个实验证明一个氨基酸是氨基酸是由由mRNA的的3个碱基决定个碱基决定，即，即三联体密码三联体密码子子。mRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3个相邻的碱个相邻的碱基。基。2.密码子密码子:UCAUGA UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子 二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译 第第1个字母个字母 第第2个字母个字母 第第3个字母个字母 密码子密码子苯丙氨酸苯丙氨酸 U U U UUU？精氨酸精氨酸 A G G AGG1、请找出起始密码子与终止密码子。、请找出起始密码子与终止密码子。AUG、GUG（编码）（编码）UAA、UAG、UGA （不编码）不编码）2、已知一段、已知一段mRNA的碱基序列如下，你能写出对应的的碱基序列如下，你能写出对应的氨基酸序列吗？氨基酸序列吗？甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸3、地球上几乎所有的生物体都共有上述密码子表。根、地球上几乎所有的生物体都共有上述密码子表。根据这一事实你能想到什么？据这一事实你能想到什么？地球上地球上的生物具有共同的遗传语言的生物具有共同的遗传语言，共用一套遗传共用一套遗传密码密码（通用性），（通用性），具有具有或远或近的亲缘关系或远或近的亲缘关系。P P6565思考与讨论？思考与讨论？AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG保证了生物遗传的相对稳定性。保证了生物遗传的相对稳定性。思考：当某思考：当某DNADNA碱基发生改变，是否碱基发生改变，是否一定会一定会导导致生物性状发生改变？致生物性状发生改变？因为发生改变的碱基可能有以下两种情况：因为发生改变的碱基可能有以下两种情况：4、从密码子中可以看到，一种氨基酸可能有几个、从密码子中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码子的密码子，这一现象称做密码子的简并性简并性。你认为密。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？码的简并对生物体的生存发展有什么意义？2 2、该碱基位于、该碱基位于DNADNA无效片段上。无效片段上。1 1、该碱基改变后形成的密码子与原来、该碱基改变后形成的密码子与原来 的密码子决定同一种氨基酸。的密码子决定同一种氨基酸。思考思考4：游：游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的白质的“生产线生产线”上的呢？上的呢？3.搬运工搬运工-转运转运RNA（tRNA）CAU天冬天冬 氨酸氨酸A GU 反密码子反密码子异亮异亮氨酸氨酸 二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译能与能与mRNA上的上的“密码子密码子”相识别。相识别。3.搬运工搬运工-转运转运RNA（tRNA）3 3、一种氨基酸也只能由一种、一种氨基酸也只能由一种tRNAtRNA携带吗携带吗?二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译2 2、一种、一种tRNAtRNA能携带几种氨基酸能携带几种氨基酸?1 1、反密码子有多少种、反密码子有多少种?反密码子的种类：反密码子的种类：61种种。1种种。一种氨基酸可以对应一种氨基酸可以对应多种多种tRNA。AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质 二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译CAUGGU核糖体核糖体ACGUCA CUACAC4.过程：过程：二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译细胞质中的细胞质中的mRNAmRNA与核糖体结合与核糖体结合.细细胞胞质质中中甲硫甲硫 氨酸氨酸组氨酸组氨酸CAU甲硫甲硫 氨酸氨酸GGU组氨酸组氨酸核糖体核糖体ACGUCA CUACAC4.过程：过程：二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译细细胞胞质质中中 tRNAtRNA将将氨基酸转运氨基酸转运到到mRNAmRNA上的相应位上的相应位置置.tRNAtRNA上上的反密码子与的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配上的密码子互补配对。对。AGGUCA CGUCAC甲硫氨酸甲硫氨酸CAUGGU 组组氨酸氨酸 二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译4.过程：过程：细细胞胞质质中中肽键肽键-H-H2 2O O 两个氨基酸分子脱水缩两个氨基酸分子脱水缩合合AGGUCA CGUCAC甲硫氨酸甲硫氨酸CAUGGU 组组氨酸氨酸C CA色氨酸色氨酸 二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译4.过程：过程：细细胞胞质质中中核糖体读取下一个密码子核糖体读取下一个密码子AGGUCA CGUCG U甲硫氨酸甲硫氨酸GGU 组组氨酸氨酸C CA色氨酸色氨酸GAC精氨酸精氨酸 二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译4.过程：过程：细细胞胞质质中中一一个个氨基酸分子缩合成链状结构个个氨基酸分子缩合成链状结构AGGUCA CGUCG U甲硫氨酸甲硫氨酸 组组氨酸氨酸C CA色氨酸色氨酸GAC精氨酸精氨酸核糖体读取核糖体读取mRNA的终止密码，终止翻译。的终止密码，终止翻译。二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译4.过程：过程：细细胞胞质质中中UAA2、场所：、场所：细胞质的细胞质的核糖体核糖体上上3、条件、条件 4、搬、搬运运工：工：tRNA(转运转运RNA)能量：能量：酶酶模板：模板：原料：原料：原则：原则：mRNA20种氨基酸种氨基酸ATP5、过程、过程多肽链多肽链6、产物：、产物：（脱离，盘曲折叠形成蛋白质）（脱离，盘曲折叠形成蛋白质）1、翻译概念：、翻译概念：游离在游离在细胞质细胞质中的中的各种氨基酸各种氨基酸,以以mRNA为模板为模板合成具有一定氨基酸顺序的合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质的过程。的过程。A-U、U-A、G-C、C-G有有 二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译一个一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时进行多条肽链合分子上结合多个核糖体，同时进行多条肽链合成！成！二二.遗传信息的翻译遗传信息的翻译6、特点：、特点：注注意意真核细胞中真核细胞中先先转录转录后后翻翻译译原核细胞中原核细胞中边边转录转录边边翻译翻译三三.与与蛋白质合成有关的计算蛋白质合成有关的计算DNARNA蛋白质蛋白质1366n3nn遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码碱基数碱基数碱基数碱基数氨基酸数氨基酸数DNA的碱基数：的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数的碱基数：蛋白质中氨基酸数6n:3n:n 说说明：明：因为基因中存在又终止密码子等片段，实因为基因中存在又终止密码子等片段，实际上基因（际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小或氨基酸数目小于于n。因此一般题目中带有。因此一般题目中带有“至少至少”或或“最多最多”字样。字样。一一.遗遗传信息、密码子和反密码子的比较传信息、密码子和反密码子的比较遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子区区别别存存在在位位置置在在DNA上，是基上，是基因中因中脱氧核苷酸的脱氧核苷酸的排列顺序排列顺序在在mRNA上的上的相邻相邻的三个碱基的排列的三个碱基的排列顺序顺序在在转运转运RNA上上，是是与密码子互与密码子互补配对的三个补配对的三个碱基碱基遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子区区别别作作用用决定决定氨基酸的排列氨基酸的排列顺序顺序直接控制直接控制蛋白质中的氨蛋白质中的氨基酸的排列顺序基酸的排列顺序识别密码子识别密码子，转运氨基酸转运氨基酸种种类类基因中脱氧核苷酸基因中脱氧核苷酸数目和排列顺序的数目和排列顺序的不同，决定了遗传不同，决定了遗传信息的多样性信息的多样性64种，其中种，其中61种能翻译种能翻译出氨基酸，另外出氨基酸，另外3种为终种为终止密码子，不能翻译氨止密码子，不能翻译氨基酸基酸61种种一一.遗遗传信息、密码子和反密码子的比较传信息、密码子和反密码子的比较遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子联系联系遗传信息遗传信息是基因中是基因中脱氧核苷酸的排列顺序脱氧核苷酸的排列顺序，通过，通过转录转录，使遗传信息传递到，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排的核糖核苷酸的排列顺序上列顺序上mRNA上的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的上的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用反密码子则起到识别密码子的作用对应对应关系关系DNA(DNA(基因）基因）mRNA(mRNA(密码子密码子)tRNA()tRNA(反密码子反密码子)一一.遗遗传信息、密码子和反密码子的比较传信息、密码子和反密码子的比较 过程过程比较比较 复制复制 转录转录 翻译翻译 场所场所 模板模板 原料原料碱基配对碱基配对 产物产物遗传信息遗传信息二二.复复制、转录和翻译的比较制、转录和翻译的比较细胞核细胞核细胞核细胞核细胞质细胞质DNA两条链两条链DNA的一条链的一条链mRNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸A-T，T-A，C-G，G-CA-U，T-AC-G，G-CA-U，U-AC-G，G-C2个相同的个相同的DNA信使信使RNA蛋白质蛋白质传递传递DNADNADNADNA表达表达DNADNAmRNAmRNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质计算中计算中“最多最多”和和“最少最少”的分析的分析 翻译时，翻译时，mRNAmRNA上的上的终止密码子终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，不决定氨基酸，因此准确地说，mRNAmRNA的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3 3倍还要多一些。倍还要多一些。基因或基因或DNADNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6 6倍还要多一些。倍还要多一些。由碱基数推氨基酸数时，常用由碱基数推氨基酸数时，常用“最多最多”，反之，反之，由氨基酸由氨基酸数推碱基数时数推碱基数时 常用常用“最少最少”。1.如果某蛋白质中有如果某蛋白质中有n个氨基酸个氨基酸，则指导，则指导该蛋白质合成的该蛋白质合成的mRNA的碱基数的碱基数目为目为 ，控制该蛋白质合成的，控制该蛋白质合成的DNA（基因）中的（基因）中的碱基数碱基数目为目为 。3n6n比比例是例是_。1 3 6【检测与反馈检测与反馈】2.一一条多肽链上有氨基酸条多肽链上有氨基酸300个，则作为个，则作为合成该多肽合成该多肽链模链模板的信使板的信使RNA分子和转分子和转录信使录信使RNA的的DNA分子至少要分子至少要 有有碱基碱基多少多少个（个（）A.300；600 B.900；1800 C.900；900 D.600；900【检测与反馈检测与反馈】B