湖南省郴州市第三完全中学高中生物第四章《基因指导蛋白质的合成》课件 人教版必修2.ppt

第第1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成•课程标准• 概述遗传信息的转录和翻译•课标解读•1．概述遗传信息的转录和翻译•2．运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系•(1)基本单位：___________由_____、磷酸和碱基组成，其中的碱基有______________)•(2)结构：一般是___链，长度比DNA短；能通过_____从细胞核转移到细胞质中•(3)分类：在翻译过程中起模板作用的是_______、起转运氨基酸作用的是_______、参与构成核糖体的是______遗传信息的转录遗传信息的转录1．．RNA的组成及分类的组成及分类核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A、、U、、G、、C单单核孔核孔mRNAtRNArRNA•(2)过程(1)概念：是指在概念：是指在_______中，以中，以______________为模板，为模板，按照按照_____________原则合成原则合成______的过程2．遗传信息的转录．遗传信息的转录细胞核细胞核DNA的一条链的一条链碱基互补配对碱基互补配对RNA•提示　含有DNA的部位(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录，产物有mRNA、tRNA、rRNA等。

•(2)转录的条件有哪些？并与DNA复制比较•提示　模板模板原料原料能量能量酶酶DNA复制复制DNA的的两条链两条链脱氧核苷酸脱氧核苷酸ATP解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶转录转录DNA的的一条链一条链核糖核苷酸核糖核苷酸ATP解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶[思维激活思维激活1] (1)转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是mRNA吗？吗？•1．DNA与RNA的区别与联系(见下表)比较项目比较项目DNARNA全称全称脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸分布分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中化化学学组组成成基本基本组组成成单位单位脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸碱碱基基嘌呤嘌呤腺嘌呤腺嘌呤(A) 鸟嘌呤鸟嘌呤(G)腺嘌呤腺嘌呤(A) 鸟嘌呤鸟嘌呤(G)嘧啶嘧啶胞嘧啶胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)胞嘧啶胞嘧啶(C) 尿嘧啶尿嘧啶(U)五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖(C5H10O4)核糖核糖(C5H10O5)无机酸无机酸磷　酸磷　酸磷　酸磷　酸结构结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构•(1)转录形成的mRNA的碱基序列与作为模板的DNA单链的碱基序列之间呈互补关系，其配对情况是G—C、C—G、T—A、A—U。

mRNA的碱基序列与该DNA的另一条链的碱基序列大致相同，只是在RNA链的相应位置没有“T”，而为“U”•(2)转录过程中DNA∶所转录出的RNA的碱基数量＝2∶1•(3)特点：边解旋边转录2. 转录有关问题分析转录有关问题分析•A．RNA复制、4种、4种•B．转录、4种、4种•C．DNA复制、5种、5种•D．转录、5种、8种【【巩固巩固1】】 如图所表示的生理过程的名称、碱基数、核苷如图所表示的生理过程的名称、碱基数、核苷酸数依次为酸数依次为 (　　　　)•解析　以DNA单链为模板合成RNA的过程，称为转录由图示知碱基种类数有A、T、G、C、U 5种，但由于DNA、RNA构成中所需五碳糖不同，参与合成DNA、RNA的核苷酸数各有4种，共8种•答案　D•(1)密码子：_______上决定一个氨基酸的3个相邻碱基(终•止密码子除外)一共有___种，其中决定氨基酸的有___种•(2)反密码子：与密码子可发生碱基互补配对的______上的3个相邻碱基一共有___种遗传信息的翻译遗传信息的翻译1．．概念概念：是指在：是指在_______上，以上，以_______为模板合成具有一为模板合成具有一定氨基酸序列的定氨基酸序列的_______的过程。

的过程mRNA核糖体核糖体蛋白质蛋白质2．密码子与反密码子．密码子与反密码子mRNA6461tRNA61•起始：mRNA与_______结合•　↓•运输：______携带氨基酸置于特定位置•　↓•延伸：核糖体沿_______移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上一个mRNA可以结合多个核糖体)•　 ↓•终止：当核糖体到达mRNA上的___________时，合成停止•　↓•脱离：肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定_________和_____的蛋白质3．过程．过程核糖体核糖体tRNAmRNA终止密码子终止密码子空间结构空间结构功能功能•提示　前者可以，后者不能确定因为一种密码子对应一种氨基酸，但一种氨基酸可以有多种密码子•(2)翻译的条件有哪些？•提示　模板(mRNA)、原料(氨基酸)、酶、能量、核糖体、tRNA等•(3)根据转录、翻译过程，思考DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中的氨基酸数间的关系？•提示　6∶3∶1[思维激活思维激活2] (1)根据根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？中的碱基排列顺序？•1．DNA复制、转录和翻译的比较复制复制转录转录翻译翻译时间时间细胞分裂的间期细胞分裂的间期个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程场所场所主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核细胞质中的核细胞质中的核糖体上糖体上模板模板DNA的两条单链的两条单链 DNA的一条链的一条链mRNA原料原料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸ATP都需要都需要酶酶解旋酶、解旋酶、DNA聚聚合酶合酶解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶合成酶合成酶产物产物2个双链个双链DNA1个单链个单链RNA多肽链多肽链(或蛋白质或蛋白质)产物产物去向去向传递到传递到2个子细个子细胞或子代胞或子代离开细胞核进入离开细胞核进入细胞质细胞质组成细胞结构蛋组成细胞结构蛋白或功能蛋白白或功能蛋白特点特点边解旋边复制，边解旋边复制，半保留复制半保留复制边解旋边转录，边解旋边转录，转录后转录后DNA恢恢复原状复原状翻译结束后，翻译结束后，mRNA被降解成被降解成单体单体碱基碱基配对配对A—T，，T—A，，C—G，，G—CA—U，，T—A，，C—G，，G—CA—U，，U—A，，C—G，，G—C意义意义传递遗传信息传递遗传信息表达遗传信息，使生物表现出各种表达遗传信息，使生物表现出各种性状性状•特别提醒　从核糖体上脱离下来的只是多肽链，再经盘曲折叠、加工成为具有复杂空间结构的有活性的蛋白质。

2．遗传信息、密码子、反密码子．遗传信息、密码子、反密码子项目项目遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子概念概念基因中脱氧核基因中脱氧核苷酸的排列顺苷酸的排列顺序序mRNA中决定一中决定一个氨基酸的个氨基酸的3个个相邻碱基相邻碱基tRNA中与密码中与密码子互补配对的子互补配对的3个碱基个碱基位置位置主要在主要在DNA中中mRNAtRNA作用作用控制生物的控制生物的性状性状直接决定蛋白质中直接决定蛋白质中氨基酸序列氨基酸序列识别密码子，转识别密码子，转运氨基酸运氨基酸种类种类多样性多样性64种种61种种图解图解•特别提醒　(1)密码子与氨基酸的关系•①密码子共有64种，但是编码氨基酸的密码子只有61种，3种终止密码子不决定氨基酸•②一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定，但一种密码子只能决定一种氨基酸•(2)反密码子与氨基酸的关系•反密码子与决定氨基酸的密码子是一一对应的，存在于tRNA上，且一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，所以tRNA有61种，但一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运•(3)密码子具有简并性和通用性•A．该过程表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成大量• 的蛋白质•B．该过程的模板是tRNA•C．最终合成的肽链②③④⑤的结构相同•D．合成①的场所主要在细胞核，合成②的场所在细胞质•解析　图示过程为翻译，模板是mRNA。

•答案　B【【巩固巩固2】】 如图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示如图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法不正确的是意图，下列说法不正确的是 (　　　　)DNA双链双链TGmRNAtRNA反密码子反密码子A氨基酸氨基酸苏氨酸苏氨酸【【巩固巩固3】】 根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是 (　　　　)•A．TGU B．UGA C．ACU D．UCU•解析　由表格信息无法直接确定转录的模板链，但因DNA两链间、模板链与mRNA间、mRNA与反密码子间均遵循碱基互补配对原则及密码子位于mRNA上，可确定苏氨酸的密码子为ACU或UGU•答案　C••【例1】 如图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙)，下列有关叙述中正确的是 (　　)示例示例一　一　DNA和和RNA•A．遗传信息位于甲上•B．乙由三个碱基组成•C．甲的合成需要RNA聚合酶的参与•D．乙可以转运多种氨基酸•思维导图：•深度剖析　由图可知，甲为mRNA，乙为tRNA遗传信息位于DNA上；tRNA是由一条单链RNA通过折叠形成的，由多个碱基组成；一种tRNA只能转运一种氨基酸；mRNA是在RNA聚合酶催化作用下以DNA分子的一条链为模板转录形成的。

•答案　C•规律方法　DNA与RNA的判定方法•(1)根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，则一定为RNA；若含脱氧核糖，则一定为DNA•(2)根据含氮碱基判定：含T的核酸一定是DNA；含U的核酸一定是RNA•(3)DNA中单、双链的判定：若A≠T、G≠C或嘌呤≠嘧啶，则为单链DNA；若A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C，则最可能为双链DNA•【例2】 如图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程，①②③④表示相关过程请据图回答下列问题：示例二示例二　　蛋白质合成过程分析蛋白质合成过程分析•(1)①过程的产物是DNA，则①过程发生在________________期催化过程②的酶是________•(2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA一端的三个碱基是UAC，该tRNA所携带的氨基酸是________•(3)a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是________④过程进行的场所有________•(4)一个mRNA上连接多个核糖体叫做多聚核糖体，多聚核糖体形成的意义是________从原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起，这说明__________________。

•思维导图：•深度剖析　(1)据图分析可知：①过程指DNA的复制，在真核细胞中发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期②过程指转录过程，催化DNA转录为RNA的酶主要是RNA聚合酶2)决定氨基酸的密码子在mRNA上，据tRNA上的反密码子UAC可推知密码子为AUG，AUG决定的氨基酸是甲硫氨酸3)据图可知：越接近b端的核糖体上翻译出的肽链越长，说明越接近b端的核糖体在mRNA上移动的距离越长，由此推出核糖体在mRNA上的移动方向为a→b④过程是对蛋白质加工和运输的过程，•相应的场所有内质网和高尔基体4)当一个mRNA上连接多个核糖体以后，可以同时合成多条相同的肽链，提高蛋白质的合成速度在原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起，说明在原核细胞中边转录边翻译，转录和翻译可同时同地点进行•答案　(1)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间　RNA聚合酶　(2)甲硫氨酸　(3)由a→b　内质网和高尔基体•(4)短时间内能合成较多的蛋白质　原核细胞中的转录和翻译是同时同地点进行的•误区警示　(1)翻译时一条mRNA往往结合多个核糖体，短时间内形成多条相同的肽链，提高了翻译的效率•(2)真核细胞具有核膜屏障，转录和翻译在不同时间、不同地点进行；而原核细胞无核膜，转录和翻译同时同地点进行。

•A．1 800个；300个 B．900个；900个•C．900个；300个 D．900个；无法确定•思维导图：示例三示例三　　蛋白质合成相关计算蛋白质合成相关计算【【例例3】】 已知一个蛋白质分子由已知一个蛋白质分子由3条肽链组成，连接蛋白质分条肽链组成，连接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有子中氨基酸的肽键共有297个，翻译成这个蛋白质分子的个，翻译成这个蛋白质分子的信使信使RNA中的中的A和和G共共400个，则转录成信使个，则转录成信使RNA的的DNA分子中，分子中，C和和T最少应有多少个？翻译成蛋白质的过程中最少应有多少个？翻译成蛋白质的过程中共需要共需要tRNA多少个？多少个？ (　　　　)•深度剖析　该蛋白质由3条肽链组成，共297个肽键，可知该蛋白质由300个氨基酸组成则该信使RNA有至少300×3＝900个碱基画出如下转录图解：•由图解可知：转录成信使RNA的DNA分子中C和T最少应有900个但由于一个tRNA可以运载多个相同的氨基酸，所以tRNA的数目无法确定•答案　D•规律方法　基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系•mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，题目中若写明终止密码子要考虑在内，则：•(1)氨基酸数为m，mRNA的碱基数为(3m＋3)。

•(2)氨基酸数为m，DNA的碱基数为(6m＋6)•比较比较内容内容基因基因中的中的碱基碱基数数mRNA上的碱上的碱基数基数参与参与转运转运氨基氨基酸的酸的tRNA数数蛋白蛋白质中质中的氨的氨基酸基酸数数蛋白蛋白质中质中的肽的肽链数链数蛋白蛋白质中质中的肽的肽键数键数失去失去的水的水分子分子数数数数目目6m3mmmnm－－nm－－n•遗传密码的破译是生物学史上的一个伟大的里程碑，而对照实验的设置又是破译遗传密码的一个关键———遗传密码的破译遗传密码的破译———技法必备技法必备•在克里克得出3个碱基可以排列成1个遗传密码的实验结论后，科学家们开始探索一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸究竟是哪一个尼伦伯格和马太采用蛋白质的体外合成技术，在每一个试管中加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸，结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链，请据图回答下面的问题能力展示能力展示•(1)实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是________________•(2)细胞提取液为该实验具体提供了__________________•(3)实验中所用的细胞提取液需除去DNA和mRNA的原因是______________________________________________。

•(4)要确保实验结论的科学性，需设计对照实验本题目所给实验中，对照实验是________________________•(5)要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？•(简述)___________________________________________•(6)本实验所用的细胞提取液可以用大肠杆菌制备请简述制备方法：•①对大肠杆菌进行振荡裂解；•②_____________________________________________；•③______________________________________________•经上述操作，得到了除去DNA和mRNA的细胞提取液大肠杆菌中mRNA约在30～60分钟内自行分解，因此操作中可不考虑)•解析　本题是密码子破译的实验，对照类型为相互对照：①相同的多聚核苷酸＋不同的氨基酸→肽链；②不同的多聚核苷酸＋不同的氨基酸→不同的肽链•由此，即可破译各种氨基酸的密码子在实验过程中多聚尿嘧啶核苷酸的作用相当于mRNA，细胞提取液为转录提供了能量、酶、核糖体、tRNA实验中除去DNA和mRNA的原因是排除DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响。

•答案　(1)作为模板mRNA直接控制蛋白质(多肽)合成•(2)能量、酶、核糖体、tRNA　(3)排除细胞中的DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响　(4)加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验　(5)依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸　(6)②离心、过滤、获取匀浆　③用DNA酶处理匀浆，除去DNA••A．…—A—G—A—T—C—…•B．…—T—C—T—A—G—…•C．…—T—C—T—A—G—…•D．…—U—C—U—A—G—…•解析　根据碱基互补配对原则，可知D正确•答案　D1. 某某DNA单链片段是单链片段是…—A—G—A—T—C—…，那么，与，那么，与之配对的之配对的RNA单链片段为单链片段为 (　　　　)•A．mRNA可作为合成蛋白质的直接模板•B．mRNA上的每三个相邻的碱基决定一个氨基酸•C．mRNA上有四种核糖核苷酸，代表20种氨基酸的密码• 子有61种•D．mRNA只有与核糖体结合后才能发挥作用•解析　mRNA上每三个相邻的碱基不一定是密码子，即使是密码子，也不一定决定氨基酸•答案　B2．下列对．下列对mRNA的描述，不正确的是的描述，不正确的是 (　　　　)。

•A．赖氨酸 B．丙氨酸•C．半胱氨酸 D．苏氨酸3. DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示右图所息最终翻译成的氨基酸如下表所示右图所示的转运示的转运RNA所携带的氨基酸是所携带的氨基酸是(注：反密码注：反密码子从携带氨基酸的一端开始读码子从携带氨基酸的一端开始读码) (　　　　)•解析　由题意可知反密码子从携带氨基酸的一端开始读码，所以反密码子为UGC，进而得知密码子为ACGACG的密码子对应DNA链的碱基为TGC，由表格中可知对应的氨基酸为苏氨酸，注意表格中第一行是DNA的碱基序列而不是RNA序列，因为有碱基T•答案　D•A．转录时以核糖核苷酸为原料•B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列•C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质•D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性•解析　翻译时，核糖体沿mRNA移动•答案　C4．关于转录和翻译的叙述，错误的是．关于转录和翻译的叙述，错误的是 (　　　　)•A．tRNA种类一定改变，氨基酸种类一定改变•B．tRNA种类不一定改变，氨基酸种类不一定改变•C．tRNA种类一定改变，氨基酸种类不一定改变•D．tRNA种类不一定改变，氨基酸种类一定改变•解析　密码子改变，识别该密码子的tRNA一定改变；但由于密码子的简并性，决定的氨基酸不一定改变。

•答案　C5．信使．信使RNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，对识别该密码子的换，对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是会产生的影响是 (　　　　)•A．75对碱基 B．78对碱基•C．90对碱基 D．93对碱基•解析　设该多肽由n个氨基酸组成，则110n－(n－1)×18＝2 778，得n＝30，则编码该多肽的基因的长度至少为(3n＋3)个碱基对，即93对碱基对•答案　D6．某条多肽的相对分子质量为．某条多肽的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对，若氨基酸的平均相对分子质量为分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是因长度至少是 (　　　　)•7．下图是基因控制蛋白质合成过程示意图，请据图回答 • 下面的问题•(1)转录的模板是[　]________中的________链，该链的相应段碱基顺序是__________________________________•(2)翻译的场所是[　]________，翻译的模板是[　]________，运载氨基酸的工具是[　]________，翻译后的产物是________肽，翻译过程中需要________个tRNA来运载。

•(3)遗传物质DNA主要分布在________中，也有一部分分布在________中•(4)图中核糖体在mRNA上相对运动的方向是由__________•向________•解析　该过程表示蛋白质的合成过程•(1)根据图形可知④表示DNA，③表示mRNA，②表示核糖体，①表示tRNA；根据mRNA上碱基序列可知以DNA的A链为模板转录产生mRNA，A链上的碱基序列为TACCGAAGAAAG•(3)DNA主要分布在细胞核中，也有一部分分布在细胞质中•(4)由图中有关箭头所指方向知：核糖体移动方向由左向右•答案　(1)④　DNA　A　TACCGAAGAAAG•(2)②　核糖体　③　mRNA　①　tRNA　四(或多)　4•(3)细胞核　细胞质　(4)左　右•课堂小结。