4.1 第2课时 遗传信息的翻译、中心法则(课件PPT)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中生物必修第二册（人教版）

该高中生物学课件聚焦遗传信息的翻译与中心法则，系统梳理翻译的概念、密码子与反密码子、过程，以及中心法则的内容与拓展，通过课前预习搭建基础，课堂探究深化理解，形成连贯的知识支架。 其亮点在于以模型与建模方法阐释翻译过程，结合结构与功能观分析tRNA作用及中心法则，通过合作探究（如密码子简并性意义、不同生物信息传递比较）培养科学思维与探究实践能力。学生能通过实例分析深化理解，教师可借助自查自纠、对点训练提升教学效率。

第2课时　遗传信息的翻译、中心法则 1 [课标内容] 1．借助模型与建模的方法，阐述翻译的具体过程。　2.基于地球上几乎所有生物共用一套密码子的事实，阐明生物界的统一性。 　3.运用结构与功能观，说出中心法则的具体过程。 返回导航 课前 自主预习 1 课堂 合作探究 2 随堂 效果检测 3 内容 索引 课前 自主预习 PART 01 第一部分 4 一、遗传信息的翻译 1．概念 核糖体 mRNA 课前 自主预习 返回导航 2．密码子和反密码子 (1) mRNA 3 密码子 终止密码子 硒代半胱氨酸 起始密码子 甲硫氨酸 课前 自主预习 返回导航 (2) 课前 自主预习 返回导航 3．过程 核糖体 tRNA 终止密码子 核糖体与mRNA的复合物 课前 自主预习 返回导航 克里克 课前 自主预习 返回导航 (3)具体内容 ①__________：遗传信息从______流向__________。 ②________：遗传信息从________流向__________。 ③________：遗传信息从______流向__________。 　 　具RNA复制酶的病毒 ④RNA复制：遗传信息从__________流向__________。 DNA复制 DNA DNA 转录 DNA RNA 翻译 RNA 蛋白质 RNA RNA 课前 自主预习 返回导航 ⑤逆转录：遗传信息从________________流向______________。 具逆转录酶的病毒 2．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，____________是信息的载体，__________是信息的表达产物，而________为信息的流动提供能量。 RNA DNA DNA、RNA 蛋白质 ATP 课前 自主预习 返回导航 × (1)每种密码子都有对应的反密码子。(　　) 提示：终止密码子不编码氨基酸，其没有对应的反密码子。  (2)每种氨基酸都有多个密码子，这种现象称作密码子的简并。(　　) 提示：一种氨基酸可能有几个密码子，这种现象称作密码子的简并，但不是每种氨基酸都有多个密码子。  × 课前 自主预习 返回导航 (3)通常一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，同时进行一条肽链的合成。(　　) 提示：一个mRNA分子上连接多个核糖体同时进行多条相同肽链的合成，不是合成一条肽链。 (4)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。(　　) (5)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。(　　) 提示：DNA病毒中没有RNA，但其遗传信息的传递遵循中心法则。 × √ × 课前 自主预习 返回导航 【知识框架】 课前 自主预习 返回导航 课堂 合作探究 PART 02 第二部分 15 核心点一　遗传信息的翻译 结合教材P67的密码子表及tRNA的结构示意图， 回答有关问题： (1)密码子有多少种？这些密码子在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？ 提示：密码子共有64种，正常情况下，决定氨基酸的密码子共有61种，有3种为终止密码子，不决定氨基酸。  (2)已知一段mRNA的碱基序列是 AUGGAAGCA，请写出对应的氨基酸序列。 提示：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸。 [探究1] 课堂 合作探究 返回导航 (3)组成蛋白质的21种氨基酸最多对应62种密码子，这表明密码子具有“简并性”，这一现象对生物体的生命活动有何意义？ 提示：增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质结构或生物体性状的稳定；保证翻译速度：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。  (4)图中的tRNA携带哪种氨基酸？判断依据是什么？ 提示：甲硫氨酸。题图中的tRNA上的反密码子是UAC，其对应的密码子是AUG，根据密码子表可以确定AUG是甲硫氨酸的密码子。 课堂 合作探究 返回导航 (5)在tRNA中是不是只有反密码子的这3个碱基？在tRNA中是否存在氢键？ 提示：不是。存在。  (6)为什么说tRNA是真正起“翻译”作用的结构？ 提示：运输氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密码子，能和mRNA上的密码子相识别，另一端能携带氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。 课堂 合作探究 返回导航 [探究2] 下图表示遗传信息表达的某一环节，据图回答下列问题： (1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？ 提示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。 课堂 合作探究 返回导航 (2)图乙中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种的数量关系？其意义何在？ 提示：a为mRNA，b为核糖体，c为肽链。题图表明一个mRNA 分子上可相继结合多个核糖体。其意义在于可同时进行多条肽链的合成，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 (3)图乙翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？ 提示：图乙翻译的方向是A→B。由c中三条肽链看出，越往B侧越长，可确定翻译方向是A→B。 课堂 合作探究 返回导航 1．遗传信息、密码子、反密码子的比较 项目 遗传信息 密码子 反密码子 概念 DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 tRNA上与密码子互补的3个碱基 作用 控制生物的性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸 课堂 合作探究 返回导航 项目 遗传信息 密码子 反密码子 种类 多样性 64种 多种 联系 图解   课堂 合作探究 返回导航 2.基因表达过程中有关数量的变化 (1)转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。 (2)图解(以精氨酸为例) 课堂 合作探究 返回导航 (3)有关DNA(基因)碱基数、mRNA碱基数和氨基酸数的计算中，“最多”和“最少”的分析。 ①翻译时，mRNA上的终止密码子一般不决定氨基酸，则mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍或多于3倍。 ②DNA(基因)中存在不编码氨基酸的碱基序列，因此其中的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多些。 ③在回答问题时，应加上“最少”或“最多”等字，如 mRNA 上有n个碱基，转录产生它的基因中最少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质最多由n/3个氨基酸组成。 课堂 合作探究 返回导航 √ 1．(2024·广东佛山测试)密码子的破译对于生物遗传和变异的研究具有重要意义。下列叙述错误的是(　　) A．密码子位于mRNA上，且每个密码子由3个相邻的碱基组成 B．密码子具有简并性 C．反密码子在翻译的过程中起携带氨基酸的作用 D．翻译过程密码子和反密码子存在碱基互补配对 课堂 合作探究 返回导航 解析：密码子由位于mRNA上的3个相邻的碱基组成，A正确； 密码子具有简并性，B正确； 反密码子位于tRNA 上，携带氨基酸的是tRNA，C错误； 翻译过程中，密码子与反密码子通过碱基互补配对，实现肽链的延伸，D正确。 课堂 合作探究 返回导航 √ 2．(教材P68图4—7改编)下图表示细胞内进行的某种生理过程。下列有关叙述正确的是(　　) A.赖氨酸对应的密码子是UUU B．图中过程表示翻译，沿mRNA 5′端→3′端方向进行 C．该过程需要RNA聚合酶 D．图中只有两种RNA 课堂 合作探究 返回导航 解析：密码子是mRNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基，故赖氨酸对应的密码子是AAA，A错误； 题图中过程表示翻译，沿mRNA 5′端→3′端方向进行，B正确； RNA聚合酶参与转录过程，题图过程表示翻译，不需要RNA聚合酶，C错误； 题图中有三种RNA，它们分别是翻译的模板mRNA、运载氨基酸的工具tRNA、组成核糖体的成分rRNA，D错误。 课堂 合作探究 返回导航 3．一段原核生物的mRNA上有60个碱基，其中U和G有32个，转录出该mRNA的一段DNA中的C和A的个数以及以该mRNA为模板翻译合成一条多肽链时最多脱去的水分子数分别是(　　) A．60，19　　　　　　 B．60，20 C．32，19 D．28，20 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：按照碱基互补配对原则，转录出该mRNA的DNA单链(模板链)片段上含有60个碱基，其中A和C有32个，进而可知该DNA单链上T和G有28个。与模板链互补的另一条DNA单链片段上也含有60个碱基，其中A和C有28个，T和G有32个，所以，该DNA片段中C和A的个数为32＋28＝60(个)。由于mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸，以该mRNA为模板，最多能合成含20个氨基酸的多肽链。利用20个氨基酸合成一条多肽链脱去的水分子数为20－1＝19(个)。 课堂 合作探究 返回导航 核心点二　中心法则   [探究1] 下图为中心法则内容及其发展图解，请回答有关问题： 课堂 合作探究 返回导航 (1)结合中心法则，思考DNA、RNA的产生途径有哪些。 (2)任意一个人体细胞内均能发生①②③过程吗？ (3)请写出流感病毒(一种RNA复制病毒)遗传信息传递的过程及发生场所。 提示：(1)DNA的产生途径有DNA的复制及逆转录；RNA的产生途径有RNA的复制及转录。 (2)高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。 课堂 合作探究 返回导航 [探究2] 下列四个试管分别模拟中心法则中的某个过程。 课堂 合作探究 返回导航 (1)四个试管分别模拟中心法则中的哪个过程？ (2)四个试管模拟的过程分别需要什么酶？ 提示：(1)a：DNA的复制；b：转录；c：RNA的复制；d：逆转录。 (2)a：解旋酶和DNA聚合酶；b：RNA聚合酶；c：RNA复制酶；d：逆转录酶。 课堂 合作探究 返回导航 1．不同生物中心法则的体现 课堂 合作探究 返回导航 2.解决中心法则问题的技巧 课堂 合作探究 返回导航 √ 1．下图表示生物界的中心法则，有关叙述正确的是(　　) A．健康的人体内可以发生图中所有过程 B．烟草花叶病毒侵入宿主细胞后发生①→②→③→④的过程 C．⑤过程需要逆转录酶的参与 D．该图揭示了遗传信息传递的一般规律 课堂 合作探究 返回导航 解析：健康的人体内可以发生题图中①(DNA复制)、②(转录)和③(翻译)过程，不会发生⑤(RNA复制)和④(逆转录)过程，A错误； 烟草花叶病毒是RNA病毒，侵入宿主细胞后发生⑤(RNA复制)和⑥(翻译)过程，B错误； ④(逆转录)过程需要逆转录酶的参与，⑤(RNA复制)过程需要RNA复制酶的参与，C错误； 题图所表示的中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律，D正确。 课堂 合作探究 返回导航 2.右图表示某种生理过程，下列与此图相关的叙述错误的是(　　) A.图中的“能量”直接来源于ATP水解 B．若X、Y均表示DNA，则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶 C．若X是RNA，则Y只能是蛋白质，图中“原料”为氨基酸 D．若X是DNA，Y是RNA，则此过程要以X为模板，酶是RNA聚合酶 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：ATP是生命活动的直接能源物质，题图中的“能量”直接来源于ATP水解，A正确； 若X、Y均表示DNA，则该过程为DNA的复制，题图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶，B正确； 若X是RNA，则Y可能是蛋白质、RNA或DNA，该过程可能为翻译、RNA的复制或逆转录，题图中“原料”为氨基酸、核糖核苷酸或脱氧核苷酸，C错误； 若X是DNA，Y是RNA，则此过程是转录，要以DNA为模板，酶是RNA聚合酶，D正确。 课堂 合作探究 返回导航 随堂 效果检测 PART 03 第三部分 41 1．下列关于遗传信息的翻译的叙述，正确的是(　　) A．通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列 B．生物体内组成蛋白质时，1种氨基酸只能由1种密码子决定 C．生物体内组成蛋白质的氨基酸有21种，则tRNA也有21种 D．生物体内合成蛋白质时，1种密码子一定能决定1种氨基酸 √ 随堂 效果检测 返回导航 解析：mRNA上的1个密码子决定1个氨基酸，所以在翻译过程中mRNA中的碱基序列决定了蛋白质中的氨基酸序列，A正确； 密码子具有简并性，1种氨基酸可以由1种或多种密码子决定，B错误； 绝大多数生物体内组成蛋白质的氨基酸有21种，而tRNA不止21种，C错误； 正常情况下终止密码子不能决定氨基酸，D错误。 随堂 效果检测 返回导航 2．(2024·湖北选择考)编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5′—ATG—3′，则该序列所对应的反密码子是(　　) A．5′—CAU—3′　　 B．5′—UAC—3′ C．5′—TAC—3′ D．5′—AUG—3′ 解析：若编码链的一段序列为5′—ATG—3′，则模板链的一段序列为3′—TAC—5′，则mRNA的碱基序列为 5′—AUG—3′，该序列所对应的反密码子是5′—CAU—3′，A符合题意。 √ 随堂 效果检测 返回导航 3．下图是某tRNA的结构示意图。下列关于tRNA结构或功能的叙述错误的是(　　) A.每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸 B．每种氨基酸只能被一种 tRNA 转运 C．tRNA链折叠后像三叶草的叶形 D．该tRNA一端的GAU称为一个反密码子 √ 随堂 效果检测 返回导航 解析：tRNA具有专一性，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，A正确； 由于一种氨基酸由一种或几种密码子编码，因此每种氨基酸可能被一种或多种tRNA转运，B错误； tRNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，C正确； tRNA一端为结合氨基酸的部位，另一端有反密码子，能与密码子互补配对，因此该tRNA一端的GAU称为一个反密码子，D正确。 随堂 效果检测 返回导航 4．(2024·黑龙江哈尔滨高一期末)下图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子(5′→3′)是丝氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列叙述正确的是(　　) A．图中①为亮氨酸 B．图中结构②从右向左移动 C．该过程中没有氢键的形成和断裂 D．该过程可发生在线粒体基质和细胞核中 √ 随堂 效果检测 返回导航 解析：密码子存在于mRNA上，读取的方向为5′→3′，由题图可知，图中①(氨基酸)对应的密码子为AUU，则①为异亮氨酸，A错误； ②是核糖体，由于题图中右边的tRNA上无氨基酸，说明其上氨基酸已参与脱水缩合，该tRNA离开核糖体，左边的tRNA 上有氨基酸，说明其正准备进入核糖体参与脱水缩合，所以②(核糖体)移动的方向是从右向左，B正确； 该过程中存在碱基互补配对，碱基互补配对过程中存在氢键的形成和断裂，C错误； 该过程为翻译，细胞核中进行的是DNA复制和转录，无翻译过程，D错误。 随堂 效果检测 返回导航 5．(教材P69“拓展应用”改编)下图为遗传信息传递的途径，下表为几种抗生素的作用机理，结合图表分析，下列叙述错误的是(　　) 抗菌药物 抗菌机制 环丙沙星 抑制细菌DNA复制 红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链延伸 利福平 抑制RNA聚合酶的活性 随堂 效果检测 返回导航 A.环丙沙星与红霉素分别抑制①和③过程 B.烟草花叶病毒存在③和④过程，但必须在宿主细胞中进行 C.环丙沙星影响细菌有丝分裂前的DNA复制，进而抑制细菌的增殖 D.利福平影响细菌内的②过程，可能使 mRNA、tRNA和rRNA无法合成 √ 随堂 效果检测 返回导航 解析：环丙沙星能抑制细菌的①(DNA复制)过程，红霉素能与核糖体结合，抑制肽链延伸，因此会抑制细菌的③(翻译)过程，A正确； 烟草花叶病毒属于RNA病毒，能进行④(RNA复制)和③(翻译)过程，但必须在宿主细胞中进行，B正确； 细菌属于原核生物，不能进行有丝分裂，C错误； RNA聚合酶参与转录过程，利福平能抑制RNA聚合酶的活性，从而影响细菌内的②(转录)过程，可能使 mRNA、tRNA和rRNA无法合成，D正确。 随堂 效果检测 返回导航 二、中心法则 1．中心法则 (1)提出者： ____________。 (2)模型 生物种类 举例 遗传信息的传递过程 DNA病毒 T2噬菌体 RNA病毒 不含逆转录酶 烟草花叶病毒 含逆转录酶　 艾滋病病毒　 细胞生物 动物、植物、真菌、细菌等 $