高一生物基因指导蛋白质的合成课件

如果2个碱基决定一个氨基酸，4种碱基 最多能编码1_6___种氨基酸。
如果3个碱基决定一个氨基酸，4种碱基 最多能编码6_4___种氨基酸。
你认为一个氨基酸的编码至少需要多少 个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种 氨基酸？ 至少需要3个碱基
科学家通过推测和实验, 最终破解了遗传密码, 得 知确实是mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸.
氨基酸的 排列顺序
6a个碱基
一条链作模板 碱基互补配对
3a个碱基三个碱基决定a个氨基酸
一个氨基酸
（3a对）
B个
6
1/2 B个
：
3
1/6 B个
：
1
转录的过程
DNA RNA
T A C G T G ACC A UG C AC UGG
转录的过程
DNA RNA
T A C G T G ACC A UG C AC UGG
形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
项目 场所 模板 原料 条件 碱基配对
产物 信息传递 发生时间
转录 转录
主要在细胞核 DNA的一条链
20种氨基酸的密码子表
1．有64种密码子，61种能决定氨基酸，3种终止密 码子不决定任何氨基酸。 2．少数氨基酸由一种密码子决定，多数氨基酸由 几种密码子决定。 3．密码子在生物界是通用的。
翻译的过程
1）如何确定氨基酸排列的位置？ 2）氨基酸通过什么方式形成多肽链？
细胞核 A A T C A A T A G
G
转录的过程
按碱基互补配对原则(A-U T-A G-C C-G)进行
DNA
T A C G T G ACC
A
RNA聚合酶
RNA

看看和DNA 的复制相比 有什么相同 的和不同的？
碱基互补配对：G－C、C－G、T－A、A－U
mRNA
2.翻译
①密码子
种类 4 ?种 决定
mRNA：碱基的数量 排列顺序 决定 决定
蛋白质： ?种 氨基酸的数量 排列顺序 种类20 种 讨论：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能 够决定20种不同的氨基酸？ 三个碱基决定一个氨基酸，43=64
细 DNA的一条链 游离的核 mRNA DNA→mRN 转录： 胞 （模板链） A 糖核苷酸 核 翻译：细 游离的 蛋白质 mRNA→Pr mRNA 胞 氨基酸 o
质
★2.转录、翻译、复制的区别 蛋白质种氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的 关系
1、如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该 蛋白质合成的mRNA的碱基数目为 3n ，控
翻译
蛋白质
★3.基因对性状的控制 2.基因、蛋白质和性状的关系
蛋白质 的合成 基因指导________ 性状 基因控制生物体的______
体现 者和______ 承担 者 蛋白质是生命活动的______
基因通过控制蛋白质的合成来 控制生物的性状！
★3.基因对性状的控制 3.基因对性状的控制 （1）直接控制 ：基因还能通过控制 蛋白质的结构而直接控制生物 体的性状 （2）间接控制 :基因通过控制酶的合成 来控制代谢过程，进而控制 生物体的性状
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
2.翻译
③tRNA——“搬运工”
三叶草形 有臂 一端可携带氨基酸
另一端有三个碱基 （反密码子）和密码 子配对
★1.基因指导蛋白质的合成 2.翻译
看看和DNA的 场所： 细胞质（核糖体）复制、转录相 比有什么相同 模板： mRNA 的和不同的？ 原料： 氨基酸

tRNA 识别和转运。
高中生物必修2
遗传信息的种类
1．RNA 的组成和结构[判断]
(1)DNA 和 RNA 中都含有脱氧核糖。
(× )
(2)DNA 和 RNA 共有的碱基是 A、G、C，RNA 特有的
碱基是 U，DNA 特有的碱基是 T。
(√ )
(3)RNA 是由脱氧核苷酸脱水缩合形成的。
(× )
3．若指导蛋白质合成的基因中某一碱基发生改变，其控制 合成的氨基酸是否一定发生改变？为什么？
提示：不一定。因为一种氨基酸可对应一种或多种密码子。
高中生物必修2
4．一个 mRNA 可结合多个核糖体，每个核糖体只合成多 肽链中的一段，还是独立合成一条完整的多肽链？
提示：每个核糖体合成一条完整的多肽链。 5．基因中的碱基数目、mRNA 中的碱基数目和蛋白质中 的氨基酸数目有怎样的关系？ 提示：基因中的碱基数目∶mRNA 中的碱基数目∶蛋白质 中的氨基酸数目＝6∶3∶1。
高中生物必修2
遗传信息的翻译 1．翻译的概念
高中生物必修2
2．密码子和反密码子
(1)属于密码子的是②__ (填序号)，位于[④]_m___R__N__A__(填序号和名 称)上，其实质是决定一个氨基酸的_3_个相邻的碱基。
(2)属于反密码子的是_①_ (填序号)，位于[③]t__R__N__A____(填序号和 名称)上，其实质是与_密__码__子_发生碱基互补配对的_3_个相邻的碱基。
高中生物必修2
3．下图是一小段 DNA 片段，①链是模板链，请写出其 转录生成的 RNA 的碱基序列，并分析 RNA 的碱基序列与 DNA 两条链碱基序列的关系？
提示：(1)
(2)生成的 RNA 的碱基序列与模板链互补，与非模板链 碱基序列基本相同(除 T 和 U 外)。

基因表达的概念
基因表达是指基因指导下的蛋白质合成过程。生物体生命活动中并不是所有的基因都同时 表达，代谢过程中所需要的各种酶和蛋白质的基因以及构成细胞化学成分的各种编码基因， 正常情况下是经常表达的，而与生物发育过程有关的基因则要在特定的时空才表达。
包括转录、翻译过程
转录
翻译
遗传信息的转录
转录： 转录是在细胞核中进行的，是以DNA双链中的一条为模板，合成mRNA的过程。 第一步
基因指导蛋白质的合成
【初步了解】 早在1909年，伽罗德(A· E· Garrod)在《先天性代谢差错》一书中，就描述了黑尿病基因与尿黑酸氧化酶的关系。以红色 面包霉(链孢霉)为材料而开创生化遗传学研究的比德尔(G· W· Beadle)，1941年与塔特姆(E· L· Tatum)一起提出"一个基因 一种酶"的假说，认为基因是通过酶来起作用的。 基因(DNA)主要位于细胞核中。如果酶(化学本质是蛋白质)是在细胞核内合成的，问题倒也简单，由基因直接指导酶的合 成就是了。可事实却并不如此 早在40年代，汉墨林(J· Hammerling)和布拉舍(J· Brachet)就分别发现伞藻和海胆卵细胞在除去细胞核之后，仍然能进行一 段时间的蛋白质合成。这说明细胞质能进行蛋白质合成。1955年李托菲尔德(Littlefield)和1959年麦克奎化(K· McQuillen)分 别用小鼠和大肠杆菌为材料证明细胞质中的核糖体是蛋白质合成的场所。这样，细胞核内的DNA就必须通过一个"信使 "(message)将遗传信息传递到细胞质中去。 1955年，布拉舍用洋葱根尖和变形虫为材料进行实验，他用核糖核酸酶(RNA酶)分解细胞中的核糖核酸(RNA)，蛋白质的 合成就停止。而如果再加入从酵母中抽提的RNA，蛋白质的合成就有一定程度的恢复。同年，戈尔德斯坦(Goldstein)和 普劳特(Plaut)观察到用放射性标记的RNA从细胞核转移到细胞质。因此，人们猜测RNA是DNA与蛋白质合成之间的信使。 1961年，雅可布(F· Jacob)和莫诺(J· Monod)正式提出"信使核糖核酸"(mRNA)的术语和概念。1964年马贝克斯(C· Marbaix)从 兔的网织红细胞中分离出一种分子量较大而寿命很短的RNA，被认为是mRNA。) 实际上，早在1947年，法国科学家布瓦旺(A· Boivin)和旺德雷利(R· Vendrely)就在当年的《实验》杂志上联名发表了一篇论 文，讨论DNA、RNA与蛋白质之间可能的信息传递关系。一位不知名的编辑把这篇论文的中心思想理解为DNA制造了 RNA，再由RNA制造蛋白质。10年以后，1957年9月，克里克提交给实验生物学会一篇题为"论蛋白质合成"的论文，发表 在该学会的论文集(Symposum of the Society for Experimental Biology)第12卷第138页。这篇论文被评价为"遗传学领域最有 启发性、思想最解放的论著之一。"在这篇论文中，克里克正式提出遗传信息流的传递方向是DNA→RNA→蛋白质，后来 被学者们称为"中心法则"。 生物遗传中心法则最早是由Crick于1958年提出的，用以表示生命遗传信息的流动方向或传递规律。由于当时对转录、翻 译、遗传密码、肽链折叠等都还了解不多，在那个时候中心法则带有一定的假设性质。随着生物遗传规律的进一步探索， 中心法则也逐步得到完善和证实。

模拟活动
二、遗传信息的翻译
➢ 多聚核糖体
核糖体移动方向
在细胞质中，翻译是一个快速高效的过 程。通常，一个mRNA分子上可以相继结 合多个核糖体，同时进行多条肽链的合 成（如左图）。
因此，少量的mRNA分子就可以迅速合 成大量的蛋白质。
多聚核糖体上形成的多条肽链相同吗？
二、遗传信息的翻译
归纳小结
➢ 翻译的知识要点
边解旋边转录
一、遗传信息的转录
合作探究
探究一：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的 ？
学生活动一：利用贴图游戏模拟并讲解转录过程
要求:根据老师提供的双链DNA和产物mRNA，找 到相应的模板转录出相同mRNA。
一、遗传信息的转录
归纳小结
（三）转录的知识要点
1.定义：在 细胞核 中，以 DNA的一条链 模板合成 RNA 的过程。
课堂巩固练习
1、判断正误
(1)转录只发生在细胞核内
( ×)
(2)RNA是某些病毒的遗传物质 ( √ )
(3)遗传信息转录的产物只有mRNA ( × )
(4)转录是以DNA的完整的一条链为模板合成RNA的过程 (×) (5)tRNA由三个碱基构成 (× )
(6)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子 ( √ ) (7)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 ( ×)
小组讨论
探究一：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的 ？
（二）复制与转录的比较
场所 模板 原料
酶 产物 碱基配对方式 特点
复制 主要在细胞核 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸 解旋酶 DNA聚合酶 子代DNA
A—T C—G T—A G—C
半保留复制， 边解旋边复制
转录 主要在细胞核 DNA的一条链 四种核糖核苷酸 RNA聚合酶 mRNA、tRNA、rRNA A—U C—G T—A G—C

核糖
脱氧核糖
1. RNA与DNA的区别
二、RNA的结构、分类和功能
1. RNA与DNA的区别
二、RNA的结构、分类和功能
项目
DNA
RNA
名称
结构
基本单位
五碳糖
碱基种类
双螺旋结构
通常呈单链
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A、T、C、G
A、U、C、G
脱氧核糖核酸
核糖核酸
2. RNA的分类和功能：
细胞核
叶绿体
线粒体
一条链
RNA
三、遗传信息的转录
DNA模板链
DNA模板链
游离的核糖核苷酸
DNA模板链
1. 场所：2. 过程：3. 产物：4. 特点：5. 原则：
边解旋边转录
碱基互补配对原则（A-U,T-A; G-C,C-G）
mRNA、tRNA、rRNA
解旋、配对、连接、释放
主要在细胞核，少数在细胞质中的线粒体和叶绿体
细胞核
核糖体
细胞质
DNA(2nm)
核孔0.9nm
1955年，布拉舍实验时：用RNA酶分解洋葱根尖细胞 RNA, 蛋白质合成停了;重新加入RNA后, 又合成蛋白质。
！
实验证据：
猜测：
细胞核
核糖体
细胞质
DNA(2nm)
核孔0.9nm
为什么RNA适于做DNA的信使呢？
1. RNA与DNA的区别
二、RNA的结构、分类和功能
复制
转录
场所
模板
原料
酶
能量
碱基配对
产物
主要是细胞核
主要是细胞核
DNA的两条链
DNA上基因的一条链

一、翻译、密码子、反密码子 (4)密码子的特点
①简并性：绝大多数氨基酸都有 几个密码子 ②通用性：地球上几乎所有的生物都共用一套 密码子
一、翻译、密码子、反密码子
mRNA进入细胞质后，然后与核糖体结合，形成合成 蛋白质的“生产线”。在“生产线”上，起运输作用的是
tRNA .
一、翻译、密码子、反密码子 3、tRNA
当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性可能 并不会改变其对应的氨基酸；当某种氨基酸使用频率较高时， 几种不同的密码子都编码同一种氨基酸，可以保证翻译的速度。
一、翻译、密码子、反密码子
问题2：几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事 实，你能想到什么？
地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，说明当今生 物可能有着共同的起源，或生命在本质上是统一的。
一、翻译、密码子、反密码子 DNA和RNA都含有四种碱基，而在绝大多数生物体内，组
成蛋白质的氨基酸有21种。
思考：几个碱基决定一种氨基酸，才能满足组成蛋 白质的21种氨基酸的需要？
一、翻译、密码子、反密码子
碱基和氨基酸间的对应关系可能 最多编码的氨基酸种类
1个碱基→1个氨基酸
4
2个碱基→1个氨基酸
12
5´
3´
第三步 :甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2 的tRNA上。
二、翻译的过程
12
5´
3´
第4步 :核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的 tRNA离开核糖体，原位点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。
二、翻译的过程
12
苯C丙氨酸 U 亮氨酸
U U 脯氨酸 谷氨酰胺

3.RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则 因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
作为DNA信使的RNA只是RNA的一种：mRNA
RNA的三种类型及功能
信使RNA（ｍRNA）：
遗传信息的传递者
转运RNA（ｔRNA）：
转运功能
核糖体RNA（ｒRNA）：
参与核糖体的合成
转录：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
本节内容：
1、遗传信息的转录 2、遗传信息的翻译
基因指导蛋白质的合成
是
是
有遗传效应的DNA片段 生命活动的主要承担者
主 要 存 在
细胞核
RNA
主 要 存 在
细胞质
RNA如何解读DNA的遗传信息？
RNA的信息如何用于合成蛋白质？
RNA如何解读DNA的遗传信息？
１.RNA与DNA组成结构的不同； 2.RNA的三种类型及其功能； 3.转录的过程。
由此发现mRNA上相邻 的三个碱基决定一种 氨基酸，而这相邻的 连续三个碱基则被称 作密码子。
例如：
密码子 密码子 密码子 密码子 密码子 U U A G A U A U C C UG A A G C U
mRNA 由此我们得出了20种氨基酸的密码子表
同学们仔细观察第65页的密码子表， 找找其中有什么特点？
请自主阅读课本翻译的内容后，填写下表。
翻译
场所
细胞质的核糖体
模板 原料 酶 能量 产物
ｍＲＮＡ
合成蛋白质的 20种氨基酸 多种酶
ATP 氨基酸
DNA
CGT GACCAT GCACT GGT A
遗传信息
mRNA
遗传密码
C G U GA G C A U

组成蛋白质的氨基酸：21种碱基：4种
4种碱基如何决定21种氨基酸呢？
假设：1个碱基决定1种氨基酸，可以决定 种氨基酸； 2个碱基决定1种氨基酸，可以决定 种氨基酸； 3个碱基决定1种氨基酸，可以决定 种氨基酸。
3个碱基决定1种氨基酸！
一条DNA
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
ATP
ATP
DNA-DNA
边解旋边复制、半保留复制
A-T\T-A\G-C\C-G
A-U\T-A\G-C\C-G
基因指导蛋白质的合成
DNAD双链
a链
b链
A
G
G
C
T
A
T
G
mRNA
填一填
T C C G A T A C
21种氨基酸
A-U、U-AC-G、G-C
多种酶
多肽链
RNA→蛋白质
基因指导蛋白质的合成
中心法则图解
① DNA→RNA→蛋白质
③ RNA→DNA→RNA→蛋白质
② RNA→蛋白质
感谢观看 谢谢大家
基因指导蛋白质的合成
基因指导蛋白质的合成
第四章
基因与染色体的关系
遗传因子的发现
基因的本质
基因的表达
材料：将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（ Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的是蛋白。为什么会这样的？
基因可以控制蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。
2.RNA一般是单链，而且比 DNA 短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
基因指导蛋白质的合成
RNA的种类有哪些？
mRNA（信使RNA）