基因指导蛋白质的合成-第2课时-课件-2021-2022学年高一下学期生物人教版(2019)必修.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,第,4,章 基因的表达第,1,节 基因指导蛋白质的合成,第,2,、,3,课时,学习目标,核心素养,1概述遗传信息翻译的过程和特点。,2,说明密码子、反密码子和遗传信息之间的关系。(重点),3,概述中心法则的内容,1通过图示和列表比较转录和翻译的异同。,2,从存在位置、作用等方面，探讨密码子、反密码子和遗传信息之间的关系，构建知识脉络,三、遗传信息的翻译,1,、翻译的概念：,游离在细胞质中的各种氨基酸，以,mRNA,为模板,合成,具有一定氨基酸顺序的蛋白质,的过程，称为遗传信息的翻译。,？,U,U,A,G,A,U,A,UC,mRNA,蛋白质,碱 基 序 列,氨基酸序列,碱基,氨基酸,4,种,20,种,翻译,翻译的实质是将,mRNA,的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。,三、遗传信息的翻译,阅读课本,P66-68,页，然后思考回答下列问题：,什么是遗传密码、,密码子,？,tRNA,有什么特点？,密码子与反密码子的对应关系是什么？,翻译的场所、模板、原料和产物？,试描述翻译的过程？,2.,相关概念,（）遗传密码,遗传学上把,mRNA,中决定氨基酸的不同碱基排列顺序叫遗传密码。,（）密码子：,遗传学上把,信使,RNA,（,mRNA,）上,决定一个,氨基酸,的,3,个相邻,的碱基叫做一个,密码子。,mRNA,G,UC,A,G,G,U,C,A,5,3,遗传密码,密码子,密码子,密码子,缬氨酸,组氨酸,精氨酸,决定,决定,决定,密码子的阅读方向？,密码子的有间隔/有重叠吗？,mRNA,的碱基与氨基酸之间的对应关系？,1.,如果,1,个碱基决定,1,个氨基酸,，,4,种碱基能决定多少种氨基酸？,2.,如果,2,个碱基编码一个氨基酸,，最多能编码多少种氨基酸？,3.,如果,3,个碱基编码一个氨基酸,，最多能编码多少种氨基酸？,4,1,=4,种,4,2,=16,种,4,3,=64,种,后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是,mRNA,上三个相邻的碱基决定一个氨基酸,，,最终破解了,64,个遗传密码子。P70,页生物科学史话,1961,年，克里克以T,4,噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。为什么会产生这样的结果？,克里克T,4,噬菌体实验,克里克是第一个用实验证明遗传密码中,3,个碱基编码,1,个氨基酸的科学家。但是无法说明由,3,个碱基排列成的,1,个密码子对应的究竟是哪一个氨基酸。,科学史话,1961年,8,月,，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。,Tyr,Ser,Phe,Cys,Tyr,Ser,Phe,Cys,各管加入多聚,尿嘧啶核苷酸,Tyr,利用这个实验系统，破译了第一个遗传密码,UUU(,苯丙氨酸,),。,科学史话,蛋白质体外合成实验,密码子表及密码子的特点,密码子有多少种？,编码氨基酸的密码子有多少种？,终止密码子有几种？,亮氨酸和色氨酸对应的密码子各有多少种？,真核生物的起始密码子是哪一个？,密码子的特点？,如何阅读密码子表？,第一个碱基,第二个碱基,第三个碱基,U,C,A,G,U,苯丙氨酸,苯丙氨酸,亮氨酸,亮氨酸,丝氨酸,丝氨酸,丝氨酸,丝氨酸,酪氨酸,酪氨酸,终止,终止,半胱氨酸,半胱氨酸,终止、硒代半胱氨酸,色氨酸,U,C,A,G,C,亮氨酸,亮氨酸,亮氨酸,亮氨酸,脯氨酸,脯氨酸,脯氨酸,脯氨酸,组氨酸,组氨酸,谷氨酰胺,谷氨酰胺,精氨酸,精氨酸,精氨酸,精氨酸,U,C,A,G,A,异亮氨酸,异亮氨酸,异亮氨酸,甲硫氨酸,(,起始,),苏氨酸,苏氨酸,苏氨酸,苏氨酸,天冬酰胺,天冬酰胺,赖氨酸,赖氨酸,丝氨酸,丝氨酸,精氨酸,精氨酸,U,C,A,G,G,缬氨酸,缬氨酸,缬氨酸,缬氨酸、甲硫氨酸,(,起始,),丙氨酸,丙氨酸,丙氨酸,丙氨酸,天冬氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,谷氨酸,甘氨酸,甘氨酸,甘氨酸,甘氨酸,U,C,A,G,注,:,在正常情况下，,UGA,是终止密码子但在特殊情况下，,UGA,可以编码硒代半胱氨酸。,在原核生物中，,GUG,也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。,第一个,碱基,第二个碱基,第三个,碱基,U,C,A,G,U,苯丙氨酸,苯丙氨酸,亮氨酸,亮氨酸,丝氨酸,丝氨酸,丝氨酸,丝氨酸,酪氨酸,酪氨酸,终止,终止,半胱氨酸,半胱氨酸,终止、硒代半胱氨酸,色氨酸,U,C,A,G,C,亮氨酸,亮氨酸,亮氨酸,亮氨酸,脯氨酸,脯氨酸,脯氨酸,脯氨酸,组氨酸,组氨酸,谷氨酸,谷氨酸,精氨酸,精氨酸,精氨酸,精氨酸,U,C,A,G,A,异亮氨酸,异亮氨酸,异亮氨酸,甲硫氨酸（起始）,苏氨酸,苏氨酸,苏氨酸,苏氨酸,天冬氨酸,天冬氨酸,赖氨酸,赖氨酸,丝氨酸,丝氨酸,精氨酸,精氨酸,U,C,A,G,G,缬氨酸,缬氨酸,缬氨酸,缬氨酸、甲硫氨酸（起始,）,丙氨酸,丙氨酸,丙氨酸,丙氨酸,天冬氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,谷氨酸,甘氨酸,甘氨酸,甘氨酸,甘氨酸,U,C,A,G,21,种氨基酸的密码子表,21,种氨基酸的密码子表,注：,在正常情况下，,UGA,是终止密码子，但在特殊情况下，,UGA,可经编码硒代半胱氨酸。,在原核生物中，,GUG,也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。,3.1,密码子表,总结,共有,64,种,密码子,61,或,62,种,密码子决定,21,种氨基酸：,一个密码子决定一个特定的氨基酸；有的氨基酸可能有一个以上的密码子起始密码子,2,种,(AUG,甲硫氨酸,;GUG,缬氨酸、,甲硫氨酸,),。,终止密码子,3,种,(UAA;UAG;UGA,硒代半胱氨酸,),3.2,分析密码子的特点,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？,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？,3.,一种密码子只决定一种氨基酸；,通用性,一种氨基酸可对应一种或多种密码,子,专一性,:,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？,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？,分析密码子的特点,（,1,）增强密码子的容错性。,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；,说明当今生物可能有着共同的起源，或生物在本质上是统一的。,（,2,）密码子的使用频率。,当某种氨基酸使用频率高时，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。,mRNA,5,3,G,U,G,G,A,A,C,C,U,第一个碱基,第二个碱基,第三个碱基,U,C,A,G,U,苯丙氨酸,苯丙氨酸,亮氨酸,亮氨酸,丝氨酸,丝氨酸,丝氨酸,丝氨酸,酪氨酸,酪氨酸,终止,终止,半胱氨酸,半胱氨酸,终止、硒代半胱氨酸,色氨酸,U,C,A,G,C,亮氨酸,亮氨酸,亮氨酸,亮氨酸,脯氨酸,脯氨酸,脯氨酸,脯氨酸,组氨酸,组氨酸,谷氨酰胺,谷氨酰胺,精氨酸,精氨酸,精氨酸,精氨酸,U,C,A,G,A,异亮氨酸,异亮氨酸,异亮氨酸,甲硫氨酸,(,起始,),苏氨酸,苏氨酸,苏氨酸,苏氨酸,天冬酰胺,天冬酰胺,赖氨酸,赖氨酸,丝氨酸,丝氨酸,精氨酸,精氨酸,U,C,A,G,G,缬氨酸,缬氨酸,缬氨酸,缬氨酸、甲硫氨酸,(,起始,),丙氨酸,丙氨酸,丙氨酸,丙氨酸,天冬氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,谷氨酸,甘氨酸,甘氨酸,甘氨酸,甘氨酸,U,C,A,G,密码子,密码子,密码子,决定,缬氨酸,决定,组氨酸,决定,精氨酸,翻译从,mRNA,的,5,3,翻译具有,方向性,翻译通常是从,mRNA,上的,起始密码子,开始到,终止密码子,结束,A,U,A,G,A,U,A,U,C,mRNA,蛋白质,氨基酸如何识别密码子并被转运到相应位置？,甲硫氨酸,酪氨酸,终止,按照密码子表将,mRNA,上的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列,A,C,U,U,G,A,转运,RNA(tRNA),“工人”的任务：,“工人”必须要能解决这一难题,4.,翻译,+,“搬运工”,tRNA,1.tRNA,呈,_,；,2.,一端为携带,_,的部位；,3.,另一端有,3,个碱基。,三叶草形,氨基酸,每个,tRNA,上的这,3,个碱基可以与,mRNA,上的密码子互补配对，称,反密码子,。,判断,一个,tRNA,只有三个碱基。,（）,RNA,通常都是单链，因此不存在碱基对（,）,一个,tRNA,分子只有一个反密码子,（）,因为,tRNA,只有一个,3-,端和,5-,端，所以即使,tRNA,有部分片段互补配对形成碱基对，,tRNA,依然是单链构成的 （）,4,、,tRNA“,搬运工”,tRNA,是单链的还是双链的？,tRNA,中有双链区域,/,碱基互补配对,/,氢键？,tRNA,的反密码子的阅读方向？,反密码子种类？,tRNA,的种类？,tRNA,的专一性？,如何判断,tRNA,的方向？,5.,读出,mRNA,上的信息，还需要哪些条件才能合成蛋白质呢？,场所：,条件：,模板：,原料：,能量：,多种酶：,转运工具：,原则：,结果,5.,读出,mRNA,上的信息，还需要哪些条件才能合成蛋白质呢？,场所：,条件：,模板：,原料：,能量：,多种酶,转运工具：,tRNA,原则：,结果：,多肽链（,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。,）,RNA:A U C G,RNA:U A G C,6.,翻译的过程,第,1,步：,mRNA,进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸,(Met),的,tRNA,，通过与密码子,AUG,互补配对，进入第一个位置。,6.,翻译的过程,第,2,步,:,携带异亮氨酸,(Ile),的,tRNA,以同样方式进入第二位置。,6.,翻译的过程,第,2,步,:,携带异亮氨酸,(Ile),的,tRNA,以同样方式进入第二位置。,6.,翻译的过程,第,3,步,:,甲硫氨酸通过与异亮氨酸形成肽键而转移到占据第二位置的,tRNA,上。,6.,翻译的过程,第,4,步,:,核糖体,沿,mRNA,移动,，,核糖体读取下一个密码子，原来占据第一位置的,tRNA,离开核糖体，占据第二位置的,tRNA,进入第一位置。,6.,翻译的过程,第,4,步,:,一个新的携带甘氨酸,(Gly),的,tRNA,进入第二位置，继续肽链的合成。,6.,翻译的过程,重复步骤,2,、,3,、,4,，直至核糖体读取到,mRNA,上终止密码子时，释放因子进入该位置，多肽链合成停止并释放。,核糖体沿着,mRNA,移动,-5,至,3,端,思考,(1),翻译时，蛋白质的合成通常是从,mRNA,的哪里开始，到哪里结束？,从起始密码子开始，到终止密码子,(2),翻译时，核糖体的移动方向如何？,从,mRNA,的,5,端向,3,端移动。,(3),翻译时，携带氨基酸的,tRNA,都与核糖体上同一个,tRNA,结合位点结合吗？,不是，与起始密码子对应的,tRNA,结合在核糖体上的一个,tRNA,结合位点上，后续的,tRNA,结合在另外一个位点上。,(4),携带肽链的,tRNA,会先后占据核糖体上的几个,tRNA,结合位点？,2,个。,你有没有注意到转录的方向性？,tRNA,的,_ _,往,_ _,识别，,tRNA,与,mRNA,也是,反向连接,的；,3-,端,5-,端,A,C,G,U,G,U,U,U,A,mRNA,C,A,U,甲硫氨酸,3,5,5,3,5,3,5,3,A,A,C,G,A,U,缬氨酸,异亮氨酸,7.,多聚核糖体,（,1,）数量关系：,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。,（,2,）意义：,少量的,mRNA,分子就可以迅速合成大量的蛋白质3,）产物之间的关系,多个核糖体各自合成各自的链，产物是多条肽链，不是一条；,由于模板是同一段,mRNA,，所以图示多个核糖体合成的肽链是相同的,在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。,现学现练：由下图判断翻译的方向,8.,真核细胞和原核细胞翻译的区别,真核生物：核基因先转录后翻译,原核生物：可以边转录边翻译,为什么会是这样呢？,DNA,聚合酶,解旋酶,DNA,聚合酶,RNA,聚合酶,RNA,聚合酶,核糖体,DNA,mRNA,多肽链,DNA,复制,转录,翻译,场所,模板,原料,产物,遗传信息传递方向,DNA,复制：,DNA DNA,转录：,DNA RNA,翻译：,RNA Pro,游离的脱,氧核苷酸,游离的核,糖核苷酸,游离的,氨基酸,DNA,mRNA,蛋白质,DNADNA,DNAmRNA,亲代,DNA,的每一条链,DNA,的一条链（模板链）,mRNA,细胞核,细胞核,细胞质,mRNAPro,转录、翻译与,DNA,复制的比较,请根据,DNA,的复制,和,基因的表达,，绘制流程图，表示,遗传信息的传递方向,。,小任务,1,转录,DNA,RNA,翻译,蛋白质,复制,克里克：中心法则,（预见了遗传信息传递的一般规律）,大胆猜想,生物界是否还有其它的遗传信息传递途径呢？,三、中心法则,小任务,2,阅读以下,资料，对中心法则进行补充,1.,在,RNA,病毒,中发现了,RNA,复制酶,，能对,RNA,进行复制。,2.,在,RNA,病毒,中发现,逆转录酶,，能以,RNA,为模板合成,DNA,。,转录,DNA,RNA,翻译,蛋白质,复制,逆转录,复制,蓝色的线表示少数生物的遗传信息流向,四、中心法则,1.1957,年克里克提出中心法则,2.,内容：,表示遗传信息传递的法则,复制,四、中心法则,遗传信息可以从,_,流向,_,，即,_,；也可以从,_,流向,_,，进而流向,_,，即,_,；,少数生物（如一些,RNA,病毒）的遗传信息可以从,_,流向,_,（即,_,）以及从,_,流向,_,（即,_,）；,DNA,DNA,DNA,的复制,DNA,RNA,蛋白质,遗传信息的转录和翻译,RNA,RNA,RNA,的复制,RNA,DNA,逆转录,2.,内容：,转录,翻译,蛋白质,DNA,复制,RNA,逆转录,中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）,：,复制,转录,翻译,蛋白质,DNA,复制,RNA,逆转录,中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）,：,根据上述图，你能找出遗传信息传递的几条途径？,（,1,）,DNA,DNA,蛋白质,（,2,）,DNA,RNA,RNA,（,3,）,RNA,（,4,）,RNA,DNA,（复制）,（转录、翻译）,（复制）,（逆转录）,3.,不同生物中心法则的体现,生物种类,举例,遗传信息的传递过程,DNA,病毒,T,2,噬菌体,RNA,病毒,不含逆转录酶,烟草花叶病毒,含逆转录酶,艾滋病病毒,细胞生物,动物、植物、真菌、细菌等,4.,各种细胞的信息传递,(1),具有分裂能力的细胞：,(2),高度分化的细胞：,转录,DNA,RNA,翻译,蛋白质,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。,三、基因表达中相关数量计算,基因的碱基,信使,RNA,的碱基,氨基酸,6,3,1,1,、翻译时，,mRNA,上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，,mRNA,上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的,3,倍还要多一些。,起始密码,密码子,密码子,密码子,密码子,终止密码,U,A,G,A,A,U,A,C,A,G,U,C,A,C,C,G,G,A,U,mRNA,U,A,U,C,G,U,U,A,C,G,G,A,C,U,G,在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。,500,个氨基酸,3000,个碱基,1500,个碱基,最多,最少,2,、基因或,DNA,上的碱基数目比对应的,mRNA,上的碱基数目的,2,倍还要多一些。,非编码区,非编码区,编码区,启动子,终止子,