4.1基因指导蛋白质的合成 （第2课时） 课件-2025-2026学年下学期人教版必修2高中生物

该高中生物学课件聚焦遗传信息的翻译及中心法则，通过“mRNA碱基序列如何传递到蛋白质”的问题导入，衔接转录知识，以自主阅读梳理问题、经典实验证据分析、密码子与tRNA结构解析及翻译过程分步讲解为支架，帮助学生构建知识体系。 其亮点在于以科学思维（如克里克实验推导3个碱基编码氨基酸）和探究实践（思考密码子简并性意义）为核心，结合结构与功能观（tRNA结构与氨基酸转运功能），采用实验论证与对比分析（真核原核转录翻译差异），通过课题小结与真题演练巩固，助力学生培养科学探究能力，为教师提供结构化教学资源提升效率。

第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成（第2课时） 目录 二 中心法则 一 遗传信息的翻译 考点一 细胞的多样性和统一性 转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，mRNA上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？ 蛋白质 考点一 细胞的多样性和统一性 【新课导入】 【活动1】请自主阅读教材P66-68，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 (1)什么是翻译？场所？模板？原料？条件？ (2)mRNA的4种碱基如何对应蛋白质的21种氨基酸？ (3) mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？ (4)游离氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上？ (5) 简述翻译的过程？ (6) 翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的？ 一、遗传信息的翻译 考点一 细胞的多样性和统一性 1.翻译的概念及实质 mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 (1)概念： (2)实质： ？ U U A G A U A U C mRNA 蛋白质 碱 基 序 列 氨基酸序列 4种 21种 翻译 如何决定？ 考点一 细胞的多样性和统一性 思考：4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢? 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 4 64 16 第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要 不够 不够 满足 是不是3个碱基决定一个氨基酸，还得有实验证据！ 2.碱基与氨基酸之间的对应关系 考点一 细胞的多样性和统一性 实验证据 1961年克里克实验 (课本p70) 实验材料：T4噬菌体 实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。 支持遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。 实验结果： ①增加或删除1个/2个碱基,无法正常产生蛋白质； ②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。 实验结论： 克里克第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸 考点一 细胞的多样性和统一性 1961年蛋白质的体外合成实验 科学家：尼伦伯格、马太 实验技术：蛋白质的体外合成技术 实验过程：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； 加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。 U U U U U U U U U U U U U U RNA 3个碱基是如何与1个氨基酸对应的呢？如UUU对应哪种氨基酸？ 实验结果： ③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。 除去了DNA和mRNA的细胞提取液 人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸 考点一 细胞的多样性和统一性 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。 (1)定义： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 (3)识别： mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠 决定 缬氨酸 决定 组氨酸 决定 精氨酸 怎么判断？ 3.密码子 (2)位置： mRNA上 考点一 细胞的多样性和统一性 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 21种氨基酸的密码子表 考点一 细胞的多样性和统一性 (4)密码子个数： ① 2种起始密码子 共64种密码子 真核生物只有1种— 原核生物可以有2种— ➡AUG (编码甲硫氨酸) 注意: 如果GUG不作为起始密码子时，其编码缬氨酸。 ➡AUG (编码甲硫氨酸) (5)密码子种类： ➡GUG(编码甲硫氨酸) 考点一 细胞的多样性和统一性 特殊情况下，决定氨基酸的密码子62种。 ② 3种终止密码子 一般情况下，3个终止密码子(UAA、UAG、UGA)不决定氨基酸。 ➡特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。 ➡一般情况下，决定氨基酸的密码子61种。 (5)密码子种类： 考点一 细胞的多样性和统一性 (6)密码子与氨基酸的关系： ①1种密码子只能决定 氨基酸 1种 ②1种氨基酸可能由 密码子决定 1种或几种 ①专一性 ②简并性 考点一 细胞的多样性和统一性 【思考･讨论】分析密码子的特点 1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并性。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？ G C G A U U G A U C G A C G A 正常mRNA G C G A U C 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 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提高使用频率: 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。 考点一 细胞的多样性和统一性 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。 称为密码的通用性 2.地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。根据这一事实，你能想到什么？ 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识归纳】密码子的特点 相邻的密码子之间无间隔、不重叠; 64个密码子都有作用，有3个终止密码子; 绝大多数氨基酸都有几个密码子。 一种密码子决定一种氨基酸 绝大多数氨基酸都有几个密码子。 ②密码子的简并性 地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。 ③密码子的通用性 ①密码子的专一性 考点一 细胞的多样性和统一性 思考：mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，知道碱基和氨基酸的对应关系后，那么游离在细胞中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？ 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 考点一 细胞的多样性和统一性 mRNA 5´ 3´ 5´ 3´ 结合氨基酸的部位 密码子 反密码子 OH A A C 碱基配对 ②种类： ①特点： 1种tRNA只能识别并转运1种氨基酸 1种氨基酸可有1种或多种tRNA识别并转运 61或62种，与决定氨基酸的密码子一 一对应。 这个tRNA携带的氨基酸是 ？ 亮氨酸 读反密码子的方向：3’→5’ 4.氨基酸的搬运工——tRNA 考点一 细胞的多样性和统一性 ① 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。 起始密码子 核糖体移动方向 E 1 2 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 甲 核糖体 5.翻译的过程 考点一 细胞的多样性和统一性 E 1 2 甲 组 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 ②携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入位点2。 ③通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。 考点一 细胞的多样性和统一性 E 1 2 精 色 半 半 甲 组 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 脯 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 核糖体移动方向 A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 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。直到核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。 ④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。 考点一 细胞的多样性和统一性 盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。 无功能 有功能 肽链合成后，从 上脱离， 成具有特定 的蛋白质分子。 核糖体 盘曲折叠 空间结构和功能 考点一 细胞的多样性和统一性 6.翻译的方向 7.翻译的结果 P E A A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 起始 密码子 A C A 5’ 3’ 甲 色 组 精 半 半 脯 A G G 5’ 3’ 核糖体移动方向 核糖体沿着mRNA从5’端向3’端进行合成多肽链 合成多肽链 5’ 3’ 考点一 细胞的多样性和统一性 8.多聚核糖体现象 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ (1)图中①、⑥分别是什么分子或结构？ mRNA 核糖体 相同。因为它们的模板是同一条mRNA。 (2)最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？ (3)由该图能不能得出翻译的方向（核糖体移动的方向）呢？ 由肽链_____→肽链_____的方向进行 短 长 （从左到右） (4)一个mRNA分子上结合多个核糖体有何意义？ 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质，从而提高翻译效率。 考点一 细胞的多样性和统一性 1.真核生物与原核生物转录与翻译的区别 先转录，后翻译 （转录和翻译的场所不同） 边转录边翻译 （无核膜，转录和翻译都在细胞质） 原核生物没有核膜，因此转录和翻译在同一空间进行，两个过程常紧密偶联，同时发生(边转录边翻译)；而真核生物主要在细胞核中进行转录，然后在细胞质中进行翻译(在线粒体、叶绿体中也可边转录边翻译)。　 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识拓展】 课本知识迁移 2.基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系 A—C—U—G—G—A—U—C—U 苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸 A—C—T—G—G—A—T—C—T T—G—A—C—C—T—A—G—A 肽键 肽键 （假设以B链为模板进行转录） A链 B链 转录 翻译 基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 ＝ 6∶3∶1 转录 翻译 DNA mRNA 蛋白质 50个氨基酸 150 300 1 3 6 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识拓展】 课本知识迁移 说明：因为DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA;转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识拓展】 课本知识迁移 3.DNA的复制、转录和翻译的比较 复　制 转  录 翻  译 时间 场所 模板 原料 能量 酶 产物 碱基配对 特点 方向 意义 细胞分裂前的间期 个体生长发育的整个过程 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 DNA的两条链 DNA中的一条链 mRNA 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶 翻译相关的多种酶 两个双链DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 多肽（蛋白质） A-T T-A G-C C-G A-U T-A G-C C-G A-U U-A G-C C-G 半保留复制 边解旋边复制 边解旋边转录 原核生物可以边转录边翻译；一个mRNA上结合多个核糖体提高翻译效率 新链从5’端-3’端延伸 从起始密码子到终止密码子 细胞提供的能量（ATP、dNTP） 细胞提供的能量（ATP等） 细胞提供的能量 使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性 表达遗传信息，使生物表现出各种性状 新链从5’端-3’端延伸 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识拓展】 课本知识迁移 转录 DNA复制 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 4种游离的脱氧核苷酸 DNA的两条链 由ATP提供 解旋酶、DNA聚合酶 原料： 模板： 能量： 酶： DNA 复制 4种游离的核糖核苷酸 DNA的一条链的某片段 由ATP提供 RNA聚合酶 原料： 模板： 能量： 酶： 转录 (1)图示过程为？图2中b和c的区别是什么？ b和c的五碳糖不同 4.常考示意图解读 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识拓展】 课本知识迁移 tRNA 核糖体 mRNA DNA 转录 翻译 真核生物转录和翻译 (2)图示过程为？①至④分别表示什么？ 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识拓展】 课本知识迁移 (3)图示过程为？①至⑤分别表示什么？ 转录 翻译 ① ② ③ RNA聚合酶 ④ ⑤ DNA 核糖体 多肽链 mRNA 3’ 5’ 原核生物：可以边转录边翻译 为什么会是这样呢？ 原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识拓展】 课本知识迁移 DNA模板链 ②③④⑤表示正在合成的4条mRNA (4)图示过程为？①至⑤分别表示什么？ 边转录边翻译 考点一 细胞的多样性和统一性 【知识拓展】 课本知识迁移 【及时突破】请判断以下图示分别代表什么过程？ 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 DNA复制 转录 翻译 翻译 原核细胞：边转录边翻译 真核细胞：先转录后翻译 原核细胞：边转录边翻译 考点一 细胞的多样性和统一性 【新课导入】 33 【及时突破】判断下列各图中的翻译方向？ 考点一 细胞的多样性和统一性 34 1.(2024·黑龙江大庆中学高一期末)下列对遗传信息、密码子、反密码子的理解，错误的是 A.遗传信息蕴藏在DNA或RNA分子的4种碱基的排列顺序中 B.mRNA分子中3个相邻的碱基决定1个氨基酸，这3个碱基就是1个密码子 C.tRNA的一端有3个相邻碱基可与密码子互补配对，这3个碱基就是反密码子 D.一种氨基酸可能由多种密码子决定，每种密码子也都能决定多种氨基酸 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 2.(2023·石家庄高一期中)如图为tRNA的结构示意图，下列有关叙述正确的是 A.tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子 B.一种tRNA只可以转运一种氨基酸 C.图中b处上下链中间的结构为磷酸二酯键 D.图中c处表示密码子，可以与mRNA碱基互补配对 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 3.(2023·南京高一检测)若细胞质中tRNA1(3′AUU 5′)、tRNA2(3′ACG 5′)、tRNA3(3′UAC 5′)分别转运氨基酸a、b、c。现以双链DNA中的一条链3′—ACGATTTAC—5′为模板，指导合成短肽。该短肽基本组成单位的排列是 A.a—b—c   B.c—b—a C.b—c—a   D.b—a—c 考点一 细胞的多样性和统一性 曾经这样考 【学以致用】 4.图1和图2表示某些生物体内的物质合成过程示意图，下列对此分析正确的是 A.图中甲和丙表示RNA，乙和丁表示核糖体 B.图1中乙的移动方向为从右向左 C.图1最终合成的多肽链的氨基酸排列顺序各不相同 D.图1和图2所示过程使得少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质 考点一 细胞的多样性和统一性 5.如图所示为甲、乙两类细胞内遗传信息的传递过程，下列相关叙述正确的是 A.细胞甲可表示大肠杆菌细胞内遗传信息的传递过程 B.细胞甲中多个核糖体共同完成一条肽链的翻译 C.细胞乙中①和②过程都有T—A碱基配对现象 D.细胞乙中核糖体从mRNA的3′端向5′端移动 考点一 细胞的多样性和统一性 6.如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题： (1)图中表示遗传信息的____过程，发生的场所是_______，此过程除图中所示条件外，还需要_________等。 翻译 核糖体 酶和能量 (2)图中③表示_______,合成的主要场所是_______,通过_____运输到细胞质中。 mRNA 细胞核 核孔 (3)图中方框内的碱基应为_____，对应的aa5应为________(赖氨酸的密码子为AAA，苯丙氨酸的密码子为UUU)。 UUU 赖氨酸 (4)图中核糖体的移动方向是_________。 从左到右 考点一 细胞的多样性和统一性 二、中心法则 科学家克里克 1.提出者 弗朗西斯·克里克 1957年克里克提出中心法则 ——遗传信息传递的一般规律。 遗传信息可以从_______流向_______，即___________；也可以从___ 流向______，进而流向_________，即_________________________； DNA DNA DNA的复制 DNA RNA 蛋白质 遗传信息的转录和翻译 表示遗传信息传递的法则 复制 蛋白质 DNA RNA 逆转录 转录 翻译 2.内容及图解 思考：克里克提出的中心法则所有生物均能适用吗？ 考点一 细胞的多样性和统一性 在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是__________，蛋白质是_____________，而____为信息的流动提供能量，可见： 生命是______、______和_______的统一体 信息的载体 信息的表达产物 ATP 物质 能量 信息 中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向） ： 3.中心法则的完善 DNA 蛋白质 转录 翻译 复制 逆转录 复制 RNA 考点一 细胞的多样性和统一性 生物种类 遗传信息的传递过程 以DNA作为遗传物质的生物 原核生物 真核生物 DNA病毒 以RNA作为遗传物质的生物 一般RNA病毒 逆转录病毒 (HIV) 4.不同生物遗传信息的传递过程 考点一 细胞的多样性和统一性 【典例】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。 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 7.(2022･浙江高考真题)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，如图为某过程的示意图。下列叙述正确的是 A.催化该过程的酶为RNA聚合酶 B.a链上任意3个碱基组成一个密码子 C.b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连 D.该过程中遗传信息从DNA向RNA传递 考点一 细胞的多样性和统一性 　 提前感知 【高考真题】 8.中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律。下列叙述错误的是 A.①②③三个过程可在根尖分生区细胞中发生 B.①②③分别表示DNA的复制、转录和翻译过程 C.④表示逆转录，某些病毒增殖时可发生该过程 D.④⑤是虚线，表示其在生物界可能不存在 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 9.(2023·邢台高一期末)结合图表进行分析，下列有关说法正确的是   A.环丙沙星和红霉素可分别抑制细菌的①和③过程 B.青霉素和利福平都能抑制DNA的复制 C.结核杆菌的④和⑤过程都发生在细胞质中 D.①～⑤过程可发生在人体健康细胞中 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 主场所 储存于 转运 蛋白质 DNA RNA 逆转录 转录 模板 原料 产物 细胞核 DNA分子的一条链 4种核糖核苷酸 mRNA tRNA rRNA 主场所 翻译 模板 原料 产物 核糖体 21种氨基酸 具有一定氨基酸顺序的肽链(蛋白质) mRNA 遗传信息 密码子 编码 氨基酸 合成 mRNA rRNA tRNA 【课堂小结】 考点一 细胞的多样性和统一性 1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。 (1)DNA转录形成的mRNA,与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。( ) (2)一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。( ) × × 2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止，密码子是指( ) A.基因上3个相邻的碱基 B.DNA上3个相邻的碱基 C.tRNA上3个相邻的碱基 D.mRNA上3个相邻的碱基 D 教材课后习题·概念检测 考点一 细胞的多样性和统一性 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。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。 1.红霉索、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。 教材课后习题·拓展应用 考点一 细胞的多样性和统一性 FormatFactory : www.pcfreetime.com $