第四章 第1节 基因指导蛋白质的合成-【创新教程】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化五维课堂同步课件PPT（人教版）

该高中生物学课件聚焦“基因的表达”核心内容，系统梳理转录、翻译过程及中心法则，通过对比RNA与DNA的组成和功能，解析密码子与反密码子的关系，搭建从DNA到蛋白质合成的知识支架，衔接遗传信息传递的前后逻辑。 其亮点在于紧扣课标要求对接核心素养，以生命观念理解RNA的结构与功能，通过科学思维分析转录翻译计算及中心法则过程差异，结合典型例题和分层自测题强化应用。配套教材资源与核心要点提炼，助力学生构建知识网络，提升解题能力，也为教师提供系统教学支持。

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一、遗传信息的转录 1．RNA的组成、种类及作用 2．RNA与DNA的比较 (1)从成分上看，RNA与DNA首先表现为　五碳糖　种类不同，其次所含碱基种类　不完全相同　，RNA特有的碱基是　尿嘧啶U　，DNA特有的碱基是　胸腺嘧啶T　。 (2)从空间结构上看，多数RNA是　单链　结构，而多数DNA是　双链　结构。 (3)从功能上看，细胞生物均以　DNA　为遗传物质，只有　RNA病毒　以RNA为遗传物质。 (4)存在部位：DNA主要存在于　细胞核　，RNA主要存在于　细胞质　。 3．遗传信息的转录 转录是指在　细胞核　(主要场所)中，通过　RNA聚合酶　(酶)以　DNA的一条链　为模板，以　游离的核糖核苷酸　为原料，利用　ATP　(能量)，合成　RNA　(产物)的过程。 二、遗传信息的翻译 1．与翻译有关的概念 (1)遗传信息：指　DNA　中的碱基序列所储存的信息。 (2)密码子：　mRNA　上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，共有　64　种。其中　1或2　种起始密码子，可决定氨基酸，终止密码子有　3　种，正常情况下，　UGA　是终止密码子，在特殊情况下，其可以编码　硒代半胱氨酸　，所以决定氨基酸的密码子有　61或62　种。组成生物体蛋白质的氨基酸有　21　种，1个密码子决定　1种　氨基酸，1种氨基酸可以由　1个或多个　密码子决定(密码子的简并性)。不同生物细胞中密码子的种类及其决定的氨基酸的种类是　相同的　(密码子的通用性)。 (3)反密码子：位于　tRNA　上，其游离羟基端(3′端)可结合特定氨基酸，另一端有能识别密码子的三个碱基，称为　反密码子　。 (4)一种tRNA识别转运　1　种氨基酸，而一种氨基酸可由　1种或多　种tRNA转运。 2．翻译的概念 翻译是指在　核糖体　(场所)中，以　mRNA　为模板，以游离在细胞质中的　氨基酸　为原料，以　tRNA　为工具，利用　ATP　(能量)，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 3．中心法则 图中的字母a、b、c、d、e分别表示　DNA复制　、　转录　、　翻译　、　RNA复制　、　逆转录　。其中，a过程只能发生在　进行分裂　的细胞中，　b、c　过程在绝大部分的活细胞中均可发生。HIV的RNA进入宿主细胞后先进行　e　过程，该过程特别需要的酶是　逆转录酶　。b、d过程均能合成RNA，需要的酶　不同　(相同、不同)。 在遗传信息的流动过程中，　DNA、RNA　是信息的载体，　蛋白质　是信息表达的产物，　ATP　为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。 [基础诊断] 判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．组成RNA与DNA的五碳糖种类和碱基种类均相同。(　　) 2．RNA通常为单链结构，分子中没有氢键。(　　) 3．转录是以DNA分子的两条链为模板合成RNA的过程。(　　) 4．仅mRNA是由转录产生的，tRNA与rRNA不是由转录产生的。(　　) 5．转录可以在细胞核中进行，也可以在线粒体和叶绿体中进行。(　　) 6．翻译过程不需要酶的催化，但需要消耗ATP。(　　) 7．同一细胞中转运同一种氨基酸时所用的tRNA可能不同。(　　) 8．一个mRNA上可同时结合多个核糖体，共同完成一条肽链的合成。(　　) 答案：1.×　提示：组成RNA与DNA的五碳糖分别是核糖与脱氧核糖，碱基分别是A、U、C、G与A、T、C、G。 2．×　提示：RNA通常为单链结构，分子中一般没有氢键，但tRNA中有部分碱基对通过氢键相连。 3．×　提示：转录是以DNA分子的一条链为模板合成RNA的过程。 4．×　提示：RNA都是由转录产生的，包括mRNA、tRNA和rRNA。 5．√　提示：DNA主要存在于细胞核中，也存在于线粒体和叶绿体中。 6．×　提示：翻译过程需要酶的催化，也需要消耗ATP。 7．√　提示：一种氨基酸由一个或多个密码子决定，也就意味着转运同一种氨基酸所用的tRNA有一种或多种。 8．×　提示：一个mRNA上可同时结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。 基因的表达 1．转录、翻译与DNA复制的比较 项目 DNA复制 转录 翻译 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 核糖体 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 其他条件 酶(解旋酶、DNA聚合酶等)和ATP 酶(RNA聚合酶等)和ATP 酶、ATP和tRNA 碱基配对类型 T—A A—T C—G G—C A—U T—A C—G G—C A—U C—G U—A G—C 信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 时间 细胞分裂期间 生物生长发育的过程中 产物 2个相同的DNA RNA(mRNA、 tRNA、rRNA) 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质 特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA仍保留 1个mRNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度 2.遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的区分 [特别提醒]　氨基酸、密码子、tRNA三者的关系 (1)一种氨基酸由一种或多种密码子决定，由一种或多种tRNA转运。 (2)一个密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。 (3)编码氨基酸的密码子与tRNA一一对应。 3．基因、RNA、蛋白质的关系 [例1]　下列关于密码子和反密码子的叙述，正确的是(　　) A．密码子位于mRNA上，反密码子位于rRNA上 B．密码子和反密码子都可以发生碱基配对，所以它们的种类相同 C．密码子和反密码子中都不含胸腺嘧啶 D．密码子和反密码子都具有简并性 [解析]　C　[密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上，A错误；密码子共有64种，通常编码氨基酸的有61种，而反密码子少于61种，B错误；密码子和反密码子中都不含胸腺嘧啶，C正确；密码子具有简并性，反密码子不具有简并性，D错误。] [例2]　如图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是(图中箭头表示翻译方向)(　　) A．图中结构含有核糖体RNA B．甲硫氨酸处于图中a的位置 C．密码子位于tRNA上 D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类 [解析]　A　[核糖体是相邻氨基酸形成肽键的场所，核糖体由核糖体RNA和蛋白质构成，A正确；甲硫氨酸是第一个氨基酸，位于a的左边，B错误；密码子位于mRNA上，tRNA上有反密码子，C错误；由于密码子的简并性等，mRNA上碱基改变不一定改变肽链中氨基酸的种类，D错误。] 中心法则在不同生物中的具体表现 1．以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递 2．具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒) 3．具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒即HIV) 4．高度分化的细胞 DNAeq \o(――→,\s\up17(转录),\s\do15(　))RNAeq \o(――→,\s\up17(翻译),\s\do15(　))蛋白质 [例3]　下图所示，能在造血干细胞和小肠绒毛上皮细胞内发生的过程是(　　) A．前者只进行①和②，后者可进行①②③ B．前者可进行①②③，后者只进行②和③ C．两者都有①②③ D．两者都只进行①② [解析]　B　[图中①为DNA复制过程，主要发生在细胞核中；②为转录过程，主要发生在细胞核中；③为翻译过程，发生在核糖体上。造血干细胞分裂能力旺盛，因此细胞中既能进行①DNA复制，也能进行②转录和③翻译形成蛋白质，故A、D错误；小肠绒毛上皮细胞已经高度分化，不再分裂，因此不会发生DNA复制，但仍能进行②转录和③翻译形成蛋白质，故C错误，B正确。] 1．(不定项)对于下列图解，正确的说法有(　　) A．表示DNA转录过程 B．共有5种碱基 C．共有8种核苷酸 D．A均代表同一种核苷酸 解析：ABC　[由题干信息可知，图为DNA转录过程。因为DNA与RNA的基本单位不同，故相同碱基代表不同核苷酸，所以图示核苷酸种类为8，碱基种类数为5。] 2.如图为多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说法正确的是(　　) A．图示为多个核糖体合成一条多肽链的过程 B．mRNA沿着三个核糖体从右向左移动 C．三条肽链在氨基酸排列顺序上各不相同 D．由图示可推测少量mRNA可以合成大量的蛋白质 解析：D　[图示为三个核糖体合成三条多肽链的过程；翻译过程中是核糖体沿着mRNA进行移动的，根据肽链的长短，可判断出核糖体沿mRNA的移动方向是从右向左；合成的三条肽链是以同一条mRNA为模板的，因此氨基酸的排列顺序相同；一条mRNA可以和多个核糖体结合，可在短时间内合成大量的蛋白质。] 3．结合下图分析，下列叙述错误的是(　　) A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中 B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质 C．遗传信息传递到蛋白质是表型实现的基础 D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链 解析：D　[生物的遗传物质是DNA或RNA，即遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，故A项正确。因为密码子的简并性，转录形成的mRNA碱基序列不同，最终翻译出的蛋白质可能相同，故B项正确。蛋白质是生命活动的主要承担者，即生物的表型是通过蛋白质体现的，故C项正确。遗传信息是由碱基序列决定的，DNA两条单链的碱基互补配对，所含遗传信息不同，故D项错误。] 4．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构。a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题。(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸) (1)完成遗传信息表达的是　________　(填字母)过程，a过程所需的酶有________________________________________。 (2)图中含有核糖的是　________　(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是____________________________。 (3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为　________　个。 (4)若在AUG后插入3个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明__________________________________________________。 解析：分析图示过程可知：a为DNA的复制、b为转录、c为翻译。(1)完成遗传信息表达的是转录和翻译，即图中的b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。(2)RNA中含有核糖，所以图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据②mRNA上的密码子可知指导合成的多肽链中氨基酸的序列：甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。(3)由图可知DNA片段含7个T，故第三次复制需要23－1×7＝28(个)胸腺嘧啶脱氧核苷酸。(4)三个核苷酸对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成。 答案：(1)b、c　解旋酶和DNA聚合酶　(2)②③⑤ 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸　(3)28　(4)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成 $