高中生物必修二課件11：4-1 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成一、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。二、重難點(diǎn)

1、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程。

2、遺傳信息的翻譯過(guò)程?；蚩刂粕镄誀钪笇?dǎo)合成蛋白質(zhì)體現(xiàn)者基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程，叫基因的表達(dá)。問(wèn)題：基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成呢？思考幾個(gè)問(wèn)題1、遺傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞的什么部位？2、生物的性狀或生命的主要功能由什么物質(zhì)承擔(dān)？3、蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞的什么部位？4、在基因表達(dá)過(guò)程中DNA如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的？請(qǐng)猜測(cè)可能的途徑？其中哪一途徑最合理，為什么？DNA主要位于細(xì)胞核蛋白質(zhì)核糖體控制基因控制蛋白質(zhì)的合成DNA→RNARNA→蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯一.RNA——核糖核酸

1.基本組成單位：

2.空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：核糖堿基磷酸AGCU核糖核苷酸單鏈信使RNA：遺傳信息傳遞的媒介，是翻譯的直接模板。核糖體RNA：與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA：運(yùn)載特定氨基酸的工具，可識(shí)別密碼子3.RNA的種類(lèi)RNA還有什么功能？RNA還具有催化和作為某些生物遺傳物質(zhì)的功能。比較項(xiàng)目DNARNA基本單位五碳糖含氮堿基結(jié)構(gòu)主要存在部位脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖ATCGAUCG多為雙鏈結(jié)構(gòu)多為單鏈結(jié)構(gòu)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)4.比較DNA與RNA的異同1、什么叫轉(zhuǎn)錄？轉(zhuǎn)錄的單位是什么？在哪進(jìn)行？

問(wèn)題：

2、DNA的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄嗎？轉(zhuǎn)錄需要哪些條件？

3、DNA鏈完全解開(kāi)嗎？在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中堿基互補(bǔ)配對(duì)原則有什么特殊情況？4、DNA→RNA如何轉(zhuǎn)錄，特點(diǎn)是什么？結(jié)果如何？1、什么叫轉(zhuǎn)錄？轉(zhuǎn)錄的單位是什么？在哪進(jìn)行？

問(wèn)題：

2、DNA的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄嗎？轉(zhuǎn)錄需要哪些條件？

3、DNA鏈完全解開(kāi)嗎？在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中堿基互補(bǔ)配對(duì)原則有什么特殊情況？4、DNA→RNA如何轉(zhuǎn)錄，特點(diǎn)是什么？結(jié)果如何？二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、定義：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、場(chǎng)所：主要_____________

其次______________細(xì)胞核線(xiàn)粒體和葉綠體解旋酶RNA第一步：解旋第二步：互補(bǔ)配對(duì)第三步：RNA合成第四步：釋放DNA片段（基因）RNA聚合酶3、過(guò)程：解旋酶RNA第一步：解旋第二步：互補(bǔ)配對(duì)第三步：RNA合成第四步：釋放DNA片段（基因）RNA聚合酶3、過(guò)程：4、條件：(1)、模板：DNA分子的一條鏈（不同基因的模板鏈可能不同）(2)、原料：四種核糖核苷酸(3)、能量：ATP(4)、酶：RNA聚合酶5、產(chǎn)物：RNA（三種）三、遺傳信息的翻譯1、定義：以mRNA為模板，合成具有一定的氨基酸順序，形成多肽鏈（蛋白質(zhì)）的過(guò)程。2、場(chǎng)所：_________核糖體三、遺傳信息的翻譯1、定義：以mRNA為模板，合成具有一定的氨基酸順序，形成多肽鏈（蛋白質(zhì)）的過(guò)程。2、場(chǎng)所：_________核糖體3、密碼子思考：組成蛋白質(zhì)的氨基酸：信使RNA的堿基：4種堿基如何決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸呢？20種4種如果1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就只能決定___種，即如果3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就可決定___種，即

如果2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就只能決定___種，即41664信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基密碼子:決定氨基酸的密碼子共有多少種？氨基酸有多少種?UCAUGAUUAmRNA密碼子密碼子密碼子

第1個(gè)字母第2個(gè)字母第3個(gè)字母密碼子苯丙氨酸

UUUUUU？

精氨酸AGGAGG

第1個(gè)字母第2個(gè)字母第3個(gè)字母密碼子苯丙氨酸

UUUUUU？

精氨酸AGGAGG⑴遺傳密碼共64個(gè)，能決定氨基酸的遺傳密碼只有61個(gè)。有3個(gè)終止密碼子，沒(méi)有對(duì)應(yīng)的氨基酸。（起始密碼子）⑵一個(gè)密碼子決定一個(gè)特定的氨基酸。⑶簡(jiǎn)并性：色氨酸及甲硫氨酸各只有一個(gè)密碼。多數(shù)氨基酸有二個(gè)以上的密碼子。在一定程度上能防止由于堿基的改變而導(dǎo)致的遺傳信息的改變。遺傳密碼有哪些特點(diǎn)？⑷通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。

4、氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)工具是什么？---tRNA(1)形態(tài)：三葉草形(2)結(jié)構(gòu)：一端為氨基酸結(jié)合的部位，另一端為反密碼子，能與與密碼子堿基互補(bǔ)配對(duì)。(3)種類(lèi)：61種。tRNA具有特異性，即一種tRNA只能識(shí)別一種密碼子、轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，共有61種。遺傳信息、密碼子、反密碼子比較遺傳信息密碼子反密碼子存在位置作用脫氧核苷酸（堿基對(duì)）的排列順序(4n種----n等于有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段上堿基的對(duì)數(shù)）mRNA中三個(gè)連續(xù)堿基（64種）tRNA上與密碼子互補(bǔ)配對(duì)的堿基（61種）從根本上決定氨基酸排列順序，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成的直接模板，直接決定氨基酸的排列順序。與DNA模板鏈堿基配對(duì)與mRNA密碼子配對(duì)DNAmRNAtRNA含義UCAUGAUUAmRNA細(xì)胞質(zhì)5、過(guò)程:第1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)與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1.UAC甲硫氨酸AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUA①UAC甲硫氨酸GGU組氨酸核糖體①②A(yíng)CGUCACUACAC第2步

攜帶組氨酸的tRNA以同樣方式進(jìn)入位點(diǎn)2.UAC甲硫氨酸GGU組氨酸核糖體肽鍵①②A(yíng)CGUCACUACACH2O-H2O第3步

甲硫氨酸通過(guò)與組氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上。①②A(yíng)GGUCACGUCAC甲硫氨酸UACGGU組氨酸CAC色氨酸第4步

核糖體讀取下一個(gè)密碼子，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。重復(fù)步驟2、3、4，直至核糖體讀取到mRNA的終止密碼。①②A(yíng)GGUCACGUCGU甲硫氨酸GGU組氨酸CAC色氨酸AGC精氨酸……mRNA和肽鏈被釋放到細(xì)胞質(zhì)中。AUA6、條件：1）、模板：mRNA2）、原料：游離的20種氨基酸3)、能量：ATP4)、酶：蛋白質(zhì)合成酶7、產(chǎn)物：多肽鏈（蛋白質(zhì)）5)、工具：tRNA問(wèn)題：

（1）DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA從細(xì)胞核中出來(lái)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合穿過(guò)幾層磷脂雙分子層？（2）氨基酸如何進(jìn)入核糖體？哪個(gè)氨基酸進(jìn)入是由什么決定的？0層tRNA搬運(yùn)，由mRNA的密碼子決定問(wèn)題：

（3）一個(gè)核糖體中有幾個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)？（4）翻譯的起始位點(diǎn)是哪里？核糖體中的兩個(gè)氨基酸形成肽鍵后轉(zhuǎn)移到占據(jù)哪個(gè)位點(diǎn)上的tRNA上？肽鏈?zhǔn)侨绾涡纬傻模?個(gè)核糖體讀取起始密碼子，2號(hào)位的tRNA，氨基酸脫水縮合（5）如何在短時(shí)間內(nèi)由一條mRNA合成出多個(gè)相同的蛋白質(zhì)分子？①結(jié)合上圖判斷翻譯的方向，并說(shuō)明判斷的依據(jù)。②翻譯過(guò)程中產(chǎn)生的多條多肽鏈有什么特點(diǎn)？③翻譯過(guò)程中核糖體沿mRNA移動(dòng)還是mRNA沿核糖體移動(dòng)？④翻譯合成的多肽鏈?zhǔn)欠衲艹袚?dān)相應(yīng)的生命活動(dòng)？通常一個(gè)mRNA同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體，進(jìn)行多個(gè)肽鏈的合成。

少量的mRNA分子就可迅速合成大量的蛋白質(zhì)。意義：復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較比較項(xiàng)目復(fù)制

轉(zhuǎn)錄

翻譯場(chǎng)所

細(xì)胞核

細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA酶解旋酶，DNA聚合酶等RNA聚合酶多種酶能量ATPATPATP原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸氨基酸產(chǎn)物子代DNAmRNA

多肽鏈堿基配對(duì)A-TT-AG-CC-GA-UT-AG-CC-GA-UU-AG-CC-G遺傳信息表達(dá)的相關(guān)計(jì)算DNARNA多肽鏈6n

個(gè)堿基3n

個(gè)堿基

n個(gè)氨基酸轉(zhuǎn)錄翻譯由某DNA片段轉(zhuǎn)錄的mRNA中，尿嘧啶占28%，腺嘌呤占18%，則這個(gè)DNA片段中胸腺嘧啶和鳥(niǎo)嘌呤分別占多少？23%27%場(chǎng)所：核糖體產(chǎn)物：多肽模板：mRNA原料：氨基酸酶和能量：相關(guān)酶及ATPtRNA條件翻譯轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所：主要在胞核產(chǎn)物：RNA模板：DNA分子的一條鏈原料：核糖核苷酸酶：RNA聚合酶能量：ATP條件DNAmRNA蛋白質(zhì)遺傳信息傳遞課堂小結(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課堂小練1.下列哪一組物質(zhì)是RNA的組成成分()A.脫氧核糖核酸和磷酸B.脫氧核糖﹑堿基和磷酸C.核糖﹑堿基和磷酸D.核糖﹑嘧啶和核酸2．下列生理功能與RNA功能無(wú)關(guān)的是()A．催化細(xì)胞內(nèi)的某些生化反應(yīng) B．轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸C．與核糖體結(jié)合，是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所D．?dāng)y帶著生物體細(xì)胞內(nèi)的全部遺傳信息CD3.右圖為真核生物信使RNA合成過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖判斷下列敘述錯(cuò)誤的是(

)CA．該過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞核中B．圖中②是以四種核糖核苷酸為原料合成的信使RNAC．如果圖中③表示酶分子，則它的名稱(chēng)是DNA聚合酶D．圖中的②合成后通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合4．關(guān)于密碼子的敘述正確的是（）A．能編碼氨基酸的密碼子為64個(gè)B．一種氨基酸可能有多種對(duì)應(yīng)的密碼子C．GTA只能編碼一種氨基酸D．同一種密碼子在人和大腸桿菌細(xì)胞中編碼的氨基酸不同B課堂小練1.下列哪一組物質(zhì)是RNA的組成成分()A.脫氧核糖核酸和磷酸B.脫氧核糖﹑堿基和磷酸C.核糖﹑堿基和磷酸D.核糖﹑嘧啶和核酸2．下列生理功能與RNA功能無(wú)關(guān)的是()A．催化細(xì)胞內(nèi)的某些生化反應(yīng) B．轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸C．與核糖體結(jié)合，是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所D．?dāng)y帶著生物體細(xì)胞內(nèi)的全部遺傳信息CD遺傳信息表達(dá)的相關(guān)計(jì)算DNARNA多肽鏈6n

個(gè)堿基3n

個(gè)堿基

n個(gè)氨基酸轉(zhuǎn)錄翻譯由某DNA片段轉(zhuǎn)錄的mRNA中，尿嘧啶占28%，腺嘌呤占18%，則這個(gè)DNA片段中胸腺嘧啶和鳥(niǎo)嘌呤分別占多少？23%27%比較項(xiàng)目DNARNA基本單位五碳糖含氮堿基結(jié)構(gòu)主要存在部位脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖ATCGAUCG多為雙鏈結(jié)構(gòu)多為單鏈結(jié)構(gòu)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)4.比較DNA與RNA的異同一.RNA——核糖核酸

1.基本組成單位：