4.1 基因指导蛋白质的合成（第二课时）课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦“遗传信息的翻译”及中心法则，通过3分钟“课堂起点”环节复习转录知识，自然衔接翻译概念，构建“转录-翻译”完整知识链，为学生提供清晰的学习支架。 其亮点在于以问题驱动科学思维（如碱基与氨基酸对应关系的推理），结合密码子表分析（简并性意义）、翻译过程分步建模（mRNA方向、核糖体移动）及数量关系例题（6:3:1），体现生命观念中的结构与功能观（tRNA结构与功能）和科学思维的逻辑推理。学生能深化理解，教师可高效落实核心素养。

《基因指导蛋白质的合成》 第二课时 高效课堂“6+1” 1 课堂起点 3分钟 导 高效课堂“6+1” 2 点评精讲 归纳概括 10分钟 评 高效课堂“6+1” 3 一 、遗传信息的翻译 mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程—— 翻译 RNA 蛋白质 1.概念： 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叫作翻译。 场所： 模板： 原料： 产物： 21种氨基酸（需tRNA转运） 细胞质中的核糖体 mRNA 蛋白质 mRNA 氨基酸 氨基酸 氨基酸 氨基酸 mRNA是如何翻译成蛋白质的？ 蛋白质的21种氨基酸？ mRNA的4种碱基 如果1个碱基决定1个氨基酸 4种碱基 41种氨基酸 如果2个碱基决定1个氨基酸 4种碱基 42种氨基酸 如果3个碱基决定1个氨基酸 4种碱基 43种氨基酸 2、密码子： mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫作1个密码子。 mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 密码子认读：从mRNA的5’→ 3’，相邻的密码子无间隔、不重叠 决定 决定 决定 缬氨酸 组氨酸 精氨酸 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U C A G C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U C A G 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。 【读取密码子】 1.密码子GUG 2.密码子CAU 3.密码子CGA 起始密码子： 终止密码子： 密码子的特点： ①专一性 一般1种密码子决定1种氨基酸。 ②简并性 1种氨基酸可以对应1种或多种密码子。 ③通用性 地球上几乎所有的生物都共用同一套遗传密码子。 AUG（甲硫氨酸）、 原核生物还有GUG（甲硫氨酸 ） UAA、UAG（不编码氨基酸）、 UGA （特殊情况下可编码硒代半胱氨酸） 密码子（ ）种、 编码氨基酸的密码子 （ ）种 64 61或62 a.保证翻译的速度 b.增加容错性 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。 密码子的特点★： ①专一性 一般1种密码子决定1种氨基酸 ②简并性 1种氨基酸对应1或多种密码子 ③通用性 地球上几乎所有的生物都共用 同一套遗传密码子。 a.保证翻译的速度 b.增加容错性 生物可能有着共同的起源或生命在本质上是统一的。 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。 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。 思考1： 当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？ 不一定。 原因1.发生改变的碱基位于DNA无效片段上； 原因2.发生改变的碱基改变后形成的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸。 思考2： 密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？ （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）密码子的使用频率：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。 游离在细胞质 中的氨基酸 怎样运送到 合成蛋白质的 “生产线”上去的 搬运工 搬运到 称为 tRNA 10 3.氨基酸的“搬运工”——tRNA 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 3' 5' 结合氨基酸的部位 碱基配对 识别氨基酸、搬运氨基酸 mRNA 5' 3' A C U 密码子 U G A 反密码子 经过折叠，形成三叶草形（局部有氢键） ①形态： ②结构： ③功能： 尾部（3‘端）为结合氨基酸的部位， 头部为3个碱基--反密码子，能与密码子互补配对 (一般61种) （1）每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸。 （2）一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来运输。 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 4.过程 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A 甲 色 A C C 组 精 G A C 第1步：mRNA进入细胞质中与核糖体结合 G G U 3' 5' 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 4.过程 13 位点1 位点2 U C A 甲 色 A C C 组 精 G A C 第1步：携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1 U C A 甲 U C A G G U C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 甲 U C A 3' 5' 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 4.过程 14 位点1 位点2 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 色 A C C 组 精 G A C 第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2 甲 U C A G G U G G U 组 G G U 组 G G U 3' 5' 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 4.过程 15 位点1 位点2 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 色 A C C 精 G A C 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 甲 U C A 组 G G U 甲 3' 5' 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 4.过程 16 位点1 位点2 位点1 位点2 色 A C C 精 G A C 第4步：核糖体沿mRNA移动（5’→3’），读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1。 U C A 组 G G U 甲 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A 3' 5' 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 4.过程 17 位点1 位点2 色 A C C 精 G A C 第4步：一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成 G G U 组 甲 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A A C C 色 A C C 色 A C C 组 甲 3' 5' 翻译方向 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 4.过程 18 位点1 位点2 G A C 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。 G G U C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A A C C A G G 半 色 组 甲 精 谷 半 脯 丝 U C U 终止密码子 3' 5' 翻译方向 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 4.过程 19 基因中碱基数目、mRNA与蛋白质中氨基酸数目的关系 DNA （基因） mRNA 氨基酸 丙氨酸 G C T C G A G C U 模板链 DNA碱基数目 mRNA碱基数目 氨基酸数目 ： ： = 6 3 1 ： ： 已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是（ ） A.12 B.24 C.18 D.30 5.基因表达过程中各种数量关系 注意： ①因为DNA中有非基因片段，不能转录出mRNA; ②转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸， 因此实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。 练一练（P78复习与提高）一条肽链有500个氨基酸，则作为合成该肽链模板的mRNA和用来转录mRNA的DNA的碱基至少有( ) A.500个和1 000个 B.1000 个和2 000 个 C.1 500 个和 1 500 个 D.1 500 个和 3 000 个 D 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 特别提醒　实际过程中的数量关系并不符合6∶3∶1，解释原因： ①基因：内含子转录后被剪切； ②基因：有的片段(非编码区)起调控作用，不转录； ③mRNA：起始密码子之前，终止密码子及其以后的序列，不编码氨基酸。 ④肽链：加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸； 时间 场所 条件 模板 原料 酶 能量 原则 特点 产物 实质 一、遗传信息的翻译 （mRNA → 蛋白质） 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（无空间结构） 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 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 1.数量关系： 一个mRNA分子结合______核糖体，可以 同时合成______肽链。 2.目的意义： 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。 3.图中①、⑥分别是什么分子或结构？最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？ 4.核糖体移动的方向是怎样的？ 5.翻译合成的肽链具相应生物学功能吗？ mRNA 核糖体 相同。因为它们的模板是同一条mRNA。 不具有生物学功能，还需加工。 由肽链_____→肽链_____的方向进行 短 长 多个 多条 请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。 原核生物：边转录边翻译 真核生物：先转录，后翻译 RNA聚合酶 二 、中心法则 1.提出者： 克里克 2.内容： ①DNA的复制：遗传信息从DNA流向DNA DNA 复制 ②转录：遗传信息从DNA流向RNA RNA 转录 ②翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质 蛋白质 翻译 1957年，克里克－－中心法则 随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充： ①RNA自我复制（一些RNA病毒）：遗传信息从RNA流向RNA ①RNA逆转录（例HIV）：遗传信息从RNA流向DNA DNA 复制 RNA 转录 蛋白质 翻译 复制 逆转录 请同学们画出完整的中心法则： 二、中心法则 3.总结 DNA、RNA是信息的载体 蛋白质是信息的表达产物 ATP为信息的流动提供能量 生命是物质、能量和信息的统一体 在遗传信息的流动过程中 （1）能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递： （2）高度分化的细胞遗传信息的传递： （3）具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递： （4）具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递： 总结：各种生物遗传信息的传递途径 a.细胞生物和DNA病毒： b.RNA复制类病毒（烟草花叶病毒）： c.逆转录病毒（HIV）： d.根尖分生区细胞： e.叶肉细胞： ①②③ ③④ ⑤①②③ ①②③ ②③ 高度分化细胞不分裂，细胞核中无DNA复制 练一练 ① ② ③ 蛋白质 DNA ④ RNA ⑤ DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制 模板 原料 碱基 配对 产物 遗传信息传递方向 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA RNA RNA 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 A-T、T-A C-G、G-C A-U、T-A C-G、G-C A-U、U-A C-G、G-C A-T、U-A C-G、G-C A-U、U-A C-G、G-C 2个DNA分子 RNA 蛋白质 DNA RNA DNA→RNA DNA→DNA RNA→ 蛋白质 RNA→DNA RNA→RNA 小结： 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。 【提示】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。 抗菌药物 抗菌机制 红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸 环丙沙星 抑制细菌DNA的复制 利福平 抑制细菌RNA酶的活性 练一练 P69拓展应用 影响翻译过程 影响复制过程 影响转录过程 检测反馈 内化所学 3分钟 检 高效课堂“6+1” 32 1. DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同,碱基和磷酸种类均相同。( ) 2.RNA主要有三种,主要分布于细胞质中。( ) 3. 一个DNA分子上有很多基因,转录是以基因的一条链为模板的。( )  4. 转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。( )   5. 密码子位于mRNA上,反密码子位于tRNA上。( ) 6.DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。( ) × √ √ × √ 课堂检测 × 7.如图为发生在真核细胞中的某一代谢过程。下列叙述错误的是（    ） A．存在于a链上的密码子并非都编码氨基酸 B．催化该过程的酶为DNA聚合酶 C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连 D．该过程中遗传信息的传递方向与转录过程中的相反 逆转录酶 8.结合以下图、表分析，下列说法正确的是（　　）    抗菌药物 抗菌机理 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 环丙沙星 抑制细菌解旋酶的活性 红霉素 能与核糖体结合 利福平 抑制RNA聚合酶的活性 A．环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程 B．青霉素和利福平都能抑制细菌的①过程 C．结核杆菌的①②③过程都发生在细胞质中 D．人体的健康细胞中可发生①--⑤过程 9.下列关于“碱基互补配对原则”和“DNA复制特点”具体应用的叙述，正确的是（　　） A．某双链DNA分子中，G占碱基总数的38%，其中一条链中的T占该单链碱基数的5%，那么另一条链中T占该单链碱基数的比例为7% B．某双链DNA分子有400个碱基，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%，则该DNA分子第3次复制时，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸980个 C．已知一段mRNA有30个碱基，其中A+U有12个，那么转录成mRNA的一段DNA分子中C+G就有36个 D．将精原细胞的1对同源染色体的2个DNA都用15N标记，只提供含14N的原料，该细胞进行1次有丝分裂后再减数分裂，产生的8个精子中（无交叉互换现象）含15N、14N标记的DNA的精子所占比例依次是25%、100% 拓展练习 19% T=(T₁+T₂)÷2 560 50% Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$