第四章 第 1 节 基因指导蛋白质的合成 第2课时课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

人教版 生物学 必修2 第4章　基因的表达 基因指导蛋白质的合成 第1节 第2课时 1.概述遗传信息翻译的过程。（重难点） 2.概述中心法则的内容和实质。 1.科学思维：阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的。 2.生命观念：基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实， 认同当今生物可能有着共同的起源。 目标引领 学习目标 素养目标 复习回顾 蛋白质 rRNA 核糖体 tRNA mRNA 2. 转录的条件 1. RNA的种类 3. 转录的基本过程 模板、原料、能量、酶 解旋—配对—连接—释放 复习导入 游离在 中的各种氨基酸，以 为模板合成 具有一定氨基酸顺序的 ，这个过程叫作翻译。 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 主要在细胞质中的核糖体上，线粒体和叶绿体中也发生翻译。 一、遗传信息的翻译 蛋白质 rRNA 核糖体 细胞质 mRNA 蛋白质 概念 实质 场所 mRNA上的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？ 思考 自主探究 1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸； 2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸； 3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸， 氨基酸 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 推测 4 64 16 这种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。 碱基与氨基酸之间的对应关系 自主探究 密码子 mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基为1个密码子。 密码子的概念 第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家---克里克 密码子表 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 第1个碱基 第2个碱基 第3个碱基 密码子 苯丙氨酸 U U U UUU 精氨酸 A G A AGA 氨基酸种类： 种 起始密码子：AUG（甲硫氨酸）、GUG（甲硫氨酸） 终止密码子：UAA、UAG、UGA（前两种不编码任何氨基酸） 密码子与氨基酸关系： 密码子表 特殊密码子说明 ①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。 ②在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。 ①1种密码子只能决定1种氨基酸（正常情况下）。 ②1种氨基酸可以由1种或几种密码子决定。 密码子种类： 种，__个是起始密码子，___个是终止密码子， 决定氨基酸的密码子是 种 2 3 61 21 64 1.从密码子表中可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作 密码的简并。 当密码子中有一个碱基改变时，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一种氨基酸，可以保证遗传信息的翻译速度。 你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？ A C G A U U G A U C G A C G A 正常mRNA G C G A U U G A C C G A C G A 错误mRNA 天冬氨酸 天冬氨酸 精氨酸 精氨酸 分析密码子的特点 2.地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。 说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。 根据这一事实，你能想到什么？ 称为密码的通用性 分析密码子的特点 U A A U C C U C U G G C G C A U A C U G G U G G U C C U A A 3’ 5’ 色 组 甲硫 精 半胱 半胱 脯 谷 丝 如何精准运送过来的？ tRNA 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? 3' 5' 结合氨基酸的部位 碱基配对 mRNA 5' 3' A C U 密码子 U G A 反密码子 反密码子 每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对。 RNA链经过折叠，形成三叶草形。 形态： 识别和转运氨基酸 功能： tRNA与反密码子 遗传信息、密码子、反密码子的比较 项目 存在位置 含义 生理作用 遗传信息 DNA 碱基的排列顺序 直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序 密码子 mRNA mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序 反密码子 tRNA tRNA上与密码子互补配对的三个碱基 识别密码子 小组任务：仔细阅读课本68-69页，结合蛋白质合成示意图，回答下列问题：1. 翻译的条件有哪些？2. 翻译的特点是什么？3. 翻译的结果是什么？4. 翻译的意义是什么？ G G U 组氨酸 A G G U C A C G U 核糖体 mRNA U A C 甲硫氨酸 合作解疑 翻译的过程 1 E 2 甲 A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 3’ 5’ 起始 密码子 C A U 5’ 3’ 核糖体移动方向 mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入位点1。 第一步 1 E 2 甲 C A U 5’ 3’ 组 G U G 5’ 3’ A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 3’ 5’ 起始 密码子 核糖体移动方向 携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2。 通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。 第二步 第三步 翻译的过程 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。 1 E 2 甲 C A U 5’ 3’ 色 C C A 5’ 3’ A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 3’ 5’ 起始 密码子 组 G U G 5’ 3’ 精 A C G 5’ 3’ 半 G C A 5’ 3’ 半 A C A 5’ 3’ 脯 A G G 5’ 3’ 核糖体移动方向 第四步 翻译的过程 1 E 2 A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 3’ 5’ 起始 密码子 A C A 5’ 3’ 甲 色 组 精 半 半 脯 A G G 5’ 3’ 直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。 肽链合成后，从核糖体上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。 核糖体移动方向 翻译的过程 1.翻译的条件： ①模板：mRNA ②原料：合成蛋白质的21种氨基酸 ③能量：ATP ④转运工具：tRNA ⑤产物：具有一定氨基酸顺序的蛋白质 ⑥场所：细胞质的核糖体上 注：tRNA和rRNA都参与蛋白质的合成过程，但是这两种RNA本身不会翻译为蛋白质。 tRNA mRNA 精讲点拨 2.翻译的特点： ①以mRNA为模板。 ②一条mRNA上可以结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。 ③肽链由相邻的氨基酸通过肽键连接形成。 3.翻译的结果： 多肽（蛋白质） 4.翻译的意义： 使mRNA上的遗传信息反映到蛋白质结构上 精讲点拨 翻译的过程 复制、转录、翻译比较 复制 转录 翻译 场所 模板 原料 条件 产物 特点 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 ATP、解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶、ATP ATP、tRNA、酶 2个双链DNA 1个单链RNA 多肽链 半保留复制；边解旋边复制 边解旋边转录； DNA双链全保留 1条mRNA可同时 合成多条肽链 真核生物：先转录，后翻译 原核生物：边转录边翻译 基因表达的相关计算 A—C—T—G—G—A—T—C —T T—G—A—C—C—T—A—G—A 基因表达的过程中，DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？ A—C—U—G—G—A—U—C —U UGA CCU AGA 苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸 转录 翻译 ACU GGA UCU DNA 1 3 6 mRNA 蛋白质 核心归纳 与RNA聚合酶结合位点 外显子 内含子 1 2 3 4 5 编码区下游 非编码区 非编码区 编码区 转录 前体mRNA 加工 成熟mRNA 翻译 肽链 真核细胞的基因结构 让作为模板的mRNA中的“遗传密码”是连续的，这有利于提高翻译的速度。 拓展延伸 内 容 二、中心法则 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制； 也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。 克里克（F.Crick） 自主探究 中心法则的完善 HIV病毒 烟草花叶病毒模式图 一些RNA病毒（烟草花叶病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA，体内存在RNA复制酶，实现RNA复制； 一些RNA病毒（HIV病毒）的遗传信息可以从RNA流向DNA，存在RNA逆转录酶，RNA逆转录合成DNA。 资料 RNA RNA RNA 生命是物质、能量和信息的统一体 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。 中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向） 复制 逆转录 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 中心法则的完善 中心法则各过程的适用范围 核心归纳 中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题： (1)②表示_________过程，需要__________酶；④表示__________过程，需要__________酶的参与。 (2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是_________。 (3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是________________。 (4)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？ 转录 RNA聚合 逆转录 逆转录 ①②③ ①②③④⑤ 高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。 知识建构 1.下列关于通过翻译形成蛋白质的说法，错误的是 A.以细胞质中游离的氨基酸为原料 B.以核糖体RNA作为遗传信息的模板 C.以转运RNA为氨基酸运输的工具 D.合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质 √ 巩固训练 2.如图为真核细胞中某生理过程示意图，下列与该过程有关的说法正确的是 A.图示过程在内质网、线粒体和叶绿体中都能够进行 B.转运肽链起始端氨基酸的tRNA中含有起始密码子 C.转运肽链最末端氨基酸的tRNA能识别终止密码子 D.一条mRNA可以结合多个核糖体同时合成多条肽链 √ 巩固训练 3.某种抗生素可以阻止tRNA与mRNA结合，从而抑制细菌生长。据此判断，这种抗生素可直接影响细菌的 A.多糖合成 B.RNA合成 C.DNA复制 D.蛋白质合成 √ 巩固训练 4.下列关于蛋白质合成的叙述，错误的是 A.蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束 B.携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点 C.携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合 D.最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸 √ 巩固训练 5.中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径，途径如图所示。下列相关说法正确的是 A.1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①②③ B.图中③④过程均有碱基互补配对，且配对方式不完全相同 C.图中①⑤过程的酶是DNA聚合酶，②过程是RNA聚合酶 D.在人体胚胎干细胞和心肌细胞中均存在图中①②③过程 √ 巩固训练 FormatFactory : www.pcfreetime.com $