4.1.2遗传信息的翻译、中心法则课件-2026-2027学年高一下学期生物人教版必修2

遗传信息的翻译、中心法则 第1节　基因指导蛋白质的合成 学习目标 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,构建知识网络。 利用中心法则的原理,根据相关资料分析不同药物杀菌抗病毒的机理,科学选择药物,促进人体健康的恢复。 01 02 知识点一 遗传信息的翻译 1.翻译的概念:游离在细胞质中的各种　　　　　　,以　　　　为模板合成具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　的过程。  氨基酸 mRNA 一定氨基酸顺序的蛋白质 核糖体 mRNA 氨基酸 2.密码子 64 mRNA 密码子 终止密码子 硒代半胱氨酸 起始密码子 甲硫氨酸 3.tRNA的结构和功能特点 (1)结构和功能 (2)功能特点:每种tRNA只能识别并转运　　　　氨基酸。  氨基酸 氢 反密码子 密码子 一种 4.翻译过程 核糖体 tRNA mRNA 终止密码子 核糖体与mRNA的复合物 知识点二 中心法则 1.提出者:　　　　　　。  2.完善后的内容 ①DNA复制:遗传信息从　　　　　流向　　　　　。  ②　　　 　:遗传信息从DNA流向RNA。  ③　　　 　:遗传信息从RNA流向蛋白质。  ④　　 　　:遗传信息从RNA流向RNA。  ⑤　　　 　:遗传信息从RNA流向DNA。  克里克 DNA DNA 转录　 翻译　 RNA复制　 逆转录 3.生命是物质、能量和信息的统一体 (1)DNA、RNA是　　　　的载体。  (2)蛋白质是信息的　　　　　　　　　。  (3)　　　为信息的流动提供能量。  信息 表达产物 ATP 1.如果某生理过程的产物是RNA,该生理过程可能属于中心法则的哪一环节? 2.中心法则普遍适用于各种生物,从进化上来说,其反映了什么问题? 提示 转录或RNA复制。 提示 所有生物具有共同的祖先。 想一想 议一议 情境探究 情境一　翻译的过程 下图是翻译过程的示意图,请据图分析并回答相关问题。 甲 乙 (1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是　　　　　　　　　　　　　。  (2)核糖体的移动方向是从mRNA的　　　　向　　　　移动,判断图甲中核糖体沿着mRNA移动的方向:　　　　　　　　　。根据教材中的密码子表,写出图甲中翻译出的部分氨基酸序列: 　　　　　　　　　　 　　　。  (3)图乙中的①⑥分别是　　　　　　　　　,核糖体的移动方向是 　　　　　　　　。  (4)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗?为什么? tRNA、核糖体、多肽链 5'-端 3'-端 从左向右移动 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸 mRNA、核糖体 由右向左 提示 相同。因为它们的模板是同一条mRNA。 (5)图乙所示的翻译特点,其意义是　　　　　　　　　　　　　　。  提示 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质 (6)组成蛋白质的21种氨基酸对应64种密码子,这表明密码子具有“简并性”,这一现象对生物体的生命活动有何意义? 提示 增强容错性:当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并,可能并不会改变其对应的氨基酸,因而有利于蛋白质结构或生物体性状的稳定;保证翻译速度: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。 方法突破 1.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中碱基的排列顺序,间接决定氨基酸的排列顺序 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的排列顺序 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 2.DNA转录与翻译的比较 项目 转录 翻译 时间 个体发育的整个过程 场所 主要在细胞核或拟核 细胞质 模板 DNA的一条链 mRNA 原料 4种游离的核糖核苷酸 21种氨基酸 产物 RNA 肽链 碱基配对 A—U、T—A、C—G、G—C A—U、U—A、C—G、G—C 3.真核生物和原核生物基因表达过程图解 提示:真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA和核糖体,其转录、翻译也存在同时进行的情况。 情境二　遗传信息转录、翻译过程中数量关系的相关计算 1.据下图完成后面的问题。 (1)转录时,组成基因的两条链中只有一条链能转录,另一条链不能转录。基因为　　链结构而RNA为　　链结构,因此转录形成的mRNA分子中碱基数目最多是基因中碱基数目的　　　　。  双 单 1/2 (2)mRNA中碱基数与氨基酸的关系:翻译过程中,mRNA 中每　　个相邻碱基决定一个氨基酸,每个氨基酸需要一个tRNA转运,所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目最多是mRNA中碱基数目的　　　(不考虑终止密码子)。  (3)综上可知,基因中碱基数目∶mRNA中碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目=　　　　　　　　　(不考虑基因中的内含子及终止密码子)。  3 1/3 6∶3∶1 2.遗传信息转录、翻译过程中相关的数目关系 比较项目(不考虑基因中的内含子及终止密码子) 数目/个 基因中的碱基(脱氧核苷酸) 6n RNA中的碱基(核糖核苷酸) 　　   蛋白质中的氨基酸 n 蛋白质中的肽链 m 蛋白质中的肽键(脱水) 　　　   3n n-m 方法突破 基因表达相关计算中的三个“看清楚” 情境三　中心法则的内容 1.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　　　　　　。  转录 RNA聚合 逆转录 逆转录 ①②③ ①②③④⑤ (4)任意一个人体细胞内均能发生①②③过程吗? (5)请写出流感病毒(一种RNA复制病毒)遗传信息传递表达的过程及发生场所。 提示 高度分化的细胞不再进行细胞分裂,因而不能发生①过程。 提示 ,病毒遗传信息的传递过程发生于宿主活细胞内。 2.中心法则体现了DNA的什么功能? 提示 (1)对遗传信息的传递功能:通过DNA的复制完成,发生在亲代产生生殖细胞或细胞增殖的过程中。 (2)对遗传信息的表达功能:通过转录和翻译完成,发生在个体生长发育过程中。 不同细胞或生物遵循的中心法则 (1)能分裂的细胞生物及T2噬菌体等病毒的中心法则: (2)烟草花叶病毒等大部分病毒的中心法则: 方法突破 (3)HIV等逆转录病毒的中心法则: (4)不能分裂的细胞的中心法则: 过关练习 1.下列有关tRNA的分析,错误的是(　　) A.tRNA具有识别并转运氨基酸的功能 B.tRNA上的反密码子会与mRNA上相应的密码子互补配对 C.一般情况下,一种氨基酸只能被一种tRNA携带 D.tRNA一般是单链结构,但会存在氢键 C 解析 mRNA上的三个相邻碱基称为一个密码子,可编码氨基酸,tRNA上的反密码子会与mRNA上相应的密码子互补配对,tRNA具有识别并转运氨基酸的功能,A、B两项正确;翻译过程中,由于密码子的简并性,一种氨基酸可以由多种密码子编码,因此一种氨基酸可以由多种tRNA携带,C项错误; tRNA一般为单链结构,但tRNA看上去像三叶草的叶形,tRNA中存在碱基对和氢键,D项正确。 2.图甲表示某细胞中遗传信息传递的部分过程,图乙为图甲中④的放大图。请据图回答下列问题。 甲 乙 (1)图甲所示的过程发生于　　　　　(填“原核细胞”或“真核细胞细胞核”)中,判断的理由是　 。 图甲中四个核糖体完成翻译过程合成的肽链相同,原因是 　 。  (2)图乙所示的过程中有　　　种RNA参与,其中含有氢键的RNA是图中的　　　(填字母),图中正在配对的密码子和反密码子分别是 　　　　　　　、　　　　　　　。  (3)如果有一段合成的多肽链,根据其中的氨基酸序列以及密码子是否一定能推出表达出这段多肽链的基因中的碱基序列? 　　　　　　　,理由是　  　。  一种氨基酸可能对应一种或几种密码子,且真核细胞的基因中存在不编码氨基酸的序列 原核细胞 原核细胞中无核膜包被的细胞核,转录和翻译可同时进行 翻译的模板为同一个mRNA 3 B GCU CGA 不一定 解析 (1)图甲边转录边翻译,该过程应发生于原核细胞中,因为原核细胞中没有核膜包被的细胞核,转录与翻译可同时进行。由于图甲中四个核糖体共用一个相同的mRNA作为翻译的模板,所以四个核糖体完成翻译过程合成的肽链相同。(2)图乙为翻译过程,需要mRNA作为翻译的模板、tRNA识别密码子并转运氨基酸、rRNA构成核糖体,即翻译过程需要三种RNA共同参与。tRNA看上去像三叶草的叶形,部分碱基之间形成氢键,图乙中B为tRNA。密码子存在于mRNA上,反密码子存在于tRNA上,由图可知,图中正在配对的密码子和反密码子分别是GCU、CGA。(3)由于一种氨基酸可由一种或几种密码子来决定,且真核细胞的基因中存在不翻译氨基酸的序列,所以根据其中的氨基酸序列以及密码子不一定能推出表达出这段多肽链的基因中的碱基序列。 3.下图是有关真核细胞中DNA分子的复制、基因表达的示意图,下列相关叙述正确的是(　　) A.甲、乙过程仅发生在细胞核内,丙过程发生在核糖体上 B.丙过程需要三种RNA参与,其中只有mRNA来自乙过程 C.甲、乙、丙过程遵循的碱基互补配对方式相同 D.甲、乙、丙过程所需原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸 D 解析 甲、乙、丙所示过程分别为DNA复制、转录、翻译,在真核细胞中, DNA复制与转录主要发生在细胞核内(线粒体、叶绿体中也能发生),翻译发生在核糖体上,A项错误;丙(翻译)过程需要三种RNA参与,三种RNA均来自乙(转录)过程,B项错误;甲、乙、丙过程都遵循碱基互补配对原则,但是碱基互补配对的方式不完全相同,C项错误;甲过程的产物是子代DNA分子,需要脱氧核苷酸为原料,乙过程的产物是RNA,需要核糖核苷酸为原料,丙过程的产物是蛋白质(多肽链),需要氨基酸为原料,D项正确。 4.下列关于下图所示生理过程的描述,最合理的是(　　) A.该生理过程可能发生于硝化细菌细胞内 B.表示噬菌体体内的转录和翻译过程 C.图中现象也可能出现在人体细胞核基因的表达过程中 D.图中两核糖体合成的肽链不同 A 解析 由图示可以看出,转录和翻译同时进行,一般发生在原核生物中,故该生理过程可能发生于硝化细菌细胞内。噬菌体是非细胞结构的生物,不能独立进行代谢过程。人体细胞核基因的表达过程为先转录后翻译,与图示不符。图中两核糖体以同一条mRNA为模板,合成的肽链相同。 【易错提醒】转录、翻译过程中的五个易错点 5.某DNA分子共有1 200个碱基对,其中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 解析 已知DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的46%,根据碱基互补配对原则,A=T、C=G,所以A=T=23%,则C=G=27%。又已知其中一条链中G和T分别占22%和28%,即G1=22%,则在双链DNA分子中,G=(G1+G2)/2,则G2=32%,由该链转录形成的mRNA中,G的比例最多为32%。该DNA分子共有1 200个碱基对,则翻译产物中含氨基酸的数目最多为1 200÷3=400(个)。 6.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽链,则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽链最多需要的tRNA个数依次为(　　) A.33,11 B.36,12 C.12,36 D.11,36 B 解析 由题可知,该多肽链有11个肽键,可推知此多肽链应由12个氨基酸脱水缩合而成,对应mRNA上的碱基数目至少应为12×3=36 (个),而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。 7.下图表示“中心法则”的内容,图中①②③④⑤分别表示相关过程,下列相关说法正确的是(　　) A.人体造血干细胞中可以进行①②③过程 B.人体心肌细胞内只能进行①②过程 C.乳酸菌内可以进行①④过程 D.④和⑤过程需要的原料相同 A 解析 ①过程表示DNA复制,②过程表示转录,③过程表示翻译,④过程表示RNA复制,⑤过程表示逆转录,人体造血干细胞中可以进行①②③过程,A项正确;心肌细胞内不能进行①过程,B项错误;在乳酸菌中可以进行①②③过程,但不能进行④过程,C项错误;④过程表示RNA复制,需要的原料是核糖核苷酸,⑤过程表示逆转录,需要的原料是脱氧核糖核苷酸,二者需要的原料不同,D项错误。 8.[多选]下图中甲、乙、丙表示细胞内正在进行的新陈代谢过程。据图分析,下列叙述正确的是(　　) A.正常人体细胞内不会进行④⑥⑦过程 B.①④⑥⑧⑩过程均需要核糖核苷酸作为原料 C.①过程需要DNA聚合酶参与,③过程需要RNA聚合酶参与 D.病毒体内不能单独进行图甲、乙或丙所代表的过程 AD 解析 正常人体细胞内不会进行④⑥RNA复制以及⑦逆转录过程,A项正确;①和⑧均为转录,④和⑥均为RNA复制,⑩为DNA复制,转录与RNA复制的产物均为RNA,均需要核糖核苷酸作为原料,DNA复制的产物是DNA,需要脱氧核苷酸作为原料,B项错误;①转录过程需要RNA聚合酶参与,③DNA复制过程需要DNA聚合酶参与,C项错误;病毒营胞内寄生生活,不能独立进行各项生命活动,所以其体内不能单独进行图甲、乙或丙所代表的过程,D项正确。 经典图示 Ⅰ:tRNA; Ⅱ:核糖体; Ⅲ:mRNA; Ⅳ:多肽链 归纳总结 1.细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫作翻译。 2.mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫作1个密码子。 3.每个tRNA的3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对,叫作反密码子。tRNA除一端的反密码子外,还有其他碱基。在折叠区域碱基配对,存在氢键。 4.翻译的场所是核糖体,条件是模板、“搬运工”、原料、酶和能量。 本 课 结 束 甲 乙 丙 $