202X_202X學(xué)年高中生物第4章第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件新人教版必修2

1、第1 1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。2.列表比較轉(zhuǎn)錄和翻譯的異同。3.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。一二一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1.DNA和RNA的區(qū)別一二2.DNA的遺傳信息傳遞給mRNA轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄的過(guò)程如下:第一步,DNA雙鏈解開(kāi),堿基暴露出來(lái);第二步,游離的核糖核苷酸隨機(jī)地與DNA鏈上的堿基碰撞,當(dāng)核糖核苷酸與DNA的堿基互補(bǔ)時(shí),兩者以氫鍵結(jié)合;第三步,新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上;第四步,合成的mRNA從DNA鏈上釋放,而后,DNA雙鏈恢復(fù)。一二二、遺傳信息的翻譯1.翻譯的定義和實(shí)質(zhì)mRNA合成

2、以后,就通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸,就以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。其實(shí)質(zhì)是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。2.翻譯的過(guò)程第一步,mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),與核糖體結(jié)合,結(jié)合部位會(huì)形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn),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。第二步,攜帶另一種氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。第三步,甲硫氨酸通過(guò)與另一種氨基酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2上的tRNA上。一二第四步,核糖體讀取下一個(gè)密碼子,原占據(jù)位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體,占據(jù)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

3、位點(diǎn)2,繼續(xù)肽鏈的合成。重復(fù)步驟二、三、四,直至核糖體讀取mRNA 的終止密碼后,合成才停止。肽鏈合成后,被運(yùn)送到各自的“崗位”,盤(pán)曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子,承擔(dān)各項(xiàng)職責(zé)。生命現(xiàn)象豐富多彩,是什么物質(zhì)直接體現(xiàn)生命現(xiàn)象?又是由什么物質(zhì)來(lái)決定這些生命現(xiàn)象的體現(xiàn)?提示:蛋白質(zhì)是一切生命現(xiàn)象的承擔(dān)者。蛋白質(zhì)的合成是由遺傳物質(zhì)控制的。一二三四五一、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的區(qū)別一二三四五二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯1.轉(zhuǎn)錄(1)DNA解旋:不是整個(gè)DNA雙螺旋完全解開(kāi),而是以基因?yàn)閱挝坏哪扯蜠NA雙鏈解開(kāi)。(2)模板:DNA雙鏈中的一條,另一條不作為模板。(3)完成轉(zhuǎn)錄的其他條件:RNA聚合

4、酶、游離的核糖核苷酸和ATP。(4)轉(zhuǎn)錄成的mRNA與相應(yīng)的DNA雙鏈的關(guān)系mRNA的堿基序列與作為模板的DNA單鏈上的堿基序列是互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系;與DNA雙鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)不同,RNA鏈中與DNA鏈的A配對(duì)的是U,不是T。mRNA的堿基序列與DNA非模板鏈的堿基序列基本相同,只是對(duì)應(yīng)DNA鏈上T的位置,在RNA鏈上是U。一二三四五2.翻譯(1)核糖體與mRNA的結(jié)合部位有兩個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)。(2)參與翻譯的密碼子可分為三類(lèi)起始密碼子:AUG、GUG,此類(lèi)密碼子也編碼氨基酸。終止密碼子:UAA、UGA、UAG,此類(lèi)密碼子不編碼氨基酸,只起終止信號(hào)的作用。其他密碼子:共59個(gè),只起編碼氨基酸的作用

5、。(3)tRNA:氨基酸的運(yùn)載工具,像三葉草的葉形,其上有反密碼子。(4)一個(gè)mRNA分子上可同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體,合成多條肽鏈。一二三四五三、遺傳信息、密碼子和反密碼子的關(guān)系遺傳信息通常指基因中控制遺傳性狀的堿基的排列順序,而密碼子則是由基因轉(zhuǎn)錄的mRNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基,反密碼子則是與mRNA上的密碼子互補(bǔ)的tRNA一端的3個(gè)堿基。它們之間的關(guān)系可表示為:一二三四五特別提醒(1)一種密碼子只對(duì)應(yīng)一種氨基酸,但一種氨基酸可能由不止一種密碼子決定(密碼子的簡(jiǎn)并性)。(2)一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸,但一種氨基酸可能由不止一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。一二三四五四、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成1.轉(zhuǎn)

6、錄RNA是以DNA的一條鏈為模板合成的,這一過(guò)程稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄(如下圖)。特別提醒轉(zhuǎn)錄過(guò)程中,堿基配對(duì)時(shí)是U(不是T)與模板鏈上的A配對(duì)。一二三四五2.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(如下圖)。一二三四五(1)堿基配對(duì)雙方是mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子,堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式是GC、CG、AU、UA,故不能出現(xiàn)T。(2)一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)。(3)翻譯起點(diǎn):起始密碼子決定的是甲硫氨酸或纈氨酸。翻譯終點(diǎn):識(shí)別到終止密碼子(不決定氨基酸)翻譯停止。(4)翻譯進(jìn)程:核糖體沿著mRNA移動(dòng),讀取下一個(gè)密碼子,但

7、mRNA不移動(dòng)。一二三四五3.tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖(1)結(jié)構(gòu):由一條鏈折疊成三葉草狀。(2)位點(diǎn):氨基酸結(jié)合位點(diǎn)和反密碼子位點(diǎn)。(3)種類(lèi):61種。(4)單鏈結(jié)構(gòu),但有配對(duì)區(qū)域,不出現(xiàn)“T”堿基。特別提醒tRNA有很多堿基,不是3個(gè),只是構(gòu)成反密碼子的堿基是3個(gè)。一二三四五4.mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系(1)數(shù)量關(guān)系:一個(gè)mRNA可同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體。(2)意義:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。(3)方向:從左向右(見(jiàn)下圖),判斷依據(jù)是多肽鏈的長(zhǎng)短,肽鏈長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)的核糖體與mRNA結(jié)合得早。(4)結(jié)果:合成的僅是多肽鏈,要形成有功能的蛋白質(zhì)還需要運(yùn)送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)

8、構(gòu)中進(jìn)一步加工。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 一二三四五五、基因中的堿基、RNA中的堿基和蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量關(guān)系1.轉(zhuǎn)錄時(shí),組成基因的兩條鏈只有一條鏈具有轉(zhuǎn)錄功能,稱(chēng)模板鏈或反義鏈,另一條鏈則不能轉(zhuǎn)錄。因此,初始轉(zhuǎn)錄形成的RNA分子中的堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。在轉(zhuǎn)錄時(shí),基因模板鏈中(A+T)或(G+C)的數(shù)目與RNA分子中(U+A)或(C+G)的數(shù)目相等。2.翻譯過(guò)程中,mRNA中每三個(gè)連續(xù)的堿基決定一個(gè)氨基酸,所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目理論上是mRNA的堿基數(shù)目的1/3(不考慮終止密碼子)。一二三四五總之,在轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中(僅考慮基因中編碼氨

9、基酸的堿基序列),基因中的堿基數(shù)(指雙鏈)、RNA分子中的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)之比為6 3 1。參考下面圖解:題型一題型二題型三題型一 DNA與RNA的比較【例1】 甲(ATGG)是一種單鏈DNA片段,乙是該片段的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,丙(APPP)是轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的一種底物。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.甲、乙、丙的組分中均有糖 B.甲、乙共由6種核苷酸組成C.丙可作為細(xì)胞內(nèi)的直接能源物質(zhì)D.乙的水解產(chǎn)物中含有丙解析:甲是單鏈DNA,乙是RNA,丙是ATP,三者都含有五碳糖,其中DNA中含脫氧核糖,RNA和ATP中含有核糖,A項(xiàng)正確。甲為ATGG,含有3種核苷酸,其轉(zhuǎn)錄出的RNA為UACC,也含有3種核

10、苷酸,因此甲、乙共含有6種核苷酸,B項(xiàng)正確。ATP可以通過(guò)斷裂遠(yuǎn)離腺苷的高能磷酸鍵釋放能量,供生命活動(dòng)利用,是直接的能源物質(zhì),C項(xiàng)正確。乙的水解產(chǎn)物為3種核苷酸,不含有ATP,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:D題型一題型二題型三反思領(lǐng)悟構(gòu)成DNA和RNA的單體各有四種,DNA的單體是四種脫氧核苷酸,其中五碳糖是脫氧核糖;RNA的單體是四種核糖核苷酸,其中五碳糖是核糖。組成核酸的核苷酸共有8種。但具體到某一核酸片段時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析。題型一題型二題型三題型二 遺傳信息的翻譯【例2】 右上圖表示人體胰島細(xì)胞中發(fā)生的某一生理過(guò)程,下列敘述正確的是()A.該過(guò)程是翻譯,所需的原料是核苷酸B.該過(guò)程合成的產(chǎn)物一

11、定是酶或激素C.有多少個(gè)密碼子就有多少個(gè)反密碼子與之對(duì)應(yīng)D.該過(guò)程中有水產(chǎn)生題型一題型二題型三解析:圖示為翻譯過(guò)程,所需的原料為氨基酸;翻譯合成的產(chǎn)物是蛋白質(zhì),但不一定是酶或激素;在64種密碼子中有3種終止密碼子,不編碼任何氨基酸,沒(méi)有反密碼子與之對(duì)應(yīng);翻譯過(guò)程的實(shí)質(zhì)是氨基酸在核糖體上發(fā)生的脫水縮合。答案:D反思領(lǐng)悟密碼子只位于mRNA上,反密碼子位于tRNA上,遺傳信息位于DNA上。題型一題型二題型三題型三 DNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄【例3】 下列有關(guān)真核細(xì)胞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這兩種過(guò)程的敘述,錯(cuò)誤的是()A.兩種過(guò)程都可在細(xì)胞核中發(fā)生B.兩種過(guò)程都有酶參與反應(yīng)C.兩種過(guò)程都以脫氧核糖核苷酸為原料D.兩種過(guò)程都以DNA為模板解析:DNA復(fù)制以脫氧核糖核苷酸為原料,轉(zhuǎn)錄以核糖核苷酸為原料。轉(zhuǎn)錄的模板是DNA的一條鏈,復(fù)制的模板是DNA的兩條鏈。答案:C題型一題型二題型三反思領(lǐng)悟DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄主要在細(xì)胞核中進(jìn)行,其次還可以在細(xì)胞質(zhì)中的葉綠體和線粒體中進(jìn)行。DNA復(fù)制以DNA的兩條鏈作模板,所需要的酶是解旋酶、DNA聚合酶,DNA的轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板,所需要的酶是RNA聚合酶。探究方法能力展示探究基因相對(duì)分子質(zhì)量與蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系蛋白質(zhì)是在基因的控制下,通