【生物】基因指导蛋白质的合成课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版(2019)必修2.pptx
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1、第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成新教材人教版必修二目 录 一、RNA二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)三、中心法则 问题探讨 练习与应用核糖体DNA蛋白质问题探讨核孔实现核质之间频繁的物质交换和信息交流DNA(基因)主要存在于主要存在于细胞核中细胞核中蛋白质的合成在细胞质中的在细胞质中的核糖体上进行核糖体上进行信使信使核糖体DNA蛋白质问题探讨信使 资料1:1 1955955年,戈德斯坦和普劳特观年,戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质察到放射性物质标记的标记的RNARNA从细胞核转移从细胞核转移到细胞质。到细胞质。资料2:19551955年,布拉切特以洋葱根尖和年,布拉切特以洋
2、葱根尖和变形虫为材料,用变形虫为材料,用RNARNA酶酶分解细胞中的分解细胞中的RNARNA,蛋白质的合成就停止,蛋白质的合成就停止。如果。如果再加入再加入酵母中提取的酵母中提取的RNARNA,蛋白质又开始合成,蛋白质又开始合成。资料3:19611961年,布伦纳、雅各布、梅瑟年,布伦纳、雅各布、梅瑟生,用噬菌体侵染细菌,在培养基中添生,用噬菌体侵染细菌,在培养基中添加含加含1414C C标记的尿嘧啶,培养一段时间后,标记的尿嘧啶,培养一段时间后,裂解细菌分离出裂解细菌分离出RNARNA与核糖体,分离的与核糖体,分离的RNARNA含有含有1414C C标记,把得到的标记,把得到的RNARNA分
3、子分别分子分别与细菌的与细菌的DNADNA和噬菌体的和噬菌体的DNADNA杂交,发现杂交,发现RNARNA可与噬菌体的可与噬菌体的DNADNA形成形成DNA-RNADNA-RNA双链杂双链杂交分子,不能与细菌的交分子,不能与细菌的DNADNA结台。结台。新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的RNA充当了DNA的信使1.中文名称:2.基本单位:核糖核酸4种核糖核苷酸一、RNA腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸3.RNA与DNA在化学组成上的主要区别:(1)五碳糖不同:RNA的五碳糖是核糖,DNA的五碳糖是脱氧核糖;(2)碱基不完全相同:RNA的碱基组成中没有T
4、,而有U,DNA与之相反;科学家常用同位素分别标记科学家常用同位素分别标记胸腺胸腺嘧啶脱氧核苷酸嘧啶脱氧核苷酸和和尿嘧啶核糖核尿嘧啶核糖核苷酸苷酸来研究来研究DNADNA、RNARNA的动态变化;的动态变化;DNA胸腺嘧啶(T)RNA尿嘧啶(U)腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)脱氧核糖核糖磷酸一、RNA 种 类DNARNA 组 成 部 分碱基磷酸五碳糖全 称基本组成单位空间结构分布(真核细胞)特有:T特有:U共有:A、G、C都有磷酸脱氧核糖核糖脱氧核糖核酸核糖核酸脱氧核苷酸核糖核苷酸多为规则双螺旋结构多为单链细胞核(主要)线粒体、叶绿体细胞质(主要)一、RNA3.RNA与DNA在化学组成上
5、的主要区别:mRNA信使RNA(细胞核、细胞质)翻译的模板,将遗传信息从细胞核传递到细胞质翻译的模板,将遗传信息从细胞核传递到细胞质tRNA转运RNA(细胞质)rRNA核糖体RNA(核糖体)识别识别mRNAmRNA上的密码子并转运氨基酸上的密码子并转运氨基酸核糖体的组成成分核糖体的组成成分一、RNA 4.种类 (1)由核苷酸组成,含A、G、C、U,具备准确传递遗传信息的可能。(2)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。(3)RNA与DNA互补配对时,也遵循“碱基互补配对原则”,因此 以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。一、RNA5.RNA适于作DNA的
6、信使的原因 (4)一般为单链,不稳定,易降解,使完成使命的RNA能迅速被降解,保证生命活动的有序进行。作为RNA病毒的遗传物质某些RNA具有催化作用(核酶)结合学过的内容,归纳RNA的作用还有哪些?(1)含义:通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。(2)场所:(3)条件:真核生物:细胞核(主要)、叶绿体和线粒体(基质)原核生物:拟核、质粒原料:4种游离的核糖核苷酸模板:DNA的一条链能量:ATP酶:RNA聚合酶二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录(4)过程UAAGUCCCTTGGAAARNA聚合酶 1 解旋RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合,使DNA
7、双链解开,碱基暴露出来。游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对,在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。4 释放3 连接合成的mRNA从DNA链上释放。而后,DNA双螺旋恢复。二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录2 配对AG T AC AA A T AGCUGACGGUUU转录的过程:转录的过程:游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸4 4步:解旋、配对、连接、释放AG T AC AA A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC AA A T AGCGACGGUUUUAG T AC AA A T
8、AGCGACGGUUUUAG T AC AA A T GCGACGGUUUUA小飞守角制作AG T AC AA A T GCGACGUUGUUA小飞守角制作AG T AC AA A T GCGACGUGUUAU小飞守角制作AG T AC AA A T GCGACGGUUAUU小飞守角制作AG T AC AA A T GCGACGGUUAUUA小飞守角制作AG T AC AA A T GCGCGGUUAUUAU小飞守角制作AG T AC AA A T GGCGGUUAUUAUC小飞守角制作AG T AC AA A T GGCGGUUAUUAUCmRNA小飞守角制作AG T AC AA A T U
9、CAUGUUUAmRNA 细胞质 细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质核孔(5)子链延伸方向:5 3,与RNA聚合酶移动方向相同(6)特点:边解旋边转录(7)产物:RNA,包括mRNA、tRNA、rRNA二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录:遗传信息的转录过程转录DNA复制完全解旋完全解旋只解开有遗传只解开有遗传效应的片段效应的片段讨论1.转录与转录与DNADNA复制有什复制有什么共同之处么共同之处?这对保证遗这对保证遗传信息的准确转录有什么传信息的准确转录有什么意义?意义?转录与DNA复制都需要
10、模板、需要ATP提供能量、遵循碱基互补配对原则等。其中,碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录:遗传信息的转录过程转录DNA复制完全解旋完全解旋只解开有遗传只解开有遗传效应的片段效应的片段讨论2.与与DNADNA复制相比,转复制相比,转录所需要的原料和酶各有录所需要的原料和酶各有什么不同?什么不同?DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸,所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶;转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸,所需要的酶是RNA聚合酶。二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录:遗传信息的转录过程转录DNA复制
11、完全解旋完全解旋只解开有遗传只解开有遗传效应的片段效应的片段 转录时,游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此,转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链(非模板链)的碱讨论3.转录成的转录成的RNARNA的碱基的碱基序列,与序列,与DNADNA两条单链的碱两条单链的碱基序列各有哪些异同?基序列各有哪些异同?基序列的区别是RNA链上的碱基U,对应在非模板链上的碱基是T。DNA复制和转录的比较DNA复制转录时间场所解旋模板原料酶配对方式特点方向产物意义细胞分裂间期生长发育过程完全解旋有遗传效应片段(基因)DNA的两条链DNA的一条链四
12、种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶A-T、TA、CG、GCA-U、CG、TA、GC 半保留复制,边解旋边复制边解旋边转录子代DNAmRNA、tRNA、rRNA使遗传信息从亲代传递给子代,从而保持了遗传信息的连续性遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA),为翻译做准备主要在细胞核或拟核,少部分在线粒体、叶绿体、质粒新链从5端-3端延伸新链从5端-3端延伸(1)转录时,DNA链完全解开吗?不是,只解旋有遗传效应的片段,即基因片段不是,只解旋有遗传效应的片段,即基因片段(2)一个DNA分子中某个基因转录时,其他基因是否一定也在进行转录?不一定同时进行转录。不一定同时进行转录。
13、二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录【讨论1】转录不是转录整个DNA,是转录其中要表达的基因(3)不同基因的模板链是否相同?不同基因模板链不同不同基因模板链不同转录以基因为单位,一个基因只以一条链为模板,不同基因模板链不同二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录【讨论1】(4)分裂间期和分裂期可以进行转录吗?分裂期的染色体高度螺旋,分裂期的染色体高度螺旋,DNADNA很难解旋,转录很难发生。很难解旋,转录很难发生。(5)高度分化的细胞可以转录吗?可以可以 不是所有的细胞都能进行DNA的复制,但是几乎所有的细胞可以进行转录,例如高度分化的细胞,会进行转录和翻译
14、,但是不会进行DNA的复制。若细胞处于分裂期,转录难以进行。二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录【讨论1】由于基因的选择性表达,由于基因的选择性表达,mRNAmRNA的种类和数量一般不同,的种类和数量一般不同,但但tRNAtRNA和和rRNArRNA的种类一般无差异。的种类一般无差异。(6)同种生物的不同细胞中,mRNA、tRNA和rRNA的种类相同吗?细胞核中转录形成的RNA通过_进入细胞质中,穿过_层膜,_消耗能量核孔0需要二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)1.遗传信息的转录【讨论1】例1.甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列正确的()A、甲、乙所示过程通过
15、半保留方式进行,合成的产物是双链核酸分子B、甲所示过程在细胞核内进行,乙在细胞质基质中进行C、DNA分子解旋时,甲所示过程不需要解旋酶,乙需要解旋酶D、一个细胞周期中,甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次D例2.下图为真核生物细胞核内转录过程的示意图,下列说法正确的是()A.与组成上相同的化学基团只有磷酸基团,不同的基团只是五碳糖B.为启动上述过程必需的有机物,其名称为RNA聚合酶,移动的方 向为由右向左C.上述过程不会发生在根尖细胞的线粒体中D.转录完成后,需通过两层生物膜才能与核糖体结合B蛋白质mRNA转录转录(碱基)(氨基酸)DNA二、基因指导蛋白质的合成(基因的表达)2.遗传信
16、息的翻译翻译翻译问题 1:mRNAmRNA 的的碱碱基基与氨与氨基基酸酸之之间的间的对对应关应关系系是是怎怎样的?样的?问题 2:游离在细胞质中的氨基游离在细胞质中的氨基酸是怎样运送到核糖体的?酸是怎样运送到核糖体的?问题 3:遗传信息的传递有什么遗传信息的传递有什么规律?规律?mRNA:碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序种类种类种类种类蛋白质:蛋白质:氨基酸的数量氨基酸的数量排列顺序排列顺序种类种类决定决定决定决定决定决定讨论:讨论:至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够 决定决定21种不同的氨基酸?种不同的氨基酸?4种碱基只能决定4种氨基酸,41=4二个
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