人教版高中生物必修二課件 4-1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

第4章基因的表達(dá)第4章基因的表達(dá)1電影《侏羅紀(jì)公園》電影《侏羅紀(jì)公園》2思考：電影中的科學(xué)家是怎么使已滅絕的恐龍復(fù)活的？利用恐龍的DNA使恐龍的基因表達(dá)出來(lái),表現(xiàn)恐龍的特性,才是恐龍的復(fù)活。在基因表達(dá)的時(shí)候,基因(DNA)就像一張藍(lán)圖，生物體就是根據(jù)這張藍(lán)圖用蛋白質(zhì)構(gòu)建起來(lái)的，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者（或體現(xiàn)者），基因?qū)π誀畹目刂疲峭ㄟ^(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。思考：電影中的科學(xué)家是怎么使已利用恐龍的DNA使恐龍的3第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯；2、運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，分析堿基與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)習(xí)目標(biāo)：4問(wèn)：基因（DNA）在細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)合成是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行的，在細(xì)胞核內(nèi)的基因如何控制在細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)的合成呢？?jī)烧呷绾温?lián)系起來(lái)的呢？

推測(cè)：在DNA和蛋白質(zhì)之間，有一種中間物質(zhì)能夠作為傳達(dá)DNA信息的信使?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)此物質(zhì)就是RNA。

問(wèn)：為什么RNA適于作DNA的信使呢？問(wèn)：基因（DNA）在細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)合成是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體5細(xì)胞中的兩種核酸的比較

DNARNA組成元素C、H、O、N、P基本單位脫氧核苷酸（4種）核糖核苷酸（4種）磷酸脫氧核糖

A、T、C、G磷酸核糖

A、U、C、G結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一般單鏈結(jié)構(gòu)，較短功能

儲(chǔ)存、傳遞和表達(dá)遺傳信息分布

細(xì)胞核的染色體,線粒體,葉綠體

細(xì)胞質(zhì)，核糖體化學(xué)組成mRNA:轉(zhuǎn)錄信息,翻譯的模板tRNA:運(yùn)輸特定氨基酸rRNA:核糖體的組成成分細(xì)胞中的兩種核酸的比較

DNARNA組成元素C、H、O、N、6圖4-1核糖與脫氧核糖圖4-1核糖與脫氧核糖7圖4-2DNA與RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別圖4-2DNA與RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別8圖4-3三種RNA示意圖

RNA的在細(xì)胞中有三種：mRNA（信使RNA），tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA），rRNA（核糖體RNA）圖4-3三種RNA示意圖

RNA的在細(xì)胞中有三種：mR9問(wèn)：DNA的信息是怎么傳給mRNA的？(1)它的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似,也是由基本單位-核苷酸連接而成,也能儲(chǔ)存遺傳信息。(2)在RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”，但U-A。(3)RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過(guò)核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。RNA適于作DNA的信使的原因:問(wèn)：DNA的信息是怎么傳給mRNA的？(1)它的分子結(jié)構(gòu)與10遺傳信息的轉(zhuǎn)錄：

在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則合成RNA的過(guò)程，叫做轉(zhuǎn)錄。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄：

在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照11圖4-4以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的圖解圖4-4以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的圖解12DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯的動(dòng)態(tài)過(guò)程DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯的動(dòng)態(tài)過(guò)程13比較復(fù)制、轉(zhuǎn)錄過(guò)程的差異RNADNA產(chǎn)物DNA的一條鏈DNA的兩條鏈模板邊解旋邊轉(zhuǎn)錄半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制特點(diǎn)DNAmRNADNADNA信息傳遞方向RNA聚合酶DNA解旋酶、DNA聚合酶(主要酶)酶4種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸原料只解有遺傳效應(yīng)的片段完全解旋解旋細(xì)胞核細(xì)胞核場(chǎng)所

轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制

問(wèn):（1）DNA的堿基與RNA的堿基如何互補(bǔ)配對(duì)？（強(qiáng)調(diào)A-U）（2）轉(zhuǎn)錄與復(fù)制過(guò)程有何異同？比較復(fù)制、轉(zhuǎn)錄過(guò)程的差異RNADNA產(chǎn)物DNA的一條鏈DNA14轉(zhuǎn)錄小結(jié)：概念：在細(xì)胞核中，以DNA雙鏈中的一條為模板，合成mRNA的過(guò)程。場(chǎng)所：細(xì)胞核

模板：DNA解旋，以其中一條鏈為模板

原料：4種核糖核苷酸（A、U、C、G）條件：ATP、酶（RNA聚合酶）產(chǎn)物：?jiǎn)捂湹膍RNA（信使RNA）信息傳遞方向：DNA→mRNA轉(zhuǎn)錄小結(jié)：15練習(xí)鞏固：1.DNA分子的解旋發(fā)生在________過(guò)程中。A.復(fù)制B.轉(zhuǎn)錄C.翻譯D.復(fù)制和轉(zhuǎn)錄2.果蠅的遺傳物質(zhì)由_________種核苷酸組成。A.2B.4C.5D.83.一個(gè)DNA分子可以轉(zhuǎn)錄出多少種多少個(gè)mRNA分子()A.一種一個(gè)B.一種多個(gè)C.多種多個(gè)D.無(wú)數(shù)種無(wú)數(shù)個(gè)4.已知一段信使RNA上有12個(gè)A和G,該信使RNA上共有30個(gè)堿基。那么轉(zhuǎn)錄成該信使RNA的一段DNA分子中應(yīng)有C和T()A.12個(gè)B.18個(gè)C.24個(gè)D.30個(gè)DDBC練習(xí)鞏固：DDBC16AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA17AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA細(xì)18問(wèn)題情境：

轉(zhuǎn)錄后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的mRNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，mRNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？mRNA如何將遺傳信息翻譯成蛋白質(zhì)？思考：mRNA的4種堿基如何決定20種氨基酸？堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？問(wèn)題情境：

轉(zhuǎn)錄后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的mRNA仍是堿基19遺傳信息的翻譯游離在細(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)的過(guò)程，叫做翻譯。遺傳信息的翻譯20感悟科學(xué)家破譯遺傳密碼的推理過(guò)程：1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸？2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸？4種,不行！16種組合方式也不能決定20種氨基酸,不行??！提出：mRNA上每3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸。64種，可行?。。∶艽a子：mRNA上三個(gè)相鄰的堿基稱為一個(gè)密碼子（三聯(lián)體密碼）。感悟科學(xué)家破譯遺傳密碼的推理過(guò)程：4種,不行！16種組合方式21人教版高中生物必修二課件4-1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成22分析密碼子的特點(diǎn)：

(1)一個(gè)密碼子決定一個(gè)特定的氨基酸；(2)有的氨基酸可能有一個(gè)以上的密碼子（密碼的簡(jiǎn)并，有何意義？）；(3)起始密碼子、終止密碼子。64個(gè)密碼子中：61個(gè)編碼控制20種氨基酸合成，另外3個(gè)（UAG、UAA、UGA）不編碼任何氨基酸，而是合成蛋白質(zhì)的終止信號(hào)又稱終止密碼。(4)幾乎所有生物都共用一套密碼子。分析密碼子的特點(diǎn)：

23思考與討對(duì)應(yīng)的氨基酸序列為:甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—絲氨酸—賴氨酸—脯氨酸。1.AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG解決課文65頁(yè)思對(duì)應(yīng)的氨基酸序列為:1.AUGGAAGCAUGUC242.地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子，這一事實(shí)說(shuō)明地球上的所有生物都有著或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系，或者生物都具有相同的遺傳語(yǔ)言，或者生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。3.從密碼的簡(jiǎn)并性我們能認(rèn)識(shí)到；如果密碼子中的一個(gè)堿基發(fā)生變化，可能影響到蛋白質(zhì)氨基酸的種類，也有可能蛋白質(zhì)氨基酸的種類不發(fā)生變化（GAU→GAC都決定天冬氨酸），這就保證了生物遺傳的相對(duì)穩(wěn)定性，又使生物出現(xiàn)變異，從而促進(jìn)生物的發(fā)展進(jìn)化。思考與討2.地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子，這一事實(shí)說(shuō)明地球上25

問(wèn)：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)器”——核糖體結(jié)合，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。那么，游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸是怎樣運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？問(wèn)：26圖4-5tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖專一性：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。tRNA的反密碼子與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)。圖4-5tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖專一性：每種tRNA只能識(shí)27圖4-6蛋白質(zhì)的合成示意圖圖4-6蛋白質(zhì)的合成示意圖28DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯的動(dòng)態(tài)過(guò)程DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯的動(dòng)態(tài)過(guò)程29圖4-6中所示的正在合成的肽鏈的氨基酸序列是什么?甲硫氨酸—組氨酸—色氨酸—精氨酸—半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸圖4-6中所示的正在合成的肽鏈的氨基酸序列是什么?甲硫氨酸—30一個(gè)mRNA分子上結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈一個(gè)mRNA分子上結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈31翻譯小結(jié)：

概念：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)的過(guò)程，稱為遺傳信息的翻譯。場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)的核糖體。

模板：以mRNA為模板。

原料：20種氨基酸（由tRNA搬運(yùn)）。條件：酶、ATP

產(chǎn)物：有一定氨基酸順序的肽鏈。信息傳遞方向：mRNA蛋白質(zhì)翻譯小結(jié)：

32比較復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和翻譯三個(gè)過(guò)程的差異核糖體細(xì)胞核細(xì)胞核場(chǎng)所一個(gè)mRNA分子可以與多個(gè)核糖體結(jié)合邊解旋邊轉(zhuǎn)錄半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制特點(diǎn)mRNA蛋白質(zhì)DNAmRNADNADNA信息傳遞方向肽鏈RNADNA產(chǎn)物20種氨基酸4種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸原料mRNADNA一條鏈DNA雙鏈模板生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞分裂間期時(shí)間翻譯

轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制

比較復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和翻譯三個(gè)過(guò)程的差異核糖體細(xì)胞核細(xì)胞核場(chǎng)所一個(gè)33能發(fā)生堿基配對(duì)的場(chǎng)所和過(guò)程:場(chǎng)所:過(guò)程:細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、核糖體DNA復(fù)制、RNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯能發(fā)生堿基配對(duì)的場(chǎng)所和過(guò)程:場(chǎng)所:過(guò)程:細(xì)胞核、線粒體、葉綠34歸納遺傳信息流動(dòng)方向：思考：DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)與氨基酸個(gè)數(shù)的關(guān)系如何？例：一條多肽鏈中有氨基酸1000個(gè)，則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA和用來(lái)轉(zhuǎn)錄該信使RNA的基因分子分別至少有堿基多少個(gè)？A.3000個(gè)和3000個(gè)

B.1000個(gè)和3000個(gè)

C.1000個(gè)和4000個(gè)D.3000個(gè)和6000個(gè)小結(jié)：DNA的堿基數(shù):mRNA的堿基數(shù):蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)=6n:3n:n歸納遺傳信息流動(dòng)方向：思考：DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)35

總結(jié)：

基因的表達(dá)過(guò)程是在細(xì)胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖體，線粒體等眾多細(xì)胞器一道，完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。在組成蛋白質(zhì)的肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，經(jīng)過(guò)一系列步驟，被運(yùn)送到各自的“崗位”，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，開始承擔(dān)細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。

總結(jié)：361氨基酸3堿基（1密碼）6堿基（雙鏈DNA）3003×300=900300×6=1800思考題1：一條多肽鏈上有氨基酸300個(gè)，則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA分子和轉(zhuǎn)錄信使RNA的DNA分子至少要有堿基多少個(gè)？A、300；600B、900；1800C、900；900D、60