【課件】4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 課件 高一下學(xué)期 生物人教版（2019）必修二

為什么轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)Bt抗蟲蛋白基因普通棉花產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白成為抗蟲棉蘇云金桿菌基因的表達(dá)基因可以控制蛋白質(zhì)的合成，這個(gè)過(guò)程就是基因的表達(dá)。為什么一種生物的基因能在另一種生物中表達(dá)呢？基因的表達(dá)過(guò)程是怎樣的？各種生物的基因表達(dá)過(guò)程有什么共同點(diǎn)？章首4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成計(jì)劃課時(shí)：2課時(shí)電影《侏羅紀(jì)公園》中的恐龍科學(xué)家們利用一只困在琥珀中的、曾吸食過(guò)恐龍血的蚊子體內(nèi)的恐龍DNA制造出了大量的恐龍，并建立了一個(gè)恐龍的“侏羅紀(jì)公園”的故事。影片說(shuō)，復(fù)活的恐龍是科學(xué)家利用提取出來(lái)的恐龍的DNA分子培育繁殖而來(lái)的。討論：利用已滅絕的生物的DNA分子，真的能夠使滅絕的生物復(fù)活嗎？基因主要通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制性狀DNA蛋白質(zhì)的合成堿基的排列順序氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序等主要在細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)中的核糖體提出問(wèn)題提出問(wèn)題提出問(wèn)題為什么RNA適于做DNA的信使呢？轉(zhuǎn)錄的過(guò)程是怎樣的？轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么異同點(diǎn)？1.DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？2.mRNA的堿基序列如何決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列？mRNA的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣？游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸是怎樣被運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸在核糖體上發(fā)生了什么反應(yīng)？①為什么RNA適于做DNA的信使呢？RNA：核糖核酸，由核糖核苷酸為基本單位連接而成，核苷酸中含有A、U、G、C，共4種堿基，這些特點(diǎn)使得RNA具有準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能；種類mRNAtRNArRNA名稱信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核糖體RNA分布功能結(jié)構(gòu)示意圖共同點(diǎn)主要在細(xì)胞質(zhì)中主要在細(xì)胞質(zhì)中與蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體翻譯的直接模板翻譯時(shí)運(yùn)載氨基酸組成核糖體單鏈單鏈，部分堿基配對(duì)形成三葉草型結(jié)構(gòu)單鏈①都是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物②基本單位相同③都與翻譯過(guò)程有關(guān)比較DNA和RNA五碳糖是核糖而不是脫氧核糖一般是單鏈且比DNA短，能通過(guò)核孔從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)真核生物中DNA主要分布在細(xì)胞核中，線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)中含有DNA。①為什么RNA適于做DNA的信使呢？總結(jié)RNA適于做DNA的信使的條件：RNA與DNA的結(jié)構(gòu)相似，可以儲(chǔ)存遺傳信息；RNA一般是單鏈比DNA短，能夠通過(guò)核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。RNA的堿基組成中沒(méi)有胸腺嘧啶T而替換成尿嘧啶U②轉(zhuǎn)錄的過(guò)程是怎樣的？轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成RNA的過(guò)程。②轉(zhuǎn)錄的過(guò)程是怎樣的？②轉(zhuǎn)錄的過(guò)程是怎樣的？主要在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，合成RNA的過(guò)程轉(zhuǎn)錄的概念？1轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所？2轉(zhuǎn)錄的模板3轉(zhuǎn)錄的原料4轉(zhuǎn)錄的條件5轉(zhuǎn)錄的堿基配對(duì)方式6轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物？7轉(zhuǎn)錄的過(guò)程？8細(xì)胞核、葉綠體、線粒體、擬核DNA分子的一條鏈四種游離的核糖核苷酸模板、原料、能量、酶（RNA聚合酶同時(shí)具有解旋功能）G-C

C-G

T-A

A-U三種RNA（mRNArRNAtRNA)轉(zhuǎn)錄起始，轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)，轉(zhuǎn)錄終止③轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么異同點(diǎn)？不同點(diǎn)：相同點(diǎn)：都需要模板、酶、能量等；邊解旋邊復(fù)制，邊解旋邊轉(zhuǎn)錄；都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律能夠保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性；DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈原料4種游離的脫氧核苷酸4種游離的核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶堿基對(duì)A-T、T-A、G-C、C-GA-U、T-A、G-C、C-G產(chǎn)物兩個(gè)雙鏈DNA分子單鏈RNA4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第2課時(shí)提出問(wèn)題為什么RNA適于做DNA的信使呢？轉(zhuǎn)錄的過(guò)程是怎樣的？轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么異同點(diǎn)？1.DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？2.mRNA的堿基序列如何決定蛋白質(zhì)的氨基酸序列？mRNA的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣？游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸是怎樣被運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸在核糖體上發(fā)生了什么反應(yīng)？如1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸

決定4種氨基酸如2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸

決定16種氨基酸如3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸

堿基組合有64種④mRNA的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣？密碼子：信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基。④mRNA的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣？遺傳密碼表用法如下：第一、二、三字母分別為C，U，G的密碼讀（寫）作CUG，編碼精氨酸。起始密碼子是翻譯第1個(gè)氨基酸的密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸，是翻譯終止的信號(hào)。決定氨基酸的密碼子有幾個(gè)？起始密碼子有幾個(gè)？編碼什么氨基酸？終止密碼子有幾個(gè)？1.從密碼子表可以看出：像苯丙氨酸、亮氨酸這樣絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡(jiǎn)并性。你認(rèn)為密碼子的簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？從增強(qiáng)密碼子容錯(cuò)性的角度來(lái)看：當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸（比如密碼子ACU突變?yōu)锳CC，但都對(duì)應(yīng)蘇氨酸）；2.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子，根據(jù)這一事實(shí)你能想到什么？根據(jù)這一事實(shí)可以想到地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼，說(shuō)明當(dāng)今生物可能有著共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一。從密碼子的使用頻率來(lái)看，當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸，這樣可以保證翻譯的速度。教材思考

·

討論⑤細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸如何被運(yùn)到蛋白質(zhì)的生產(chǎn)線？翻譯：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過(guò)程叫做翻譯。⑤細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸如何被運(yùn)到蛋白質(zhì)的生產(chǎn)線？翻譯的“搬運(yùn)工”——tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，每種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)；tRNA是一類具有攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸功能的小分子核糖核酸；tRNA鏈折疊成三葉草的葉形，其中有兩個(gè)重要部位：攜帶氨基酸的部位位于tRNA的3′端；還有3個(gè)能與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)的堿基，這3個(gè)堿基叫反密碼子；若反密碼子為3′-ACU-5′，則攜帶的氨基酸是？第一步：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過(guò)與mRNA上的密碼子AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1（P位）。第二步：攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2（A位）。第三步：位點(diǎn)1上的tRNA將甲硫氨酸交給位點(diǎn)2上的tRNA通過(guò)與組氨酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上。第四步：核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子，原占據(jù)位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體，原位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成。就這樣，隨著核糖體的移動(dòng)，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過(guò)來(lái)，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，翻譯終止。⑥tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸在核糖體上發(fā)生了什么反應(yīng)？肽鏈合成以后，就從核糖體與性質(zhì)RNA的復(fù)合物上脫離，通常經(jīng)過(guò)一系列步驟盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，然后開始承擔(dān)細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。多聚核糖體在細(xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個(gè)快速高效的過(guò)程。通常，一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成（如右圖），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。核糖體移動(dòng)方向翻譯小結(jié)游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)翻譯的概念？1翻譯的場(chǎng)所？2翻譯的模板3翻譯的原料4翻譯的條件5翻譯的堿基配對(duì)方式6翻譯的產(chǎn)物？7翻譯的過(guò)程？8細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上mRNA氨基酸模板、原料、能量、酶、tRNA等A-U，U-A，G-C，C-G多肽，經(jīng)加工后成為成熟的蛋白質(zhì)DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)時(shí)間場(chǎng)所模板原料條件原則特點(diǎn)產(chǎn)物信息傳遞細(xì)胞分裂間期主要是細(xì)胞核DNA的兩條鏈4種脫氧核苷酸解旋酶，DNA聚合酶等A-T、T-A、C-G、G-C半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制2個(gè)子代DNA分子生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程主要是細(xì)胞核基因的一條鏈4種核糖核苷酸RNA聚合酶等邊解旋邊轉(zhuǎn)錄RNA生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程細(xì)胞質(zhì)mRNA20種氨基酸t(yī)RNA、酶等多核糖體翻譯蛋白質(zhì)DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)A-U、T-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-C真核細(xì)胞中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較DNA→RNARNA→蛋白質(zhì)中心法則遺傳信息的傳遞方向圖DNA→DNA中心法則中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA中心法則的完善：1965年，科學(xué)家在RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，它能對(duì)RNA進(jìn)行復(fù)制。1970年，在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNA復(fù)制RNA逆轉(zhuǎn)錄中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）親代傳遞給子代的也是信息：DNA上的遺傳信息；親代傳遞給子代的是物質(zhì)：染色體、DNA；遺傳信息作為生命的“設(shè)計(jì)手冊(cè)”，通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯來(lái)支配對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)合成，進(jìn)而控制生物的性狀；綜上所述：生命就是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。受精卵無(wú)論是遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯還是個(gè)體的生命活動(dòng)都離不開能量的持續(xù)輸入。生命就是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)一、概念檢測(cè)1.基因的表達(dá)包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA，與母鏈堿基的組成、排列順序都是相同的。（×）（2）一個(gè)密碼子只能對(duì)應(yīng)一種氨基酸，一種氨基酸必然有多個(gè)密碼子。（×）2.密碼子決定了蛋白質(zhì)的氨基酸種類以及翻譯的起始和終止。密碼