4.1 基因指导蛋白质的合成（第2课时）-【堂堂清】2024-2025学年高一生物下学期同步精品课件（2019人教版必修2）

4.1.2 基因指导蛋白质的合成 本节聚焦： 1.基因如何指导蛋白质的合成？ 2.中心法则是如何描述遗传信息的传递规律的？ 3.几乎所有生物共用一套密码子的基本事实， 给我们什么启示？ 1 问题探讨 核糖体 DNA 蛋白质 信使 DNA 蛋白质 基因指导蛋白质的合成 RNA mRNA的遗传信息是怎样传给蛋白质的？ 思考 ? ? 转录 遗传信息的翻译 01 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，这一过程叫作翻译。 mRNA 21种氨基酸 具有一定氨基酸 顺序的蛋白质 核糖体 ①场所：细胞质的 上. ②模板： . ③原料： . ④产物： . . 探究：mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系 02 DNA (核苷酸语言) 转录 RNA (核苷酸语言) 翻译 蛋白质 (氨基酸语言) A T C G U A G C 21种 氨基酸 ? 对应关系 碱基互补 配对原则 DNA和RNA都只含有4种碱基，而在绝大多数生物体内，组成蛋白质的氨基酸有21种。这四种碱基是怎样决定蛋白质的21种氨基酸的呢？ 思考 探究：mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系 41=4种，显然是不够的； 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？ 如果2个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？ 如果3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？ 42=16种，还是不够； 43=64种，足够有余； 如果3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定64种氨基酸。这种方式能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。 02 探究：mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系 上述推测只是破解遗传密码过程中的一步。 后来，科学家又通过一步步的推测和实验，最终破解了遗传密码， 得知 。 每3个这样的碱基叫做1个密码子 mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸 注： 翻译时密码子的读取 方向从5’-端→3’-端，相邻的密码子无间隔、不重叠。 02 密码子表(书本P67) 【读取密码子】 1.密码子UGG对应 氨基酸是 。 2.密码子ACU对应 氨基酸是 。 3.苯丙氨酸对应 密码子是 。 色氨酸 苏氨酸 UUU和UUC 注：①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。 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。 03 科学家将64个密码子编制成了密码子表。 密码子表(书本P67) 注：①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。 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。 【特殊密码子】 1.起始密码子： . 。 2.终止密码子： . . 。 AUG(甲硫氨酸) GUG(甲硫氨酸) UAA UGA UAG 03 注：正常情况下，终止密码子不编码氨基酸 密码子表(书本P67) 注：①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。 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。 【密码子种类】 1.密码子种类共有 种。 2.编码氨基酸的 密码子有 种。 64 61或62 03 注： 正常情况下，终止密码子不编码氨基酸。 密码子表(书本P67) 注：①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。 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。 【密码子特性】 1. 性： 一种密码子决定 一种氨基酸。 2. 性： 一种氨基酸可由 多种密码子决定。 3. 性： 几乎所有生物共用一套遗传密码。 专一 简并 通用 03 思考与讨论(书本P67) 密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？ 思考 根据密码子的通用性，你能想到什么？ 思考 ①增强密码子的 。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，不一定会改变其对应的氨基酸。 ②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 。 说明当今生物可能有着共同的起源。 03 容错性 翻译的速度 问题探讨 mRNA进入细胞质后，与什么结构结合，形成合成蛋白质的“生产线”? 将氨基酸运送到“生产线”上去的“搬运工”是什么？ 思考 装配机器——核糖体。 转运RNA（tRNA）。 tRNA的结构和功能 04 OH P 5’ 3’ ① 链，但比mRNA小得多； 经过折叠，看上去像三叶草的外形； ②结构与功能相适应： tRNA一端是携带 的部位(3’-端)， 另一端有三个相邻的碱基，可以与mRNA 上的密码子碱基互补配对称为 。 所以，tRNA能识别 ，转运 。 ③特性：( 性) 每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 苯丙 氨基 单 反密码子 反密码子 氨基酸 专一 注：每种氨基酸对应有1种或几种密码子， 所以可由1种或几种tRNA转运。 密码子 5’ 3’ 碱基配对，形成氢键。 密码子 氨基酸 扩展：密码子和反密码子的读取方向 04 tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子 相互识别时是 的。 故密码子的读取反向是： 端； 反密码子的读取反向是： 端； 反向平行 OH P 5’ 3’ 氨基酸 反密码子 密码子 3’ 5’ 3’→5’ 5’→3’ 密码子有64种，反密码子/tRNA有多少种？ 思考 正常情况下，终止密码子均不编码氨基酸， 反密码子有61种。 特殊情况下，终止密码子UGA可以编码 硒代半胱氨酸，反密码子有62种。 注：不是所有的密码子都有与之对应的反密码子。 遗传信息的翻译·具体过程 05 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？ 思考 遗传信息的翻译·具体过程 05 遗传信息的翻译·具体过程 05 第1步： mRNA通过 进入细胞质， 与 结合。 形成蛋白质合成的“生产线”。 然后，携带甲硫氨酸的tRNA， 通过与碱基AUG互补配对, 进入位点 。 核孔 核糖体 注2：核糖体与mRNA的结合部位 会形成2个tRNA的结合位点。 注1：核糖体是沿着mRNA移动的。 注3：真核生物中，起始密码子只有一种（AUG），编码甲硫氨酸。 注4：原核生物中，起始密码子有两种（AUG和GUG），均编码甲硫氨酸。 1 遗传信息的翻译·具体过程 05 第2步： 携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点 。 第3步： 甲硫氨酸与这个氨基酸形成 键， 从而转移到位点2的tRNA上。 肽 注1：氨基酸脱水缩合形成肽键。 2 遗传信息的翻译·具体过程 05 第4步： 沿 移动， 读取下一个密码子。 原位点1的tRNA ， 原位点2的tRNA , 一个新的携带氨基酸的tRNA ,继续肽链的合成。 核糖体 mRNA 离开核糖体 进入位点1 进入位点2 注：核糖体沿mRNA的5’-端→3’-端方向移动。 遗传信息的翻译·具体过程 05 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 。 直到核糖体遇到mRNA的 密码子，合成才告终止。 肽链 终止 注：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。 遗传信息的翻译·具体过程 05 正在合成的肽链 核糖体 mRNA 同一条mRNA翻译产生的多肽链，氨基酸序列相同吗？为什么？ 请判断上图中核糖体的移动方向？ 思考 ①高效翻译的机制： 一个mRNA可以 结合 核糖体， 同时进行 条肽链的合成。 ②意义： 的mRNA分子可以迅速合成 出 的蛋白质。 相继 多个 多 从左向右； 判断依据:多肽链的长短，长的肽链翻译时间久。 少量 大量 相同，因为模板相同； 遗传信息的翻译·小结 05 时间 场所 条件 模板 原料 酶 能量 原则 特点 产物 实质 生长发育过程 细胞质的核糖体 mRNA 21种氨基酸 多种酶 ATP 特定氨基酸顺序的肽链 A-U、U-A、G-C、C-G 一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列 扩展：原核生物和真核生物转录与翻译的区别 原核生物 真核生物 模式图 时间上 空间上 边转录边翻译 先转录再翻译 均在拟核区域 在细胞核转录 在核糖体翻译 随堂小练 (　　)1.tRNA由三个碱基构成。 (　　)2.密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子。 (　　)3.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。 (　　)4.每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸。 (　　)5.每种氨基酸仅由一种密码子编码。 (　　)6.tRNA由单链构成，因此不含氢键。 × 不止3个，能与密码子互补配对的3个碱基称为反密码子； OH P √ mRNA上无碱基T； × 核糖体在mRNA上移动； × 只能识别并转运一种氨基酸； × 可由多种密码子编码（书本P67）； × 折叠部分，碱基互补配对，形成氢键； FormatFactory : www.pcfreetime.com $$