【人教版】高中生物必修二《 4_1 基因指导蛋白质的合成》课件1 26页

第四章 基因的表达 Content 知识要点 能力要求 基因指导蛋 白质的合成 1. 概述遗传信息的转录和翻译 2. 运用数学方法，分析碱基与氨基酸之间的对应关系 1.DNA 与 RNA 结构与功能的区别 2. 遗传信息转录和翻译过程的区别和联系 3. 中心法则的内容及应用 4. 基因、蛋白质与性状的关系 5. 基因表达过程中有关碱基与氨基酸数目的计算 6. 遗传信息与遗传密码的比较 基因对性状的控制 1. 举例说明基因与性状的关系 2. 运用证据和逻辑分析实验现象，得出结论 Content 第一节 基因指导蛋白质的合成 Content 一、RNA的组成及分类 1.基本单位： 。 2.组成成分： 3.结构：一般是 链，长度比DNA ；能通过 从细胞核转移到细胞质中。 4.种类： 、 和 三种。 核糖核苷酸 核糖 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U） 单 短 核孔 mRNA tRNA rRNA 二、遗传信息的转录 1.概念 主要场所 模板 原料 4 种游离的 产物 RNA 细胞核 DNA的一条链 核糖核苷酸 2.过程 双螺旋 解旋酶 碱基 碱基互补配对 一条链 核糖核苷酸 mRNA DNA链 三、遗传信息的翻译 1.概念 场所 模板 原料 产物 具有 的肽链 2.密码子与反密码子 密码子 反密码子 位置 种类 种 种 实质 决定一个氨基酸的 与密码子发生碱基互补配对的 3 个相邻的碱基 3个相邻的碱基（终止密码子除外） 细胞质的核糖体上 mRNA 20种氨基酸 一定氨基酸顺序 mRNA tRNA 64 61 3.过程 （1）mRNA与 结合。 （2）tRNA与mRNA ，将氨基酸置于特定位置。 （3）脱水缩合形成 （写出结构简式），氨基酸连接形成肽链。 （4）肽链盘曲折叠，形成成熟的 。 蛋白质 核糖体 碱基互补配对 —CO—NH— Content 学点一 遗传信息的转录 1.基因的表达 （1）概念：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，这一过程称为基因的表达。 （2）步骤：基因指导蛋白质的合成包括遗传信息的转录和遗传信息的翻译两个步骤。 2.遗传信息的转录 （1）概念：在细胞核内进行的，以DNA双链中的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成mRNA的过程。 Content 场所：细胞核 模板：DNA分子的一条链 原料：四种核糖核苷酸 条件：能量（ATP）、酶（解旋酶、RNA聚合酶）等 碱基配对：RNA中无T，所以U与DNA分子中的A配对，即A-U、 T-A、G-C、C-G 产物：mRNA (2)DNA的信使——mRNA ①基因主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成在细胞质中的核糖体上完成，基因所携带的遗传信息要转移到细胞质中才能控制蛋白质的合成，所以基因要借助mRNA控制蛋白质的合成。 Content DNA RNA 分布 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中 基本组成单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 A 、 G 、 C 、 T A 、 G 、 C 、 U 空间结构 规则的双螺旋结构 通常呈单链 分类 mRNA 、 tRNA 、 rRNA 三类 功能 主要的遗传物质 ① 作为部分病毒的遗传物质 ② 作为翻译的模板和搬运工 ③ 参与核糖体的构成 ④ 少数 RNA 有催化作用 联系 RNA 由 DNA 转录产生， DNA 是遗传信息的储存者， RNA 是遗传信息的携带者， RNA 的遗传信息来自于 DNA ②DNA与RNA的比较 Content 说明： ①少数DNA存在于真核细胞的线粒体、叶绿体及原核细胞的质粒中。 ②在DNA和RNA中有相同的碱基（A、G、C），但与之对应的核苷酸种类不同，因为五碳糖不同。 Content 【例1】 下图表示转录过程，则此段中含有多少种核苷酸 ( ) DNA……-C-T-C-A…… RNA……-G-A-G-U…… A.5 B.6 C.8 D.4 B 【解析】DNA和RNA中所含的核苷酸种类不同。由图可知此段DNA链上含有3种脱氧核苷酸，RNA链上含有3种核糖核苷酸，故此段图示中共含有6种核苷酸。 Content 1.DNA与RNA的判断方法 （1）根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含有 ，一定为RNA；含有 ，一定为DNA。 （2）根据含氮碱基判定：含 的核酸一定是DNA；含 的核酸一定是RNA。 2.组成核酸的核苷酸分为 和 ，两种核苷酸各有 种，因此，核苷酸共有 种。 1.某mＲＮＡ分子中，Ｕ占２０％，Ａ占１０％，那么它的模板ＤＮＡ 片段中胞嘧啶占 （ ） A.２５％ B.3０％ C.３５％ D.７０％ 8 脱氧核糖 核糖 T U 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 4 C Content 学点二 遗传信息的翻译 1.碱基与氨基酸之间的对应——密码子 （1）概念：信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。 说明：密码子（或遗传密码）在mRNA上，而遗传信息在DNA上，两者不能混淆。 （2）解读密码子表 ①所有的生物共用一套密码子。生物的密码子有64种，而决定氨基酸的密码子有61种。与氨基酸的密码子相对应，运载氨基酸的转运RNA的种类也是61种。 ②一种密码子决定一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种密码子决定。密码子的改变不一定导致氨基酸的改变。 ③一种转运RNA运载一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种转运RNA运载。 Content （3）遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子的关系 Content 说明：tRNA即转运RNA，其作用是在蛋白质合成中识别氨基酸，并作为各个氨基酸的载体将其转运给mRNA。tRNA分子比mRNA小得多；tRNA含有许多碱基，如图所示折叠成三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端的3个碱基叫反密码子（与mRNA上的密码子互补配对）。tRNA结构如图所示。 tRNA共有61种，对应61种氨基酸 的密码子（64种密码子中，2个是起 始密码子AUG、GUG，且对应一定的 氨基酸；3个是终止密码子UAA、UGA、 UAG，不对应氨基酸。） Content 2.遗传信息的翻译 （1）概念：在细胞质的核糖体上，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 场所：细胞质的核糖体 模板：mRNA 原料：20种氨基酸 条件：ATP（能量）、酶、tRNA等 碱基配对：mRNA与tRNA的碱基互补配对 产物：具有一定氨基酸顺序的蛋白质（多肽） Content （2）翻译的过程（如图所示） 蛋白质合成示意图 ①起始阶段：利用ATP供能，携带甲硫氨酸的tRNA识别位于核糖体位点1上的mRNA上的起始密码子AUG，mRNA、tRNA与核糖体三者相结合，翻译开始。 Content ②延伸阶段： a.进位：携带着特定氨基酸的tRNA按碱基互补配对原则识别并进入位点2。 b.转肽：下一个氨基酸通过与前一个氨基酸（甲硫氨酸）形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。 c.移位：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，去转运下一个甲硫氨酸，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。 d.以后依次在多肽链上每增加一个氨基酸都需要经过进位、转肽和移位三个步骤，并不断重复这三个步骤，直到读取到mRNA上的终止密码。 ③终止阶段：当读至UGA、UAA、UAG中任一密码子时，多肽链合成终止并脱离核糖体。 ④多肽链从核糖体上脱离后，必须盘曲折叠成一定空间结构后，才形成具有特定功能的蛋白质分子。 说明：一个mRNA分子可以结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。因此，少量mRNA分子就可以迅速合成大量蛋白质。 Content （3）结果：将mRNA中以密码子形式携带的遗传信息传递到蛋白质分子上。 说明：转录和翻译的过程可比喻为发电报，发电报时要把文字（遗传信息）变成电信号（密码子），这相当于转录的过程；当另一边接收到电信号（密码子）时，就会把电信号（密码子）变成具体的文字（蛋白质），这个过程相当于翻译。 3.基因、RNA、蛋白质的关系 Content 【例2】 一条多肽链中有氨基酸１０００个，则作为合成该多肽链模板的 mＲＮＡ分子和用来转录成mＲＮＡ的ＤＮＡ分子分别至少需要碱基 （ ） A.３０００个和３０００个 B.１０００个和２０００个 C.２０００个和４０００个 D.３０００个和６０００个 Ｄ 【解析】此题考查ＤＮＡ控制蛋白质合成的过程。mＲＮＡ上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，所以mＲＮＡ上碱基的数量至少是其控制合成的多肽链中氨基酸个数的３倍。mＲＮＡ是以DNA双链中的一条单链为模板，按照碱基互补配对原则转录形成的，所以ＤＮＡ分子的碱基数量至少是其转录形成的mＲＮＡ碱基数量的２倍，是其指导合成的蛋白质的氨基酸数量的６倍。 Content 1.在蛋白质合成过程中，控制蛋白质合成的基因中的碱基数、mRNA中的碱基数、蛋白质中的氨基酸数之比为 。 2.在例2中，运输氨基酸的tRNA有 个，最多有 种tRNA运输这1000个氨基酸。 2.在翻译过程中，碱基互补配对发生于哪两者之间 ( ) A.氨基酸与转运RNA B.信使RNA与转运RNA C.DNA与信使RNA D.核糖体与信使RNA 61 6∶3∶1 1000 B Content 项目 DNA 复制 转录 翻译 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 核糖体 模板 DNA 的两条链 DNA 的一条链 mRNA 原料 4 种脱氧核苷酸 4 种核糖核苷酸 20 种氨基酸 其他 条件 酶 ( 解旋酶、 DNA 聚合酶等 ) 和 ATP 酶 ( 解旋酶、 RNA 聚合酶等 ) 和 ATP 酶、 ATP 和 tRNA 碱基 配对 类型 A —— T C —— G A —— U T —— A C —— G A —— U C —— G 信息 传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→ 蛋白质 1.转录、翻译与DNA复制有什么关系？ 转录、翻译与DNA复制的关系可用下表表示 Content 项目 DNA 复制 转录 翻译 时间 细胞分裂 间期 生物生长发育的过程中 产物 2 个相同的 DNA RNA （ mRNA 、 tRNA 、 rRNA ） 有一定氨基酸 排列顺序的蛋 白质 特点 边解旋边 复制，半 保留复制 边解旋边转 录， DNA 仍保 留 1 个 mRNA 分子可结合多个核糖体，提高了合成蛋白质的速度 1.转录、翻译与DNA复制有什么关系？ Content 2.利用所学知识尝试构建本学案三维知识体系