4.1 基因指导蛋白质的合成第二课时课时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的表达，系统涵盖转录、翻译及中心法则核心内容。课堂通过问题驱动阅读课本，结合学习笔记任务链与“练练手”互动，构建从定义条件到过程比较的知识支架，衔接DNA结构与蛋白质合成的前后脉络。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过转录与复制对比表格、克里克实验证据分析等，以结构与功能观（如tRNA三叶草结构）深化生命观念。采用网络构建与表格总结，帮助学生系统掌握知识，教师可借助实例高效教学，提升学生逻辑分析与问题解决能力。

什么是转录?模板?原料?需能量?所需的酶?场所?方向?特点?结果? 带着问题 阅读课本P65 第三自然段 在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。 模板: 原料: 能量: 酶: 场所: 合成方向: 特点: 结果: 1.定义 2.条件 DNA的一条链 4种核糖核苷酸 ATP RNA聚合酶 细胞核、线粒体、叶绿体 细胞质中 原核: 子链的 5' 3' 真核: a.作用于氢键,使DNA双螺旋解开 b.催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成磷酸二酯键) 边解旋边转录 RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 学习笔记 P64 任务二 参考答案 ⑴ 5′3′ ⑵RNA聚合酶 解开 磷酸二酯 ⑶胞嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 ⑷A-U T-A C-G G-C ⑸①5′-UACGCUCCGUACCC-3′ ②碱基互补配对的关系 ③与非模板链的碱基序列基本相同,区别是RNA链 上的碱基U,对应在非模板链上的碱基是T。 -ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC- -TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG- 基因A 基因B 基因H 其他基因 1个DNA分子 (多个基因) 转录 UGCAU……CCAUGC mRNA 转录 GGUCUAC……GUA mRNA 哪条是模板链? 2链 1链 2链 学习笔记P64【核心归纳】 2.有关转录的问题分析 1链 ①转录以 为单位,作为模板的只是DNA链中的基因片段; ②DNA两条链中 是转录的模板链,模板链 ; ③一个DNA转录出的mRNA 。 基因 一条链 不固定 不一定相同 2 项目 复制 转录 时间 场所 模板 原料 酶 产物 特点 碱基互补配对方式 方向 意义 细胞分裂前的间期 个体生长发育全过程 主要在细胞核或拟核中;少部分在线粒体、叶绿体、质粒中 DNA的两条链均为模板 DNA的一条链上某片段 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 边解旋边复制、半保留复制 边解旋边转录 A-T T-A C-G G-C A-U T-A C-G G-C 课本 P66 思考∙讨论 转录与DNA复制的比较 新链从5′端 3′端延伸 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。 遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上,为翻译作准备 学习笔记 P64 落实思维方法 第1节 基因指导蛋白质的合成 第四章 基因的表达 基因控制蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。 (第2课时) 转录 翻译 蛋白质 DNA (氨基酸) mRNA 基因的表达=基因指导蛋白质的合成 基因的表达——“转录”之 网络构建 练练手 (1)转录的第一步是要将a处的化学键打开,此过程叫什么?所需要的酶是什么酶? (2)b处遵循的原则是什么?DNA模板链上的ATCG碱基分别对应e上的什么碱基? (3)图中的e、f、g分别代表什么? e是从哪里离开细胞核的? (4)在上图的方框中用箭头标出转录方向。 –UAGC– 碱基互补配对 RNA聚合酶 解旋 核孔 g:4种游离的核糖核苷酸 e:1条核糖核苷酸链(或一个RNA 分子) f:RNA聚合酶 转录 翻译 蛋白质 DNA (脱氧核苷酸) (核糖核苷酸) 4种AGCU 21种 ? (氨基酸) mRNA 4种AGCT 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 基因指导蛋白质的合成 怎样破译mRNA上的遗传密码? 一一对应 遗传信息 二、遗传信息的翻译 mRNA上藏着遗传密码 或:4种碱基如何决定21种氨基酸? 二、遗传信息的翻译 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 3个碱基是如何决定1个氨基酸呢? 实验证据 遗传密码的破译 课本P70 科学家:克里克 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: 二、遗传信息的翻译 且遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅读,密码子之间没有分隔符。 是否由3个碱基来决定1个氨基酸? 3个碱基是如何与每个氨基酸对应的呢? 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 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个碱基是如何与每个氨基酸对应的呢? 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(1条mRNA链)。 二、遗传信息的翻译 ②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液; 实验过程:①在每个试管中分别加入1种氨基酸; 实验证据 苯丙氨酸 苯丙氨酸 苯丙氨酸 苯丙氨酸 密码子 (1)定义: mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 (2)认读: 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 (2)位置: mRNA上 二、遗传信息的翻译 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 。 二、遗传信息的翻译 21种氨基酸的密码子表 起始密码子: (甲硫氨酸)、 _ (缬氨酸、甲硫氨酸) 编码氨基酸的密码子: _种或_种 种类( 种 ) 64 在正常情况下,UGA是终止密码子,但特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。 在原核生物中,GUG也可以做起始密码子,此时它编码甲硫氨酸。 终止密码子: 、 、 UAA UGA UAG 3个 AUG GUG 61 62 特点 一种氨基酸可由多种密码子决定; ——专一性 ——通用性 ——简并性 一种密码子决定一种氨基酸; 几乎所以生物共用一套遗传密码 2个 简并性:一种氨基酸可由多种密码子决定; 专一性:一种密码子决定一种氨基酸; 通用性:几乎所以生物共用一套遗传密码; 课本 P67 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。 当今生物可能有着共同的起源 3' 5' 结合 氨基酸部位 碱基配对 mRNA 5' 3' A C U U G A 反密码子 密码子 结构: RNA链经过折叠,看上去像三叶草的叶形 形态: 其一端是携带氨基酸的部位,另一端是反密码子。 种类: 61种 数量关系: 1种tRNA只能转运1种氨基酸; 1种氨基酸可由1种或多种tRNA转运。 氨基酸的搬运工——tRNA 识别并转运氨基酸。 作用: 二、遗传信息的翻译 tRNA 反密码子书写从5'-3',AUG 读取从3'-5',GUA 双练一测 P141 第6题 遗传信息: 在DNA(基因)上。是碱基对(脱氧核苷酸)的排列顺序。决定性状。 密码子 : 在mRNA上,决定一个氨基酸的3个相邻碱基。决定氨基酸。 反密码子: 与mRNA上的密码子互补的tRNA一端的三个碱基。翻译作用。 辨析:遗传信息、密码子、反密码子 二、遗传信息的翻译 二、遗传信息的翻译 ①定义: ③条件 ②场所: 在细胞质的核糖体上,以游离的各种氨基酸原料,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 核糖体 模板: 原料: 酶和能量 转运工具: mRNA 21种氨基酸 tRNA 碱基配对方式: A-U,U-A,C-G,G-C A G U C C A U A A G G U 翻译的过程 U A C M G U G H A C C W 17 A G U C C A U A A G G U 过程 U A C M G U G H A C C W 脱水缩合(肽键) tRNA可重复利用 核糖体移动的方向: 由多肽链向单个氨基酸方向移动 (从左往右移动) 18 总结:翻译 mRNA 沿mRNA的5 端 3 端 mRNA 蛋白质 翻译条件 模板: 原料: 21种氨基酸 能量: 一般由ATP提供 翻译的方向: 场所: 核糖体 (核糖体沿着mRNA移动) 遗传信息的流动方向: 搬运工具: tRNA 碱基互补配对原则: A— 、G— 、C— 、U— U A G C 具有一定氨基酸序列的肽链 (脱离时还不成熟,需加工形成蛋白质) 产物: 基因的表达过程 一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成。 2.判断翻译的方向_。 从左到右 思考: 1.同时合成的多条肽链是否相同,为什么? 因为模板为同一条mRNA。 结构与功能相适应 多聚核糖体 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质 意义 二、遗传信息的翻译 核糖体移动方向 √ 学习笔记 P66 任务二 高效翻译的机制 通常 由肽链短 肽链长的方向进行 如图是翻译过程的示意图,请据图分析回答下列问题: (1)图甲中 、 、 分别是哪种分子或结构?该过程发生的碱基互补配对方式与DNA复制 和转录相比完全一样吗?_ _ (2)判断图甲中核糖体沿着mRNA移动的方向,并根据教材P67中的密码子表,写出图甲中 翻译出的氨基酸序列。_ (3)图乙中①⑥分别是什么分子或结构?核糖体移动的方向是怎样的?_ (4)图乙中最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗?为什么?_ (5)图乙所示的翻译特点有什么意义?_ 学习笔记 P66 任务二 多肽链 tRNA 核糖体 不完全一样,DNA复制为:A—T、T—A、G—C、C—G, 转录为:A—U、T—A、C—G、G—C,翻译为:A—U、U—A、C—G、G—C。 从左向右 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。 核糖体 mRNA 从右向左 模板是同一条mRNA √ 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质 边转录边翻译 先转录、后翻译 原核、真核生物转录与翻译的区别 真核生物: 由于核膜的阻隔,先转录再进行翻译。 原核生物: 基因组转录和翻译可同时进行 。 知识拓展 真核生物 原核生物 学习笔记 P67 例:一条肽链有500个氨基酸,则作为合成该肽链模板的mRNA和用来转录mRNA的DNA的碱基至少有( )个 A.500、1000 B.1000 、2000 C.1500、1500 D.1500 、 3000 D C T A C C A C T G G A T G G T G A C G A U G G U G A C 氨基酸 DNA(基因)碱基数: mRNA碱基数: 多肽上氨基酸数: n 3n 6n 基因表达过程中的数量计算 5' 5' 5' 3' 3' 3' 6 3 1 学习笔记 P67 (2)说明 密码子 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 练练手 判断下列各图中的翻译方向 练练手 DNA DNA DNA RNA RNA 蛋白质 1957年,克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA 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。 RNA 你能从信息传递的角度,用文字和箭头表示细胞中遗传信息的传递规律吗? 克里克提出的“中心法则”适用于所有生物吗? 三、中心法则 课本 P69 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 烟草花叶病毒 资料2:1970年,科学家在艾滋病病毒(RNA病毒)中发现逆转录酶,它能以RNA为模板合成DNA。 艾滋病病毒 RNA 逆转录酶 DNA 三、中心法则 在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的_,蛋白质是信息的_,而_为信息的流动提供能量,可见: 生命是_、_和_的统一体。 表达产物 ATP 物质 能量 信息 物质载体 逆转录 复制 虚线表示少数生物的遗传信息的流向 三、中心法则 课本 P69 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 生物种类 遗传信息的传递过程 原核生物 真核生物 DNA病毒 RNA复制病毒 逆转录病毒 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 翻译 蛋白质 RNA RNA复制 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 逆转录 RNA 三、中心法则 逆转录酶 解旋酶和DNA聚合酶 RNA聚合酶 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 1 2 3 4 5 烟草花叶病毒(TMV) 人类免疫缺陷病毒(HIV) 3 1 2 3 RNA 病毒 5 4 具备分裂能力的细胞: 不能分裂的细胞: 造血干细胞 1 2 3 神经细胞 2 3 原核细胞 噬菌体 1 2 3 1 2 3 (发生在:_) 宿主细胞内 三、中心法则 练练手 复制 转录 翻译 时间 个体生长发育整个过程 场所 主要在细胞核,也可以在线粒体、叶绿体 模板 DNA的两条链 原料 能量 ATP(不唯一) 酶 多种酶 产物 两个DNA 碱基互补配对 特点 信息传递方向 细胞分裂前的间期 核糖体 DNA的一条链 mRNA链 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 21种氨基酸 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶 三种RNA 多肽链 A-T、T-A、G-C、C-G A-U、T-A、G-C、C-G A-U、U-A、G-C、C-G DNA的复制、转录和翻译的比较 半保留复制、双向复制、 边解旋边复制 边解旋边转录 一个mRNA可结合多个核糖体,同时合成多条肽链 DNA DNA DNA RNA mRNA 蛋白质 D 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。 翻译 复制 转录 课本 P69 双练一测 P141 讲评第5、8、11、12、13(4)、14(3)(4) 课堂小结 中心法则 FormatFactory : www.pcfreetime.com $