4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件-高一下學(xué)期生物人教版必修2

第四章第一節(jié)

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

目標(biāo)0102通過比較DNA和RNA的結(jié)構(gòu)，闡明RNA適于作DNA信使的原因。通過觀察圖片，概述遺傳信息轉(zhuǎn)錄的過程學(xué)習(xí)目標(biāo)基因（DNA）主要存在于細(xì)胞核中蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上進(jìn)行信使核孔0.9nm(2nm)基因的表達(dá)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)中的核糖體DNA能不能出細(xì)胞核？控制信使蛋白質(zhì)的合成基因RNA

為什么RNA適于作DNA的信使？項目DNARNA組成成分堿基磷酸五碳糖組成單位結(jié)構(gòu)分布A、G、C、TA、G、C、U相同脫氧核糖核糖脫氧核苷酸核糖核苷酸雙鏈（雙螺旋結(jié)構(gòu)）單鏈細(xì)胞核（線粒體、葉綠體）細(xì)胞質(zhì)（主要）RNA適于作為信使的原因RNA也是由基本單位——核苷酸組成的，由核糖、磷酸、含氮堿基：A、G、C、U共同組成，也能儲存遺傳信息。在RNA和DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補配對原則”A與U配對，T與A配對，G與C配對，C與G配對。RNA一般是單鏈，而且比DNA短，能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。RNA適于作為信使的原因一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄傳遞遺傳信息，蛋白質(zhì)合成的模板識別、轉(zhuǎn)運氨基酸，識別密碼子核糖體的組成成分③核糖體RNA(rRNA)：②轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)

①信使RNA(mRNA)：

在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA過程。模板：原料：能量：酶：場所：真核：

原核：1.定義2.條件DNA的一條鏈4種核糖核苷酸由細(xì)胞呼吸提供RNA聚合酶等細(xì)胞核、線粒體、葉綠體細(xì)胞質(zhì)中一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄⑴解旋：在ATP的驅(qū)動下，RNA聚合酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開，堿基暴露出來。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATPRNA聚合酶該過程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用，作用于氫鍵⑵配對：游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUCCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU5'3'ATP⑶連接:在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成，新結(jié)合的核糖核苷酸會連接到合成的mRNA分子上。合成方向：

子鏈的5’端→

3’端特點：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄⑷釋放：合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙螺旋恢復(fù)。UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核mRNA

堿基互補配對A－U、T－A、G－C、C－G原則:產(chǎn)物:特點:RNA（mRNA、tRNA、rRNA）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄遺傳信息傳遞的方向:DNA→RNA遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備轉(zhuǎn)錄的意義:mRNA的延伸方向:從5’-端到3’-端時間:個體生長發(fā)育的整個過程一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時間場所解旋模板原料酶配對方式特點方向產(chǎn)物意義細(xì)胞分裂間期生長發(fā)育過程完全解旋只解有遺傳效應(yīng)片段（基因）DNA的兩條鏈均為模板DNA的一條鏈為模板四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸解旋酶、

DNA聚合酶等RNA聚合酶等A-T、T—A、C—G

、G—CA-U、C—G、T—A、G—C半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄2個子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備主要在細(xì)胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體、質(zhì)粒新鏈從5’端-3’端延伸新鏈從5’端-3’端延伸DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的比較轉(zhuǎn)錄得到的mRNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，mRNA上的遺傳信息是如何傳遞到蛋白質(zhì)中的呢？mRNA蛋白質(zhì)翻譯堿基4種：A、U、C、G組成蛋白質(zhì)氨基酸：21種如何決定

游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種

，以

為模板合成

，這一過程叫做翻譯。氨基酸mRNA具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)1.概念：將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。2.實質(zhì)：21種？（氨基酸）翻譯蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄DNAmRNA（脫氧核苷酸）（核糖核苷酸）4種AGCU4種AGCT一一對應(yīng)二、遺傳信息的翻譯討論：4種堿基如何決定21種氨基酸？1個堿基決定1種氨基酸：4種堿基可以決定4種氨基酸2個堿基決定1種氨基酸：4種堿基可以決定4×4＝16種氨基酸3個堿基決定1種氨基酸：4種堿基可以決定4×4×4＝氨基酸組合64種推測：至少3個堿基決定1個氨基酸才能滿足組成蛋白質(zhì)的21種氨基酸的需要科學(xué)家又通過一步步的推測和實驗，證明了確實是mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，并把其稱為密碼子。二、遺傳信息的翻譯3、密碼子（1）概念：mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基。特點：相鄰的密碼子之間無間隔，不重疊mRNA5'3'密碼子密碼子密碼子第一個堿基第二個堿基第三個堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG

終止密碼子：

、

、

。

種類起始密碼子：

（甲硫氨酸）、（

種）

（甲硫氨酸）編碼氨基酸的密碼子___種（一般來說）64UAAGUGAUGUGA61或62UAG一種密碼子決定____種氨基酸，一種氨基酸由

密碼子決定。

1種或幾種1密碼子表特殊下編碼硒代半半胱氨酸（2）密碼子的特點①專一性：一個密碼子只對應(yīng)一種氨基酸③簡并性：一種氨基酸可對應(yīng)多個密碼子②通用性：地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子說明當(dāng)今生物可能有著共同的起源。3.密碼子：密碼子的簡并對生物體的生存和發(fā)展有什么意義？①增強密碼子的容錯性。當(dāng)密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應(yīng)的氨基酸；②密碼子的使用頻率。當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。GCGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUCGACCGACGA錯誤mRNA3.密碼子：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。游離在細(xì)胞之中的氨基酸是如何運到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？4.運輸氨基酸的工具——tRNA功能轉(zhuǎn)運氨基酸：依靠tRNA的3’端-OH。識別密碼子：依靠tRNA的反密碼子。RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形（含有氫鍵）。結(jié)構(gòu)反密碼子：位置：tRNA上的三個相鄰堿基識別：讀反密碼子的方向：tRNA的3'端→5'端功能：與mRNA上的密碼子互補配對配對方式：

A—U、U—A、G—C、C—GOHAACmRNA5′3′結(jié)合氨基酸的部位密碼子反密碼子堿基配對UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA第1步mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。核糖體與mRNA結(jié)合的部位會形成2個tRNA結(jié)合位點，稱位點1（2）UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1第1步攜帶甲硫氨酸的tRNA,通過與堿基AUG互補配對，進(jìn)入位點1UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2第2步攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點2UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA第3步位點1位點2肽鍵CAC色甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2第4步核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子。原位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進(jìn)入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2形成肽鍵UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2核糖體移動讀取下一個密碼子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2形成肽鍵UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2核糖體移動讀取下一個密碼子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2核糖體移動讀取下一個密碼子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2

形成肽鍵UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2核糖體移動讀取下一個密碼子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2

形成肽鍵UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2核糖體移動讀取下一個密碼子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2

形成肽鍵UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2核糖體遇到mRNA終止密碼子，翻譯結(jié)束終止密碼子無tRNA與之配對UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA肽鏈合成后，從核糖體與mRNA復(fù)合物上脫離

肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，通常經(jīng)過一系列步驟，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)胞生命活動的各項職責(zé)。從核糖體上脫離的蛋白質(zhì)是不是具有功能的蛋白質(zhì)？場所：模板：原料：能量：酶：工具：原則：核糖體mRNA21種氨基酸ATP多種酶tRNA堿基互補配對（A-UG-C）6.條件mRNAtRNA多肽鏈

核糖體

位點1

位點2正在合成的肽鏈核糖體mRNA7.翻譯是一個快速高效過程（1）原因：一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進(jìn)行多條肽鏈的合成。思考：核糖體移動方向？（2）核糖體移動方向：肽鏈由短到長（從左側(cè)到右側(cè)）多聚核糖體——高效翻譯的機制（3）合成的多條肽鏈的氨基酸序列相同，因為模板為同一條mRNA。7.翻譯是一個快速高效過程（4）意義：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。思考：圖中多條肽鏈的氨基酸序列是否相同？8.特點：比較真原核細(xì)胞基因表達(dá)的差異性真核生物：先轉(zhuǎn)錄，后翻譯邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核生物：原核生物沒有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一空間進(jìn)行，可以同時發(fā)生（邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯）；真核生物主要在細(xì)胞核中進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，然后在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行翻譯；

真核細(xì)胞質(zhì)基因（線粒體、葉綠體中的基因）邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。三中心法則（遺傳信息傳遞法則）轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNA復(fù)制RNA三、中心法則1957年，克里克提出：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。1.遺傳物質(zhì)為DNA的生物：細(xì)胞生物、