人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成教学ppt课件

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遗传信息的翻译、中心法则
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:从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？
遗传信息储存在细胞核的DNA中
蛋白质的合成发生在核糖体
充当信使的中间物质---RNA
一、RNA的结构和功能
一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移至细胞质。
①都是转录产物 ②基本单位相同 ③都与翻译过程有关
思考：RNA为什么可以作为DNA的信使传递信息呢？
①RNA也是由核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，具备准确传递遗传信息的可能。
②RNA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。
③RNA与DNA的关系中，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。
④RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。
1.概念：以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。其实质是将DNA脱氧核苷酸序列转录成mRNA核糖核苷酸的序列。
DNA的一条链，另一条链称为信息链。
A-U T-A G-C C-G
3.意义：使遗传信息从DNA转移至RNA，为翻译过程提供模板mRNA。
1.解旋2.催化磷酸二酯键的形成
RNA与模板链是反向的
DNA复制与DNA转录
A-U；T-A；G-C
解旋酶、DNA聚合酶等
mRNA携带的遗传信息如何翻译成蛋白质？
1.转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则，等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
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。
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
3.转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点？与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点？
① 该RNA与DNA模板链的碱基互补配对，A 与U配对，而非T ；② 该RNA与DNA互补链的碱基序列基本相同,只是DNA链上T的位置，RNA 链上是U 。
转录以基因为单位，不同基因模板链不同
4.分裂间期和分裂期都可以进行转录吗？
分裂期的染色体高度螺旋，DNA难以解旋，转录难以发生。
5.转录的是DNA还是DNA片段？
转录得到的是RNA，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸排列顺序呢？
mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合，开始它新的历程——翻译。
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。
mRNA携带的遗传信息
讨论：4种碱基怎么决定蛋白质的21种氨基酸？
1个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即      
2个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即  
3个碱基决定1种氨基酸就只能决定 种，即      
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。
密码子认读是从mRNA的5'→3'，相邻的密码子无间隔、不重叠。
终止密码子： 、 、 种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、（ 种） _ ____（缬氨酸、甲硫氨酸） 编码氨基酸的密码子______种或_____种
UGA（硒代半胱氨酸）
特殊密码子说明：①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。②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。
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
讨论1：你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？
讨论2：根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？
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；②提高使用频率。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。
说明当今生物可能有着共同的起源。
一种密码子决定一种氨基酸。
3.tRNA(转运RNA)：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
识别密码子，转运氨基酸。（tRNA只能识别并转运一种氨基酸。氨基酸可由一种或几种tRNA转运）
位于tRNA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。
密码子=反密码子=61或62
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 携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
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mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点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
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
肽酰转移酶（连接肽键）
A－U、U－AG－C、C－G
（1）如何快速高效地进行翻译呢？
一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时进行多条肽链合成。
（2）以同一模板合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？
（3）翻译合成的肽链就具有相应的功能吗？
不具有，还需要进一步加工。
（4）真、原核细胞基因的表达有什么区别？
真核细胞中先转录后翻译，原核细胞中边转录边翻译
DNA的复制、转录和翻译的比较
碱基互补配对A-T T-A G-C C-G
碱基互补配对A-U T-A G-C C-G
碱基互补配对 A-U U-A G-C C-G
1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。
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。
随着研究的深入，科学家对中心法则进行补充：
资料：1.1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，RNA复制酶 能催化RNA的复制。
2.1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系
A—C—U—G—G—A—U—C—U
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
（假设以B链为模板进行转录）
基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 ＝
一、概念检测1. 基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ）（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。（ ）
2. 密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指 （ ）A. 基因上3个相邻的碱基B. DNA上3个相邻的碱基C. tRNA上3个相邻的碱基D. mRNA上3个相邻的碱基
二、拓展应用红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。
题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。