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

该高中生物学课件聚焦“基因指导蛋白质的合成”，系统涵盖RNA结构功能、转录翻译过程、中心法则等核心知识。课堂导入以“OB基因合成瘦素”设问，衔接DNA与蛋白质合成的空间差异，引出RNA中介作用，构建“问题-概念-过程”的学习支架。 其亮点在于以生命观念中的结构与功能观为核心，通过DNA与RNA对比表格、转录翻译分步骤解析培养科学思维，结合密码子简并性分析、数量关系计算等练习题促进探究实践。学生能深化知识逻辑，教师可借助系统资源提升教学效率。

第4单元 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 课堂导入 ①科学家最早发现与肥胖相关的 基因的名称是什么？ ②该基因能合成什么物质？ OB基因 瘦素 DNA (OB基因) 蛋白质(瘦素) 一、基因的表达 指导合成 思考：DNA主要存在 中， 而蛋白质合成在 的核糖体中， 两者如何联系起来呢？ 基因 蛋白质 基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。 RNA 细胞核 细胞质 一、基因的表达 转录 翻译 RNA 蛋白质 基因 基因的表达 二、RNA的结构和功能 1.RNA的结构： 基本单位 核糖核苷酸 空间结构 一般是单链，而且比DNA短。 二、RNA的结构和功能 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 双螺旋结构 单链 脱氧核糖核酸 2.DNA与RNA的比较： 核糖核酸 脱氧(核糖)核苷酸 A、G、C、T A、G、C、U 细胞核 细胞质 拟核 二、RNA的结构和功能 信使 RNA (mRNA) 转运 RNA (tRNA) 作为DNA的信使， 翻译的模板 核糖体 RNA (rRNA) 3.RNA的种类及其作用: 识别并转运氨基酸 核糖体的组成成分 tRNA “三叶草”形 作为某些病毒的遗传物质 某些RNA具有催化作用（酶） 三、遗传信息的转录 1.概念：在细胞核中，通过 聚合酶以_______________为模板合成 的过程。 的一条链 真核生物： 原核生物： 细胞核（主要）、叶绿体、线粒体 拟核（主要）、细胞质（质粒DNA） DNA病毒： 宿主细胞内 2.场所： 3.过程： 解旋 → 配对 → 连接 → 释放 三、遗传信息的转录 3.过程： 三、遗传信息的转录 3.过程： （1）解旋 C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' ATP RNA聚合酶 三、遗传信息的转录 3.过程： 3.过程： （2）配对 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' U A U G C A U G A U C G A G C U U 遵循 原则。 碱基互补配对 A和 配对；C和 配对。 U G 是否有A—T配对？ 有 模板？ DNA的一条链 三、遗传信息的转录 3.过程： （3）连接 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' T A T G C A T G A T C G A G C T T U A U G C A U G A U C G A G C U U 5' 3' ATP 5′－端→3′－端 RNA聚合酶作用形成磷酸二酯键 子链延伸合成的方向？ 特点：边解旋边转录 三、遗传信息的转录 3.过程： （4）释放： 细胞质 细胞核 三、遗传信息的转录 模板： 原料： 能量： 酶： DNA的一条链 RNA聚合酶 游离的4种核糖核苷酸 ATP A— 、G— 、C— 、T— U A G C 边解旋边转录 RNA (mRNA、tRNA、rRNA) 注意：从DNA释放出来时还不成熟，还要在细胞核中加工。 4.条件： 5. 配对方式： 6.特点: 7.产物: 三、遗传信息的转录 思考•讨论： 1.RNA聚合酶的移动方向？ 从5′-端→3′-端移动， 与新链延伸方向一致。 3.转录是转录整个DNA分子吗？ 转录其中的基因 2.细胞核中转录形成的RNA进入细胞质穿过几层膜？ RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜 能量 DNA复制与转录的比较 细胞分裂前的间期 生长发育过程 主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、细胞质中 DNA的每一条链 DNA的一条链 游离的4种脱氧核苷酸 游离的4种核糖核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 A—T、G—C、C—G、T—A A—U、G—C、C—G、T—A 半保留复制、边解旋边复制 边解旋边转录 新链（酶）从5′-端→3′-端延伸 2个子代DNA分子 RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 四、遗传信息的翻译 1.概念：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 顺序的蛋白质的过程。 ？ 蛋白质 碱基序列 氨基酸序列 4种碱基 21种氨基酸 翻译 四、遗传信息的翻译 1个碱基决定1个氨基酸 2个碱基决定1个氨基酸 3个碱基决定1个氨基酸 41=4：决定4种氨基酸 42=16：决定16种氨基酸 43=64：氨基酸组合64种 4个碱基决定1个氨基酸 44=256：氨基酸组合256种 组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要 个碱基对应1个氨基酸！ 3 四、遗传信息的翻译 密码子：mRNA上3个相邻碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫作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。 四、遗传信息的翻译 密码子（共64个）： ①起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸。 ②终止密码子：3种，UAA和UGA（不编码氨基酸）、UAG 编码氨基酸的密码子 种。 62 四、遗传信息的翻译 几乎所有生物共用1套密码子，说明生物有共同起源。 一定程度可防止碱基改变 而导致遗传信息的改变！ 1个密码子对应1个氨基酸。 专一性 1个氨基酸对应多个密码子。 简并性 通用性 四、遗传信息的翻译 氨基酸 氨基酸如何识别密码子 并被转运到相应位置？ 甲硫氨酸 酪氨酸 终止 四、遗传信息的翻译 转运工具： tRNA 比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂， 形成四叶草形。 四、遗传信息的翻译 转运工具： tRNA 比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂。 反密码子： ①含义：与mRNA中密码子互补配对的 tRNA上的3个碱基。 ②特点：每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸； 1种氨基酸可由1或多种tRNA转运。 思考1：若反密码子为GUA，则携带的氨基酸是？ 思考2：若密码子为UAA，则对应的反密码子是？ 密码子为CAU，是组氨酸 UAA为终止密码子，不决定氨基酸， 所以没有与之对应的反密码子 四、遗传信息的翻译 转运工具： tRNA 比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂。 反密码子： ①含义：与mRNA中密码子互补配对的 tRNA上的3个碱基。 ②特点：每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸； 1种氨基酸可由1或多种tRNA转运。 ③种类：62种（终止密码子没有对应的反密码子）。 四、遗传信息的翻译 转运工具： tRNA 比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂， 形成四叶草形。 转发这个转运RNA， 祝大家考试好运！ 四、遗传信息的翻译 1.概念：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 顺序的蛋白质的过程。 2.过程： 四、遗传信息的翻译 U C A 甲 色 A C C 组 精 G A C 第1步：mRNA在细胞质中与核糖体结合 G G U C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 3' 5' 四、遗传信息的翻译 位点1 位点2 U C A 甲 色 A C C 组 精 G A C 第1步：携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1 U C A 甲 U C A G G U C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 甲 U C A 3' 5' 四、遗传信息的翻译 位点1 位点2 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 色 A C C 组 精 G A C 第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 甲 U C A G G U G G U 组 G G U 组 G G U 3' 5' 四、遗传信息的翻译 位点1 位点2 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U 色 A C C 精 G A C 第3步：甲硫氨酸与组氨酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上 甲 U C A 组 G G U 甲 3' 5' 四、遗传信息的翻译 位点1 位点2 位点1 位点2 色 A C C 精 G A C 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。 U C A 组 G G U 甲 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A 3' 5' 四、遗传信息的翻译 位点1 位点2 色 A C C 精 G A C 第4步：一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成 G G U 组 甲 C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A A C C 色 A C C 色 A C C 组 甲 3' 5' 翻译方向 四、遗传信息的翻译 位点1 位点2 G A C 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。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。 G G U C U G A A U G A C U C G G C G U U G C U G U C C U G A U C C U A A G G C U U C A A C C A G G 半 色 组 甲 精 谷 半 脯 丝 U C U 终止密码子 3' 5' 翻译方向 四、遗传信息的翻译 1.概念：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 顺序的蛋白质的过程。 2. 过程 ： 3.条件： 模板： 原料：________ 能量： 酶：多种酶 搬运工具：______ 装配机器：______ 氨基酸 核糖体 思考1：核糖体移动（翻译）的方向是怎样的？ 思考2：最终合成的肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？ 四、遗传信息的翻译 mRNA 核糖体 在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常一个mRNA分子上可以相继结合 个核糖体，形成 ，同时进行 条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 多聚核糖体 多 多 意义 肽链 相同。因为它们的模板是同一条mRNA。 mRNA的5‘→3’。 四、遗传信息的翻译 1.概念：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 顺序的蛋白质的过程。 2. 过程 ： 3.条件： 模板： 原料：________ 能量： 酶：多种酶 搬运工具：______ 装配机器：______ 氨基酸 核糖体 4.产物:多肽 蛋白质。 五、真、原核生物细胞基因表达过程 原核生物基因 的表达 编码区 非编码区 非编码区 终止子 启动子 RNA聚合酶 mRNA 蛋白质 五、真、原核生物细胞基因表达过程 真核生物基因 的表达 编码区 非编码区 非编码区 终止子 启动子 前体mRNA 蛋白质 剪接 成熟mRNA 五、真、原核生物细胞基因表达过程 原核生物 ：边转录边翻译 真核生物 ：先转录，后翻译 原核生物没有核膜， 转录和翻译可发生在同一空间内， 边转录边翻译。 六、遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 mRNA DNA 肽链 六、遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 基因表达的过程中，不考虑终止密码子的情况下，基因的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？ （假设以B链为模板进行转录） 转录 基因的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 ＝ 6∶ 3∶ 1 A—C—U—G—G—A—U—C—U 翻译 苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸 肽键 肽键 3 9 18 实际上是 这个比例吗？ 六、遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 中有的片段无遗传效应， 不能转录出 。 ②在基因片段中，有的片段起调控作用 （如非编码区），不转录。 六、遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 ③转录出的𝐦𝐑𝐍𝐀 中有终止密码子， 正常情况下，终止密码子不编码氨基酸。 ④合成的肽链在加工过程中 可能会被剪切掉部分氨基酸。 七、中心法则 阅读课本P69页中心法则相关内容，思考下列内容： 1.提出者：________。 2.首次提出的内容：遗传信息可以从 流向 ，即 ； 也可以从 流向 ，进而流向 ，即遗传信息的 。 3.图解： 克里克 DNA DNA DNA的复制 DNA RNA 蛋白质 转录和翻译 七、中心法则 阅读课本P69页中心法则相关内容，思考下列内容： 1.提出者：________。 2.首次提出的内容：遗传信息可以从 流向 ，即 ； 也可以从 流向 ，进而流向 ，即遗传信息的 。 随着研究的深入，科学家对中心法则做出了补充： 少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从 流向 以及 从 流向 。 克里克 DNA DNA DNA的复制 DNA RNA 蛋白质 转录和翻译 RNA RNA RNA DNA 七、中心法则 1.提出者：________。 2.补充后的内容图解： 的复制；②______；③翻译；④____________；⑤________。 克里克 转录 的复制 逆转录 七、中心法则 3.不同生物中心法则表达式： ①以为遗传物质的生物遗传信息的传递（ 病毒及细胞生物） ②具有复制功能的 病毒（如烟草花叶病毒） 七、中心法则 3.不同生物中心法则表达式： ④高度分化的细胞遗传信息的传递 ③具有逆转录功能的病毒（如 ） 七、中心法则 4.中心法则的意义：对DNA基本功能（ 和 遗传信息）的概括。 传递 表达 5.生命是物质、能量和信息的统一体：____________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。 、 蛋白质 练习 1. 是核糖体的组成成分,原核细胞中可由核仁参与合成。( ) × 2.三种 都是 分子转录的产物，转录的方向是从的。( ) √ 3. 细菌的一个基因转录时两条 链可同时作为模板，提高转录效率。( ) × 4. 密码子是 上的三个碱基，决定氨基酸的密码子最多有61种。( ) × 5. 反密码子的读取方向为由氨基酸连接端开始读（由长臂端向短臂端读取）。( ) √ 6. 翻译时在核糖体上每次移动3个碱基的位置。( ) × 7. 翻译时，核糖体的移动方向是。( ) √ 练习 在真核生物中，甲硫氨酸、赖氨酸、苏氨酸、精氨酸对应密码子各有1、2、4、6种， 终止密码子有3种。假设某真核生物的一条多肽链氨基酸序列为： 甲硫氨酸—苏氨酸—赖氨酸—精氨酸，下列叙述正确的是( ) A. 从密码子简并角度分析，多肽链中赖氨酸发生变化的可能性大于苏氨酸 B. 合成该条多肽时，可读取 上的全部碱基 C. 该条多肽翻译过程中最多有13种 参与 D. 理论上，该多肽的模板 最多有16种 A 练习 2.细胞内有些 分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤。含有的反密码子在与 中的密码子 互补配对时，存在如图所示的配对方式（ 表示甘氨酸）。下列说法错误的是( ) A. 一种反密码子可以识别不同的密码子 B. 中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变 C. 分子由两条链组成， 分子由单链组成 D. 密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合 C 练习 图中区域的编码链上， 从右到左的碱基序列是 ； B. 聚合酶可能在该 分子的 其他部位以另一条链为模板 C. 转录形成的 分子也可以 作为该生物的遗传物质携带遗传信息 D. 位于 上的密码子共64种，每个密码子都对应一个氨基酸分子 3. 如图为 分子的转录过程，相关叙述正确的是( ) B 练习 4. 已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有198个肽键，控制翻译 该蛋白质分子的中A和共占 （不考虑终止密码子），则转 录形成该的分子中，C与 至少有( ) D A. 600个 B. 700个 C. 800个 D. 900个 练习 5. 如图为野生型紫色非硫细菌体内指导 一种多肽合成的模板 ，该细菌的 一个突变型个体内，在第270号碱基对 应的 位置发生了替换，据图分析下列叙述正确的是 ( ) B A. 野生型菌体内合成的相应多肽应该为103肽 B. 突变型菌体合成的肽链中氨基酸的数目可能减少 C. 肽链合成时， 聚合酶首先结合在起始密码子的位置 D. 该 可以同时结合多个核糖体，同时翻译出多种相应的多肽，从而提高翻译的效率 练习 6、下图所示为甲、乙两类细胞内遗传信息的传递过程，下列叙述正确的是（ ） 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多肽链的翻译 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 A 练习 7、下图为一原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列叙述与该图不相符的是（ ） A．图中不同核糖体上合成的多肽链结构相同 B．转录与翻译可同时进行，图中有2条肽链正在合成 C．图示一个mRNA可能包含多个基因的转录信息 D．多肽合成后不需要加工即可行使相应的功能 D 练习 8、如图表示生物细胞中基因的表达过程，下列相关判断错误的是（ ） A．图示现象不可能发生在人体细胞的核基因表达过程中 B．一个基因可在较短时间内合成多条肽链 C．一条多肽链的合成需要多个核糖体的共同参与 D．图示过程中既有DNA-RNA之间的碱基配对，也有RNA-RNA之间的碱基配对 C 练习 9、某DNA分子共有1 200对碱基，A＋T占46%，其中一条链中G和T分别占22%和28%，则由该链转录的mRNA中G所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别是（ ） A．32%　400个 B．32%　200个 C．18%　200个 D．22%　400个 A 练习 10、中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径，如图为中心法则的图解。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 A 练习 11、“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。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 C Thank You Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $