4.1基因指导蛋白质的合成 第二课时课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第1节 基因指导蛋白质的合成 第4章 基因的表达 1.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，结合中心法则的内容，理解遗传信息的传递规律。(生命观念) 2．对比分析三种RNA的结构和组成。(科学思维) 3．归纳和概括转录和翻译的异同。(科学思维) 4．通过对资料进行分析归纳，概括中心法则的提出及发展过程。(社会责任) 学习目标 课时2 1.概念： mRNA的碱基序列是如何翻译成蛋白质的氨基酸序列？ 4种 三 .遗传信息的翻译 游离在细胞质中的各种氨基酸，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 ，这一过程叫做翻译。 mRNA 蛋白质 4种碱基如何决定21种氨基酸? 21种 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种碱基能决定 种氨基酸； 3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基能决定 种氨基酸。 分析与讨论 41=4 42=16 43=64 足够有余 后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，最终破解了64个遗传密码子。 AUCG AA AU AC AG UU UA UC UG CC CA CU CG GG GA GU GC 实验过程： 加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。 实验结果： ①在每个试管中分别加入1种氨基酸； ②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液； ③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。 2.遗传密码子的破译 1961年8月，尼伦伯格和马太 采用蛋白质合成体外合成技术破译遗传密码 课本P70 三 .遗传信息的翻译 模板、不同氨基酸 结果 肽链 实验结论： 苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子） 科学家沿着蛋白质体外合成的思路，不断改进实验方法，破译了全部64密码子，并编制出密码子表。 3.密码子 mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫做1个密码子。 密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠 密码子表 ①找出UUU、AUG对应的氨基酸 ②找出色氨酸、酪氨酸对应的密码子 ③密码子种类： 个起始密码子 个终止密码子 不决定氨基酸； 编码氨基酸的密码子有 个。 2 翻译起点 3 翻译终止信号 61 （UGA在特殊情况下可编码第21种氨基酸: 硒代半胱氨酸） 特殊情况62种 （3）密码子的特点 ①专一性： ②简并性： ③通用性： 一种密码子只对应一种氨基酸 绝大多数生物共用密码子 一种氨基酸对应一种或几种密码子 2.根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？ 说明当今生物可能有着共同的起源（共同祖先）。 P67讨论：1.绝大多数氨基酸都有几个密码子，密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？ ①增强密码子容错性，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从密码子的使用频率来考虑，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。 异亮氨酸 甲硫氨酸 天冬氨酸 A C G U G A U U A 核糖体 三 .遗传信息的翻译 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？ mRNA进入细胞质后与核糖体结合，形成合成生产蛋白质的“生产线”。 4.tRNA （1）结构： ①tRNA单链经折叠（形成氢键），形成三叶草结构 ②一端为携带_______的部位； ③另一端有3个碱基。 氨基酸 与密码子相互配对 反密码子 A U C mRNA C U G 缬氨酸 天冬氨酸 G U G G A A C C 反密码子的读法应从结合氨基酸端读起（3’—5’，长—短） 密码子读取方向： 反密码子读取方向： 5'→3' 3'→5' 3'UGA5' 反密码子: 密码子: 5'ACU3' 苏氨酸 每种tRNA只能识别并转运____种氨基酸； 而一种氨基酸可由__________种tRNA转运； 一 一或多 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上与密码子互补配对的3个相邻碱基 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 种类 多样性 64种 61种 (正常情况下) 第1步： mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。 5.翻译过程 第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。 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。 组氨酸 甲硫氨酸 氨基酸脱水缩合形成肽键 第4步：核糖体沿mRNA移动，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1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。 核糖体移动方向：5'→3'端 核糖体与 mRNA的结合部位会形成2个 tRNA的结合位点。 随着核糖体的移动直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。 5.翻译的过程视频 特点： 意义： 合成肽链结构 ，原因 方向： 一个mRNA分子同时结合 核糖体，同时合成多条肽链。 多个 相同 翻译的模板都是同一个mRNA 少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质 （1）根据肽链的长度，长的翻译在前，从左到右 （2）从mRNA的5'—3' 多聚核糖体 右到左 右到左 原核细胞、线粒体、叶绿体的转录和翻译同时进行，真核细胞先在细胞核转录，然后在细胞质翻译，不同时进行。 真核生物 原核生物 真、原核细胞基因的表达的区别 1 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 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 21种游离的氨基酸 ATP 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、T－A G－C、C－G 碱基互补配对 A－U、T－A G－C、C－G 碱基互补配对 A－U、U－A G－C、C－G DNA的复制、转录和翻译的比较 DNA、mRNA、tRNA的碱基和氨基酸的数量关系 基因的碱基：信使RNA的碱基：氨基酸 = 6 ：3 ：1 D 1957年，克里克提出中心法则： 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。 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 四、中心法则 资料1：1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。 RNA复制酶 RNA RNA 资料2： 1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。 RNA 逆转录酶 DNA 中心法则的发展： DNA 蛋白质 转录 翻译 复制 逆转录 复制 RNA 虚线表示少数生物（RNA病毒）的遗传信息的流向 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，可见，生命是__________________的统一体。 DNA和RNA 蛋白质 ATP 物质、能量和信息 中心法则的发展 中心法则包括五个过程： ①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤逆转录, 每一个过程都需要模板、原料、酶、能量，也都遵循碱基互补配对原则。 (2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息传递 (1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息传递 例：烟草花叶病毒（大多数RNA病毒） 例：HIV病毒 各类生物遗传信息传递过程 任务三 中心法则 下图是中心法则的内容及其发展图解。 [问题探究] 1．结合中心法则，思考DNA、RNA产生的途径有哪些？ 2．线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则？ 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。 遵循，在线粒体和叶绿体中也有DNA的复制及基因的表达过程。 3．下列四个试管中分别模拟的是中心法则中的哪个过程？ DNA的复制 转录 RNA的复制 逆转录 四支试管模拟的过程分别需要什么酶? 解旋酶和DNA聚合酶 RNA聚合酶 RNA复制酶 逆转录酶 ✘ ✘ D 影响蛋白质的合成过程 影响DNA复制，无法繁殖 影响转录过程,基因无法表达 课本69 课本78 Lavf58.45.100 Tencent APD MTS $