3.4 基因控制蛋白质的合成（第二课时）-2024-2025学年高一下学期生物学浙科版（2019）必修2

第四节 基因控制蛋白质的合成 （第二课时） 第三章 遗传的分子基础 素养目标 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。 01 生命观念 通过图示和列表比较转录和翻译的异同。 02 科学思维 教学重难点 02 遗传密码子在 DNA 控制蛋白质合成过程中的重要作用 复习导入 主要在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。 转录的概念？ 1 转录的场所？ 2 转录的模板 3 转录的原料 4 转录的条件 5 转录的碱基配对方式 6 转录的产物？ 7 细胞核、叶绿体、线粒体、拟核 DNA分子的一条链 四种游离的核糖核苷酸 模板、原料、能量、酶（RNA聚合酶同时具有解旋功能） G-C C-G T-A A-U 三种RNA（mRNA rRNA tRNA) 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 密码子 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 mRNA: 携带着从DNA转录来的遗传信息，是合成蛋白质的模板。mRNA上三个相邻的碱基决定着蛋白质的一个特定的的氨基酸，遗传学上将这三个碱基称为密码子。 密码子 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 A A G U C A U G C U A C G C U U A A 甲硫氨酸 组氨酸 精氨酸 酪氨酸 丙氨酸 终止密码子：不编码氨基酸 mRNA 通用性：除少数密码外，生物界的密码子统一的，共用同一套遗传密码。 专一性：mRNA上3个碱基组合决定特定的氨基酸或终止密码。 简并性：不同的密码子可能决定同一个氨基酸。除少数氨基酸只有一种遗传密码外，大多数氨基酸有两个以上的遗传密码。 mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？ 如果三个碱基决定一种氨基酸： 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 43=64 A AAA AAG AAC AAU AGA AGG AGC AGU A ACA ACG ACC ACU AUA AUG AUC AUU …… 反密码子 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 U C A U G U U U A mRNA A A U 亮氨酸 A C A 缬氨酸 A U G 异亮氨酸 反密码子 密 码 子 在tRNA上与mRNA分子上的密码子互补配对的三个碱基，称为反密码子。 反密码子 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 U A C 甲硫 tRNA 氨基酸 密码子 反密码子 mRNA（信使RNA） A U G C U A G U A G C U 一种密码子→____种氨基酸 一种密码子→____种反密码子 一种反密码子→____种氨基酸 1 1 1 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 U A C 甲硫氨酸 核糖体 起始密码子 mRNA A C G U G C U U A U A A mRNA与核糖体结合 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对 U A C 甲硫氨酸 A C G 丙氨酸 mRNA A C G U G C U U A U A A 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 U A C 甲硫氨酸 A C G 丙氨酸 mRNA A C G U G C U U A U A A 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 两个氨基酸分子脱水缩合，形成肽键 U A C 甲硫氨酸 A C G 丙氨酸 脱水缩合 mRNA A U G 异亮氨酸 A C G U G C U U A U A A 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 核糖体在mRNA上移动，另一个tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对。 甲硫氨酸 mRNA A C G U G C U U A U A A U A C tRNA离开，转运新的氨基酸 A C G 丙氨酸 A U G 异亮氨酸 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 甲硫氨酸 A C G 丙氨酸 脱水缩合 mRNA A U G 异亮氨酸 A C G U G C U U A U A A 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 甲硫氨酸 A C G 丙氨酸 A U G 异亮氨酸 U A C G U G C U U A U A A 翻译的过程 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 甲硫氨酸 丙氨酸 异亮氨酸 mRNA A C G U G C U U A U A A 翻译是一个高效的过程 在翻译过程中会观察到左图所示的一个mRNA分子结合多个核糖体现象，观察图片回答下列问题： 图中显示有几条肽链正在同时合成？每条肽链合成结束后，它们都相同吗？这样翻译有什么意义？ 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 翻译是一个高效的过程。 翻译的总结 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 翻译的场所？ 2 以 mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 翻译的概念？ 1 翻译的模板 3 翻译的原料 4 翻译的条件 5 翻译的碱基配对方式 6 翻译的产物？ 7 模板、原料、能量、酶 核糖体（细胞质） mRNA 21种游离的氨基酸 A-U，U-A，C-G，G-C 蛋白质（或多肽链） 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 项目 复制 转录 翻译 场所 条件 模板 原料 能量 酶 产物 原则 细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体 细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体 细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 20种游离的氨基酸 ATP ATP ATP DNA解旋酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 与蛋白质合成有关的酶 DNA RNA 多肽 碱基互补配对 A=T G=C 碱基互补配对 A=U T=A G=C 碱基互补配对 A=U G=C 思考 遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 基因、mRNA上的碱基数目与该基因控制合成的蛋白质的氨基酸数目之间的比例一般是？考题中涉及该知识点时，为何强调氨基酸数“最多”多少个，碱基数“至少”多少个？ 比例6:3:1 基因模板链上有的碱基是不能被转录的，基因的编码区才转录。 mRNA上有些碱基是不能决定氨基酸的，翻译是从起始密码子处开始到终止密码子处结束，则起始密码子前和终止密码子后的碱基便不能决定氨基酸。 合成的肽链在加工过程中有可能会剪切掉部分氨基酸。 课堂练习 解析：tRNA前体和成熟的tRNA均为单链结构，但成熟的tRNA经折叠，存在局部双链结构，双链之间靠氢键连接，tRNA基因实质为DNA片段，内部存在氢键，A错误，D正确；isoacceptors携带同种氨基酸而反密码子不同，说明密码子具有简并性，B正确；isodecoders序列不同说明tRNA基因具有多样性，C正确。 1.tRNA基因经过转录生成tRNA前体，加工后形成成孰的tRNA参与翻译过程。携带同种氨基酸而反密码子不同的tRNAs被称为“isoacceptors”；携带同种氨基酸且反密码子相同，但序列不同的tRNAs则互为“isodecoders”。下列叙述错误的是（ ） A.tRNA前体为单链结构,成熟的tRNA为双链结构 B.isoacceptors说明密码子具有简并性 C.isodecoders说明tRNA基因具有多样性 D.tRNA基因和tRNA内部都存在氢键 A 课堂练习 2.下列有关真核细胞基因表达的叙述，正确的是（ ） A.转录形成的RNA都可以成为翻译的模板 B.转录和翻译不可能发生在同一时间和空间上 C.转录和翻译过程中的碱基互补配对方式完全相同 D.转录和翻译过程中都会发生氢键的形成和断裂 解析：A、只有mRNA可以作为翻译的模板，A错误；B、原核生物可以边转录边翻译，转录和翻译可能发生在同一时间和空间上，B错误；C、转录碱基互补配对的方式是A-U、C-G、G-C、T-A，而翻译过程中的碱基互补配对方式为A-U、C-G、G-C、U-A，C错误；D、转录涉及解旋与配对，翻译涉及碱基的配对等，这些过程中都会发生氢键的形成和断裂，D正确。 D 课堂练习 3.如图为某细菌mRNA与对应的翻译产物示意图，相关叙述错误的是（ ） A.一分子mRNA中有一个游离的磷酸基团，其他磷酸基团均与两个核糖相连 B.mRNA上的AUG是翻译的起始密码子，它由基因中的启动子转录形成 C.据图可知，一个mRNA上有多个起始密码子时，一个mRNA也可翻译出多种蛋白质 D.在该mRNA合成的过程中，核糖体就可以与之结合并开始翻译过程 解析：据图分析，mRNA上有3个起始密码子（AUG），与核糖体结合后翻译形成3种蛋白质。一分子mRNA中有一个游离的磷酸基团，其他磷酸基团均与两个核糖相连，A正确；转录开始时，RNA聚合酶必须与基因上的启动子结合，然后滑动至转录起始位点开始转录，所以起始密码子不是由启动子转录形成的，B错误；据图分析，一个mRNA上有多个起始密码子时，一个mRNA也可翻译出多种蛋白质，C正确；细菌属于原核细胞，没有核膜包围的细胞核，则mRNA合成的过程中，核糖体就可以与之结合并开始翻译过程，即边转录边翻译，D正确。 B 课堂练习 4.下图表示真核生物的翻译过程。mRNA甲基化的位点集中在mRNA的5′端，称5′帽子（5′cap），可使mRNA免受抗病毒免疫机制的破坏；3′端有一个含100～200个A的特殊结构，称polyA尾，但对应基因的尾部却没有T串序列。下列叙述正确的是（ ） A.mRNA的5′端甲基化会导致翻译产物的分子质量增加 B.polyA尾不是对应基因直接转录形成的 C.据图可知，翻译从mRNA的3′端开始 D.当终止密码子与相应的反密码子结合时，翻译过程终止 解析：A、mRNA的5′端甲基化后的碱基序列不会被翻译形成氨基酸，因此不会导致翻译产物的分子质量增加，A错误；B、根据对应基因的尾部没有T串序列，而在mRNA的3′端有一个含100～200个A的特殊结构，因此可说明polyA尾不是对应基因直接转录形成的，B正确；C、根据图中肽链的长短可知，翻译从mRNA的5′端开始，C错误；D、终止密码子一般不对应氨基酸，因此没有反密码子与之对应，D错误。故选B。 B 总结归纳 翻译 场所： 条件 产物： 过程 核糖体 模板： 能量： 酶：多种酶 原料： 转运工具： 具有特定氨基酸排列顺序的多肽链 mRNA 由ATP提供 20种游离的氨基酸 tRNA $$