資源簡介

(共37張PPT)
第1節
基因指導蛋白質的合成
第四章 基因的表達
新課導入
你知道抗蟲棉是怎么培育的嗎？
將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因（Bt抗蟲蛋白基因）轉入普通棉花，培育出會產生Bt抗蟲蛋白抗蟲棉花植株。
基因可以控制蛋白質的合成，這個過程就是基因的表達(基因指導蛋白質的合成)。
一、遺傳信息的翻譯
mRNA合成以后，通過核孔進入細胞質中。游離在細胞質中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質。
？
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白質
堿 基 序 列
氨基酸序列
堿基
氨基酸
4種
21種
翻譯
難題一
1
翻譯的概念：
一、遺傳信息的翻譯
mRNA的堿基與氨基酸之間的對應關系？
4種
21種

1個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；
2個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；
3個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸，
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
4
64
16
第三種方式能滿足組成蛋白質的21種氨基酸的需要
一、遺傳信息的翻譯
(1)定義：
mRNA上
(2)位置：
mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基
(3)識別：
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
密碼子
密碼子
密碼子
密碼子認讀是從mRNA的5'→3',相鄰的密碼子無間隔、不重疊
2
密碼子
后來科學家又通過推測和實驗，證明了確實是mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，最終破解了64個遺傳密碼子。
一、遺傳信息的翻譯
脯氨酸
例:CCG
第1個字母 第2個字母 第3個字母 密碼子
苯丙氨酸 U U U UUU
？
精氨酸 A G G AGG
21種氨基酸的密碼子表
一、遺傳信息的翻譯
① 2個起始密碼子
共64種
UAA、UAG、UGA（硒代半胱氨酸）
原核生物：AUG GUG（甲硫氨酸，若為非起始密碼子——纈氨酸）
真核生物：AUG（甲硫氨酸）
（4）密碼子種類：
② 3個終止密碼子
一種密碼子決定____種氨基酸，
一種氨基酸由_________密碼子決定
1或幾種
1
一、遺傳信息的翻譯
任務一：分析密碼子的特點
1．從教材P67的密碼子表中可以看出，一種氨基酸可能有幾個密碼子，你認為密碼子的簡并對生物體的生存發展有什么意義？
G
C
G
A
U
U
G
A
U
C
G
A
C
G
A
正常mRNA
G
C
G
A
U
C
G
A
C
C
G
A
C
G
A
錯誤mRNA
天冬氨酸
天冬氨酸
精氨酸
精氨酸
密碼子的簡并性
①增強密碼子的容錯性。當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的氨基酸；
②保證翻譯的速度。當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。
一、遺傳信息的翻譯
任務一：分析密碼子的特點
說明所有生物可能有共同的起源或生命在本質上是統一的。
密碼的通用性
2.地球上幾乎所有的生物體都共用同一個密碼子表。
根據這一事實，你能想到什么？
一、遺傳信息的翻譯
一種密碼子決定一種氨基酸
② 簡并性
地球上幾乎所有的生物都共用同一套密碼子。
③通用性
① 專一性
（5）密碼子的特點：
一種氨基酸可由一種或多種密碼子決定
①增強密碼子的容錯性
②保證翻譯的速度
一、遺傳信息的翻譯
游離在細胞質中的氨基酸,是怎樣被運送到合成蛋白質的“生產線”上的呢
A
C
G
U
G
A
U
U
A
異亮氨酸
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
一、遺傳信息的翻譯
3
tRNA與反密碼子
3'
5'
堿基配對
RNA鏈經過折疊，形成三葉草形。
識別并轉運氨基酸
（1）tRNA形態：
（4）反密碼子：
密碼子
A
U
C
反密碼子
U
G
A
位于tRNA上，其實質是與密碼子發生堿基互補配對的3個相鄰的堿基。
（2）功能：
問：若密碼子為UAA，則對應的反密碼子是？
終止密碼子
結合氨基酸的部位
（3）功能特點：
1種tRNA只能識別并轉運1種氨基酸
一種氨基酸可以由多種tRNA轉運
一、遺傳信息的翻譯
一、遺傳信息的翻譯
起始密碼子
起始：mRNA進入細胞質，與核糖體結合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補配對進入位點1。
第一步：
核糖體移動方向
E
1
2
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
甲
核糖體
4
翻譯過程
一、遺傳信息的翻譯
E
1
2
甲
運輸：攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方法進入位點2。
脫水縮合：通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉移到位點2的tRNA上。
組
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
第二步：
第三步：
4
翻譯過程
一、遺傳信息的翻譯
E
1
2
延伸：核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，原占位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續肽鏈的合成。
精
色
半
半
甲
組
5’
3’
5’
3’
5’
3’
脯
5’
3’
5’
3’
5’
3’
核糖體移動方向
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
第四步：
4
翻譯過程
一、遺傳信息的翻譯
脫離：肽鏈合成后，從核糖體上脫離，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子。
終止：直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。
第六步：
4
翻譯過程
第五步：
一、遺傳信息的翻譯
正在合成的肽鏈
核糖體
mRNA
（1）如何快速高效地進行翻譯呢？
1.概念：一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成。
多聚核糖體現象
5
多聚核糖體
（2）意義是？
2.意義：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質
（3）翻譯的方向？
（即核糖體移動的方向）
由肽鏈_____→肽鏈_____的方向進行
短
長
一、遺傳信息的翻譯
（5）翻譯能夠精確進行的原因是什么？
（6）翻譯合成的肽鏈就具有相應的生物學功能嗎？
不具有，還需要加工。
①mRNA為翻譯提供了精確的模板；
②通過mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子的堿基互補配對，保證了翻譯能夠準確地進行。
（4）多條肽鏈的氨基酸序列是否相同？
相同，因為其模板相同。
5
多聚核糖體
正在合成的肽鏈
核糖體
mRNA
一、遺傳信息的翻譯（總結）
1.概念：
2.場所：
3.條件：
4.產物：
5.遺傳信息傳遞方向：
6.特點：
a.模板：
b.原料：
c.轉運工具：
d.能量：
e.堿基互補配對：
以mRNA為模板，合成有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。
細胞質的核糖體
mRNA
21種氨基酸
tRNA
ATP
具有特定氨基酸順序的蛋白質
RNA→蛋白質
G－C、C－G、U－A、A－U
a、翻譯結束后，mRNA分解成單個核苷酸。
mRNA-tRNA
一、遺傳信息的翻譯
項目 復制 轉錄 翻譯
場所
條件 模板
原料
能量
酶
產物
原則
細胞核（主要場所）
細胞核（主要場所）
核糖體
DNA的兩條鏈
DNA的一條鏈
mRNA
4種游離的脫氧核苷酸
4種游離的核糖核苷酸
21種游離的氨基酸
ATP
ATP
ATP
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
DNA
RNA
多肽
堿基互補配對
A-T T-A G-C C-G
堿基互補配對
A-U T-A G-C C-G
堿基互補配對
A-U U-A G-C C-G
特定的酶
5
列表比較DNA復制、轉錄和翻譯
一、遺傳信息的翻譯
A—C—T—G—G—A—T—C —T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
基因表達的過程中，DNA的堿基數、mRNA的堿基數、蛋白質中氨基酸數三者之間有何數量關系？
A—C—U—G—G—A—U—C —U
UGA CCU AGA
蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸
轉錄
翻譯
ACU GGA UCU
DNA
1
3
6
mRNA
蛋白質
6
基因表達的相關計算
一、遺傳信息的翻譯
G C A
C G T
G C A
模板鏈
丙氨酸
DNA
（基因片段）
mRNA
氨基酸
DNA
堿基數目
mRNA
堿基數目
氨基酸
數目
：
：
：
：
6
3
1
DNA的堿基數：mRNA的堿基數：蛋白質中氨基酸數＝6n:3n:n=6:3:1
說明：因為DNA中有的片段無遺傳效應，不能轉錄出mRNA;轉錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應氨基酸，所以實際上基因（DNA）上所含有的堿基數要大于6n,或氨基酸數目小于n。因此一般題目中帶有“至少”或“最多”字樣。
一、遺傳信息的翻譯
1.一條多肽鏈上有氨基酸300個，則作為合成該多肽鏈模板的mRNA分子和轉錄mRNA的DNA分子至少要有堿基多少個？
A.300；600 B.900；1800
C.900；900 D.600；900
一、遺傳信息的翻譯
2．(2023·福建福州期中)一段原核生物的mRNA上有60個堿基，其中U和G有32個，轉錄出該mRNA的一段DNA中的C和A的個數以及翻譯合成一條多肽鏈時最多脫去的水分子數分別是(　　)
A．60，19　　　　　　　 B．60，20
C．32，19 D．28，20
√
二、中心法則
DNA聚合酶
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
RNA聚合酶
核糖體
DNA
mRNA
多肽鏈
復制
轉錄
翻譯
你能根據DNA復制和基因指導蛋白質合成的過程畫一張流程圖，表示遺傳信息的傳遞方向嗎？
二、中心法則
復制 轉錄 翻譯
信息流動方向
1957年，克里克提出中心法則
DNA
RNA
蛋白質
轉錄
翻譯
復制
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白質
根據DNA復制、基因指導蛋白質的合成過程，畫出遺傳信息的傳遞方向示意圖。
弗朗西斯·克里克
思考：中心法則對所有生物均能適用嗎？
二、中心法則
1965年，科學家在RNA病毒里發現了一種RNA復制酶，像DNA復制酶能對DNA進行復制一樣，RNA復制酶能對RNA進行復制。
RNA復制酶
RNA
RNA
資料1
二、中心法則
資料2
RNA
逆轉錄酶
艾滋病病毒
1970年，科學家在致癌的RNA病毒中發現逆轉錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。
DNA
二、中心法則
復制
DNA
逆轉錄
轉錄
復制
RNA
翻譯
蛋白質
1.完整的中心法則圖示
2.內容及意義：
表示遺傳信息傳遞的法則
遺傳信息可以從_______流向_______，即______________；也可以從_____流向______，進而流向_________，即_________________________，可見
生命是______、______和_______的統一體
物質
能量
信息
DNA
DNA
DNA的復制
DNA
蛋白質
遺傳信息的轉錄和翻譯
RNA
二、中心法則
復制
DNA
逆轉錄
轉錄
復制
RNA
翻譯
蛋白質
1.是否所有生物均能發生中心法則的所有過程？
2.RNA生物（病毒）的遺傳信息是怎樣傳遞？
二、中心法則
生物種類 遺傳信息的傳遞過程
以DNA作為遺傳物質的生物 原核生物
真核生物 DNA病毒 以RNA作為遺傳物質的生物 一般RNA病毒 （煙草花葉病毒、SARS）
逆轉錄病毒 (HIV)
翻譯
蛋白質
復制
DNA
轉錄
RNA
復制
RNA
蛋白質
翻譯
蛋白質
翻譯
轉錄
DNA
RNA
逆轉錄
RNA
復制
3.各種生物的遺傳信息傳遞過程
二、中心法則
（1）能分裂的細胞(分生區)及DNA病毒(噬菌體等)遺傳信息的傳遞
（2）高度分化的細胞（洋蔥表皮細胞）
請寫出以下生物的遺傳信息的傳遞過程：
二、中心法則
中心法則的所有過程并不適用于所有生物，但所有生物均能發生一部分過程。
DNA合成過程既包括DNA復制過程，也包括在逆轉錄酶作用下以RNA為模板合成DNA的過程。
中心法則的5條信息傳遞途徑都遵循堿基互補配對原則，但配對的堿基有差別。　
4.中心法則的3點提醒
二、中心法則
模板 產物 原料 堿基互補
DNA復制
轉錄
翻譯
RNA復制
逆轉錄
DNA
DNA
RNA
RNA
mRNA
脫氧核苷酸
核糖核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
脫氧核苷酸
DNA
DNA
RNA
RNA
多肽
A-T T-A G-C C-G
A-U T-A G-C C-G
A-U U-A G-C C-G
A-T U-A G-C C-G
A-U U-A G-C C-G
5.與遺傳信息流動有關的幾個過程比較：
場所：核糖體
產物：多肽
模板：mRNA
原料：氨基酸
酶和能量：相關酶及ATP
tRNA
條件
翻 譯
轉 錄
場所：主要在細胞核
產物：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
DNA
mRNA
蛋白質
基因指導蛋白質的合成

展開更多......

收起↑