高中生物第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成备课ppt课件

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美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
讨论：利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？
提示：一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
基因如何指导蛋白质的合成我们知道，基因是有遗传效应的DNA片段。DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质是在细胞质中合成的。 那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中的呢当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？
几乎所有生物共用同一套密码子的基本事实，给我们什么启示？
第一节基因指导蛋白质的合成
大量的科学实验表明，信息的传递不是由DNA直接传递给蛋白质的，而是在细胞核中先把DNA的遗传信息传递给RNA，然后RNA进入细胞质中，在蛋白质合成中起模板作用。我们把这种RNA形象地叫做信使RNA，简写为mRNA。
RNA是什么物质？为什么 RNA适合作DNA的信使呢？
★RNA是由核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
信使 RNA(mRNA)
核糖体 RNA(rRNA)
转运 RNA(tRNA)
将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋白质合成的模板。
氨基酸的运载工具。（一种转运RNA只能识别和转运一种氨基酸。
酶： 解旋酶、RNA聚合酶
这样：DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
转录与DNA分子复制的区别
有丝分裂间期和减数第一次分裂间期
主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体
边解旋边复制，半保留复制
复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代
传递遗传信息，为翻译做准备
模板、原料、ATP、酶
信使RNA通过核孔进入细胞质后，游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质过程，这一过程叫做翻译。
思考：碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
组成蛋白质的氨基酸： 信使RNA的碱基：
4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种，即      
如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定___种，即  
如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种，即
3个碱基决定1个氨基酸，这种方式能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要
上述推测只是破解遗传密码过程的一步。后来，科学家又通过一步步的推测与实验，最终破解了遗传密码，得知mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子，科学家将64个密码子编制成了密码子表（表4-1）
密码子∶mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
AUG，这是起始密码；UAG、UAA、AGA为终止密码
1. 从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
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？
遗传密码的特性：
（1）遗传密码共64个，能决定氨基酸的遗传密码只有61个。有3个终止密码子，没有对应的氨基酸。（2）一个密码子决定一个特定的氨基酸。（3）简并性∶色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码。多数氨基酸有二个以上的密码子。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。（4）通用性∶地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”-核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。有了“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。游离在细胞质中的氨基酸，是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ 将氨基酸运送到“生产线”上去的“搬运工”，是另一种RNA———tRNA。tRNA的种类很多，但是，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA比mRNA小得多，分子结构也很特别：RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA 上的密码子互补配对，叫作反密码子。
第1步∶mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对∶进入位点1。
第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
注意：①核糖体沿着mRNA移动。②核糖体有2个tRNA结合位点
第3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。
第4步∶核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。原占据位点1的tRNA离开核糖体，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。
就这样，随着核糖体的移动tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。
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（如图），因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系
①数量关系∶一个mRNA可同时结合多个核糖体。②目的意义∶少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。③方向∶ 从左向右（见上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。④结果合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。提醒图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。
三、中心法则
从信息传递的角度来看，基因指导蛋白质合成的过程，就是遗传信息从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的过程。在蛋白质的合成过程完全弄清楚之前，科学家克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律，并于1957年提出了中心法则（central dgma）遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充：少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA（图4-8）。在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。
遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子的区分
基因中脱氧核苷酸的排列顺序（RNA病毒除外）
决定蛋白质中氨基酸序列的间接模板
决定蛋白质中氨基酸序列的直接模板
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基
tRNA一端与密码子对应的三个相邻碱基
① 信使（mRN A），将基因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的； RNA ② 转运RNA（tRNA），三叶草结构，识别遗传密码和运载特定的氨基（单链） ③ 核糖体RNA（rRNA），是核糖体中的RNA。
转录、翻译与DNA复制的比较
1.一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链 模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要 有碱基多少个？（ ） A.300；600 B.900；1800 C.900；900 D.600；900
2.DNA分子的基本功能是遗传信息的（ ） A．贮存和表达　　 B．传递和表达 C．贮存和传递　　 D．转录和翻译
3.DNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是（ ） A．DNA，RNA，蛋白质　　 B．DNA，RNA和氨基酸 C．RNA，DNA和核糖　　　 D．RNA，DNA和蛋白质
4.某信使RNA中有碱基40个，其中C+U为15个，那么转录 此RNA的DNA中G+A为（ ） A．15　　 B．25　　 C．30　　 D．40