資源簡介

(共42張PPT)
`
4.1
基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
課前導(dǎo)入
基因 → 控制 → 性狀
指導(dǎo)合成
核糖體
DNA：2nm
核孔0.9nm
基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，叫基因的表達(dá)。
Q：DNA主要存在細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的，兩者如何聯(lián)系起來的呢？
蛋白質(zhì)
體現(xiàn)在
①組成元素：
②組成物質(zhì)：
③基本單位：
④結(jié)構(gòu)：
C、H、O、N、P
核糖核苷酸（4種）
腺嘌呤（A）
鳥嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
尿嘧啶（U）
N
核糖
1′
2′
3′
4′
5′
單鏈，比DNA短，能通過核孔
Q：RNA承擔(dān)信使功能的原因？
RNA也是由核苷酸連接而成，也可以儲(chǔ)存遺傳信息。
遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”：U與A配對(duì)。
RNA一般是單鏈而且比DNA短（小），能通過核孔。
1.RNA的組成及結(jié)構(gòu)：
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
磷酸、核糖、含氮堿基
信使RNA（mRNA）
核糖體RNA（rRNA）
轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）
傳遞遺傳信息，翻譯時(shí)的模板
與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體
識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸
Q：DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的呢？
2.RNA的種類及功能：
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
蛋白質(zhì)
rRNA
課堂自習(xí)
結(jié)合教材65頁的文字和圖4-4，思考：
①什么是轉(zhuǎn)錄？
②轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所、具體過程和結(jié)果？
③轉(zhuǎn)錄需要的原料是？
④轉(zhuǎn)錄過程中的模板？
⑤轉(zhuǎn)錄過程中堿基如何配對(duì)？
⑥遺傳信息的流動(dòng)方向？
3.轉(zhuǎn)錄：
①概念：RNA是在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的過程。
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
（1）解旋：在ATP的驅(qū)動(dòng)下，RNA聚合酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。（以mRNA為例）
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
RNA聚合酶
ps：該過程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用！
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
（2）配對(duì)：游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，在RNA聚合酶作用下開始mRNA的合成。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
（3）連接：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
5'
3'
RNA聚合酶形成磷酸二酯鍵
合成方向：子鏈5'端→3'端
特點(diǎn)：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
（4）釋放：新合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)。
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
細(xì)胞質(zhì)
細(xì)胞核
mRNA
3.轉(zhuǎn)錄：
②過程：
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
4種游離的核糖核苷酸
RNA聚合酶
第1步：DNA雙鏈解開，堿基暴露出來。
第2步：游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，在RNA聚合酶作用下開始mRNA的合成。
第3步：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。
第4步：新合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)。
解旋→配對(duì)→連接→釋放
mRNA
tRNA
rRNA
3.轉(zhuǎn)錄：
③產(chǎn)物及條件：
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
（釋放，DNA雙鏈恢復(fù)）
DNA
ATP和RNA聚合酶
（真核）細(xì)胞核、線粒體、葉綠體
4種游離的核糖核苷酸
DNA的一條鏈
堿基互補(bǔ)配對(duì)
生長發(fā)育過程
RNA
DNA→RNA
場(chǎng)所：
能量及酶：
模板：
原料：
原則：
時(shí)間：
遺傳信息流動(dòng)：
mRNA: U A G C
DNA: A T C G
一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（P64）
3.轉(zhuǎn)錄：
④DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別：
DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄
模板
原料
堿基互補(bǔ)配對(duì)
酶
產(chǎn)物
DNA
RNA
DNA的兩條鏈
DNA的一條鏈
4種脫氧核苷酸
4種核糖核苷酸
A-T；G-C
A-U；T-A；G-C
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
轉(zhuǎn)錄補(bǔ)充說明：
A
T
C
G
A
G
C
G
A
G
T
C
T
T
C
G
T
C
A
A
T
C
G
A
T
G
A
C
A
T
C
G
G
C
DNA
U
C
G
C
U
A
G
C
mRNA
mRNA
▲以基因?yàn)閱挝?，作為模板的只是DNA鏈中的基因片段；
▲ DNA兩條鏈中只有一條鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄的模板鏈，哪條鏈?zhǔn)悄０彐湶皇枪潭ú蛔兊摹Ｒ粋€(gè)DNA轉(zhuǎn)錄出的mRNA不完全相同。
基因1
基因2
a鏈
b鏈
課堂自習(xí)
結(jié)合教材66-67頁，思考：
①什么是翻譯？
②mRNA的4種堿基如何對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)的21種氨基酸？
③游離氨基酸是怎樣被運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上？
④翻譯的場(chǎng)所？翻譯的具體過程？
⑤翻譯過程中的條件？
⑥翻譯過程中堿基如何配對(duì)？
⑦遺傳信息的流動(dòng)方向？
1.翻譯：
①概念：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序列的蛋白質(zhì)的過程。
二、遺傳信息的翻譯（P66）
1.翻譯：
②實(shí)質(zhì)：是將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。
二、遺傳信息的翻譯（P66）
？
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白質(zhì)
堿基序列
氨基酸序列
4種堿基
21種氨基酸
翻譯
Q：4種堿基構(gòu)成的mRNA如何決定由21種氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)？
Q：如何讓每位中國人都有唯一的身份證號(hào)？
類推4種堿基如何編排出21種氨基酸
二、遺傳信息的翻譯（P66）
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
3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸
41=4：決定4種氨基酸
42=16：決定16種氨基酸
43=64：氨基酸組合64種
4個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸
44=256：氨基酸組合256種
組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，
至少需要3個(gè)堿基對(duì)應(yīng)1個(gè)氨基酸！
2.密碼子：
①含義：mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸。
每3個(gè)這樣的堿基叫作1個(gè)密碼子。
二、遺傳信息的翻譯（P66）
在科學(xué)家們不斷努力下，終于破譯了全部64密碼子，并編制出密碼子表。
mRNA
5'
3'
密碼子
密碼子
密碼子
纈氨酸
組氨酸
精氨酸
密碼子認(rèn)讀是從mRNA的5'→3'。
相鄰的密碼子無間隔、不重疊。
3個(gè)字母組成一個(gè)單詞
第一個(gè)堿基 第二個(gè)堿基 第三個(gè)堿基
U C A G U 苯丙氨酸 絲氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 絲氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 絲氨酸 終止 終止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 絲氨酸 終止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 組氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 組氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 異亮氨酸 蘇氨酸 天冬酰胺 絲氨酸 U
異亮氨酸 蘇氨酸 天冬酰胺 絲氨酸 C
異亮氨酸 蘇氨酸 賴氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 蘇氨酸 賴氨酸 精氨酸 G
G 纈氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
纈氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
纈氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
纈氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
第1個(gè)堿基 第2個(gè)堿基 第3個(gè)堿基 密碼子
苯丙氨酸 U U U UUU
精氨酸 A G G AGG
第一個(gè)堿基 第二個(gè)堿基 第三個(gè)堿基
U C A G U 苯丙氨酸 絲氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 絲氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 絲氨酸 終止 終止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 絲氨酸 終止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 組氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 組氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 異亮氨酸 蘇氨酸 天冬酰胺 絲氨酸 U
異亮氨酸 蘇氨酸 天冬酰胺 絲氨酸 C
異亮氨酸 蘇氨酸 賴氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 蘇氨酸 賴氨酸 精氨酸 G
G 纈氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
纈氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
纈氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
纈氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
密碼子（共64個(gè)）：
①起始密碼子：2種，AUG、GUG，也編碼氨基酸。
②終止密碼子：3種，UAA和UGA（不編碼氨基酸）、UAG
編碼氨基酸的密碼子 種。
62
I am fine. →我很好。
2.密碼子
②特性：
⑴專一性
1個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)1個(gè)氨基酸。
⑵簡并性
1個(gè)氨基酸對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子
一定程度可防止堿基改變而導(dǎo)致遺傳信息的改變！
⑶通用性
幾乎所有生物共用1套密碼子，說明生物有共同起源。
二、遺傳信息的翻譯（P66）
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白質(zhì)
Q：氨基酸如何識(shí)別密碼子并被轉(zhuǎn)運(yùn)到相應(yīng)位置？
甲硫氨酸
酪氨酸
終止
按照密碼子表將mRNA上的堿基序列翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列。
A
C
U
U
G
A
tRNA
4.轉(zhuǎn)運(yùn)工具： tRNA
二、遺傳信息的翻譯（P66）
比mRNA小，RNA單鏈經(jīng)過折疊形成4環(huán)4臂，環(huán)的部分沒有堿基互補(bǔ)配對(duì)，臂的部分由于堿基互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵。
結(jié)合氨基酸的部位結(jié)
堿基互補(bǔ)配對(duì)
轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，祝大家考試好運(yùn)！
4.轉(zhuǎn)運(yùn)工具： tRNA
二、遺傳信息的翻譯（P66）
賴基酸
反密碼子
A
A
G
反密碼子：
①含義：與mRNA中密碼子互補(bǔ)配對(duì)的tRNA上的3個(gè)堿基。
②特點(diǎn)：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸；1種氨基酸可由1或多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。
③種類：62種（終止密碼子沒有對(duì)應(yīng)的反密碼子）。
Q：翻譯的是mRNA上的密碼子還是tRNA 上的反密碼子？
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA ，通過與mRNA上的密碼子AUG（起始密碼子）互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1。
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2 。
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
甲硫氨酸通過與組氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上。
二、遺傳信息的翻譯（P66）
肽鍵
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
核糖體讀取下一個(gè)密碼子，原來位點(diǎn)1的tRNA離開，原來占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，重復(fù)步驟2、3、4，直至核糖體讀取到mRNA的終止密碼子，翻譯終止。
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
組氨酸
色氨酸
X X X
甲硫氨酸
XXX
二、遺傳信息的翻譯（P66）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
組氨酸
色氨酸
XXXX
二、遺傳信息的翻譯（P66）
肽鏈合成后，從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，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（有活性）。
1.翻譯：
④產(chǎn)物和條件：
二、遺傳信息的翻譯（P66）
mRNA
堿基互補(bǔ)配對(duì)
細(xì)胞質(zhì)的核糖體
mRNA
mRNA→蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)
21種游離氨基酸
tRNA
多肽鏈→蛋白質(zhì)
場(chǎng)所：
原則：
模板：
原料：
產(chǎn)物：
能量和酶：
遺傳信息流動(dòng)：
轉(zhuǎn)運(yùn)工具：
ATP和酶
tRNA: U A G C
mRNA: A U C G
1.翻譯：
⑤特點(diǎn)：高效性、多聚核糖體
⑥合成方向：肽鏈短→肽鏈長
二、遺傳信息的翻譯（P66）
數(shù)量關(guān)系：一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條相同肽鏈的合成。
意義：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。
真核生物：先轉(zhuǎn)錄，后翻譯
原核生物：邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯
原核生物沒有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯可發(fā)生在同一空間內(nèi)，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。
能量：線粒體提供
能量：細(xì)胞質(zhì)提供
拓展
一
DNA復(fù)制
轉(zhuǎn)錄
翻譯
蛋白質(zhì)
時(shí)間
場(chǎng)所
模板
原料
條件
原則
特點(diǎn)
產(chǎn)物
信息傳遞
細(xì)胞分裂間期
主要是細(xì)胞核
DNA的兩條鏈
4種脫氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
A-T、G-C
半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制
2個(gè)子代DNA分子
生長發(fā)育過程
主要是細(xì)胞核
基因的一條鏈
4種核糖核苷酸
RNA聚合酶等
邊解旋邊轉(zhuǎn)錄
RNA
生長發(fā)育過程
細(xì)胞質(zhì)的核糖體
mRNA
21種氨基酸
tRNA、酶等
多聚核糖體
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白質(zhì)
A-U、T-A、G-C
A-U、G-C
真核細(xì)胞中DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較：
A—C—U—G—G—A—U—C —U
蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸
mRNA
轉(zhuǎn)錄
翻譯
肽鏈
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽鍵 肽鍵
基因中的堿基數(shù)(雙鏈) : mRNA中的堿基數(shù) : 蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)=_____________________________________________________
6 : 3 : 1
基因中堿基數(shù)目、mRNA與蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的關(guān)系：
模板鏈
拓展
二
三、中心法則（P69）
轉(zhuǎn) 錄
翻 譯
DNA
RNA
蛋白質(zhì)
轉(zhuǎn)錄
翻譯
復(fù)制
DNA
RNA
蛋白質(zhì)
轉(zhuǎn)錄
翻譯
復(fù)制
逆轉(zhuǎn)錄
復(fù)制
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。
完善（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）：

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