4.(1)基因指导蛋白质的合成（第2课时）（教学课件）高一生物（人教版20(1)9必修2）

第4章

基因的表达第1节基因指导蛋白质合成第二课时学习目标1概述遗传信息翻译的过程对比DNA的复制、转录与翻译2概述中心法则的内容和实质3遗传信息的翻译目录contents0102中心法则mRNA合成以后，通过什么结构进入细胞质中?情境导入核孔真核生物的mRNA、tRNA、rRNA在细胞核中合成后，进入细胞质中参与蛋白质的合成过程。遗传信息的翻译翻译：游离在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。mRNA携带的遗传信息如何翻译成蛋白质?遗传信息的翻译借助于英文单词与汉字的对应关系，才能将一篇英文翻译成中文。核酸的碱基序列蕴含着遗传信息。翻译的实质是将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。要想知道mRNA是如何翻译成蛋白质的，首先也要寻找mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系。设想:遗传信息的翻译碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的?DNA和RNA都只含有4种碱基而在绝大多数生物体内，组成蛋白质的氨基酸有21种决定？如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定几种氨基酸4显然不够如果2个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定几种氨基酸16（42）还是不够4种碱基能决定几种氨基酸如果3个碱基决定1个氨基酸，64（43）足够满足后来，科学家又通过一步步的推测与实验，最终破解了遗传密码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。密码子密码子密码子决定决定决定mRNA5'3'GUGGAACCU缬氨酸组氨酸精氨酸翻译时密码子的读取方向从mRNA的5'→3'——密码子遗传信息的翻译第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU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①色氨酸UCAGC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UCAGA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UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始②)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UCAG▼21种氨基酸的密码子表注:①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。翻译通常是从mRNA上的起始密码子开始到终止密码子结束起始密码子和终止密码子各有几个?它们是否决定氨基酸?——密码子遗传信息的翻译起始密码子有2个，分别决定2种氨基酸，终止密码子有3个，不决定氨基酸。◆一种密码子决定几种氨基酸?◆每一种氨基酸只对应一种密码子吗?第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU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①色氨酸UCAGC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UCAGA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UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始②)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UCAG▼21种氨基酸的密码子表注:①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。一种(正常情况)有的氨基酸对应1种密码子，有的氨基酸对应多种密码子——密码子遗传信息的翻译你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义?当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸；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，可以保证遗传信息的翻译速度。地球上几乎所有的生物体都共用同一密码子表。根据这一事实，你能想到什么？绝大多数氨基酸都有好几个密码子,这一现象称为密码的简并。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。增加容错性保证翻译的速度——密码子遗传信息的翻译mRNA进入细胞质后，与什么结构结合，形成合成蛋白质的“生产线”?装配机器——核糖体将氨基酸运送到“生产线”上去的“搬运工”是什么？另一种RNA——tRNA——工具遗传信息的翻译——tRNA◆形态：比mRNA小得多。RNA链经过折叠，形成三叶草形3'5'◆功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸结合氨基酸的部位◆反密码子:mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基遗传信息的翻译一端是携带氨基酸的部位另一端是反密码子。◆结构:——tRNA◆密码子与反密码子的读取方向是如何的？3'5'◆在tRNA中是否只有反密码子这3个碱基？是否存在氢键？tRNA是RNA链经折叠形成的，除一端的反密码子外，还有其他碱基.在折叠区域碱基配对，存在氢键结合氨基酸的部位碱基配对◆氨基酸结合在tRNA的5'端还是3'端？mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子遗传信息的翻译(通过氢键相连)密码子读取方向从5'→3'端，反密码子读取方向从3'→5'端结合在3'端思考讨论◆每种氨基酸可能由几种tRNA转运？可能由一种或多种tRNA转运mRNA与核糖体结合形成2个tRNA结合位点遗传信息的翻译——过程5'3'AUG是起始密码子携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1遗传信息的翻译——过程5'3'携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2遗传信息的翻译——过程5'3'甲硫氨酸与组氨基酸形成肽键，转移到位点2肽键遗传信息的翻译——过程5'3'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，继续肽链的合成遗传信息的翻译——过程5'3'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，合成才告终止遗传信息的翻译——过程5'3'肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责遗传信息的翻译——过程遗传信息的翻译——过程遗传信息的翻译◆模板mRNA◆原料21种氨基酸◆能量ATP◆搬运工具tRNA核心归纳◆核糖体的移动方向：◆此过程碱基互补配对原则：A-U、U-A、C-G、G-C沿着mRNA

5’端往3’端移动◆遗传信息流向：mRNA→蛋白质◆产物具有一定氨基酸顺序的蛋白质◆场所细胞质的核糖体上遗传信息的翻译核心归纳正在合成的肽链核糖体mRNA翻译能高效进行的原因一个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。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。1.每种氨基酸都具有两种或两种以上的密码子。(

)2.核糖体的翻译通常是从mRNA上的起始密码子开始，终止密码子结束。(

)3.tRNA由3个碱基构成()4.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质()5.每种氨基酸仅由一种tRNA转运()×正误判断√×××典例分析[典例1]下列关于遗传信息的翻译的叙述中，正确的是()A.通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列B.生物体内合成蛋白质时，一种氨基酸只能由一种密码子决定C.生物体内合成蛋白质的氨基酸有21种，则tRNA也有21种D.生物体内合成蛋白质时，一种密码子一定能决定一种氨基酸AmRNA上的一个密码子决定一个氨基酸，所以在翻译过程中mRNA中的碱基序列决定了蛋白质中的氨基酸序列，A正确；密码子具有简并性，一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定，B错误；绝大多数生物体内合成蛋白质的氨基酸有21种，tRNA有62种，C错误；正常情况下终止密码子不能决定氨基酸，D错误。解析：◆时间：1957年◆提出者：克里克◆内容：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◆补充：少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA转录DNARNA翻译蛋白质逆转录复制复制中心法测转录DNARNA翻译蛋白质逆转录复制复制中心法测蛋白质是信息的表达产物DNA、RNA是信息的载体ATP为信息的流动提供能量在遗传信息的流动过程中生命是物质、能量和信息的统一体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转录DNARNA翻译蛋白质复制转录DNARNA翻译蛋白质复制转录DNARNA翻译蛋白质复制复制RNA翻译蛋白质逆转录转录DNARNA翻译蛋白质复制RNA下列各类生物遗传信息传递过程思考讨论6.线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则()7.DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则()8.遗传信息可以由DNA流向RNA，而不能由RNA流向DNA()9.中心法则表示的是遗传信息的流动过程。(

)正误判断××√√典例分析[典例2]新型冠状病毒(2019－nCoV)是一种RNA病毒，可以通过荧光PCR技术快速检测，该方法首先要将新型冠状病毒的核酸转换成DNA，图中表示该过程的是()A.① B.②C.③ D.④D新型冠状病毒是一种RNA病毒，其核酸有且只有RNA，要将其转换成DNA，需要通过逆转录过程，即图中④过程，D正确。解析：真核生物DNA复制、转录与翻译的比较核心比较项目DNA复制转录翻译时间场所模板原料产物碱基配对细胞分裂前的间期生长发育整个过程主要在细胞核DNA的两条链均为模板DNA的一条链上某片段四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸DNARNA生长发育整个过程主要在细胞核细胞质mRNA21种氨基酸肽链A-U、U-A、C-G、G-CA-T、T-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-C基因表达的计算核心探究实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1DNA碱基总数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数=6：3：1因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n，而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”字样才能使用这个比例关系。核心探究如图是翻译过程的示意图，请据图分析回答下列问题：(1)判断图甲中核糖体沿着mRNA移动的方向，并根据教材中的密码子表，写出图甲中翻译出的氨基酸序列。核糖体沿着mRNA从左向右移动图甲中对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸翻译的过程翻译的过程核心探究如图是翻译过程的示意图，请据图分析回答下列问题：(2)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？①⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左(3)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？相同；因为它们的模板是同一条mRNA翻译的过程核心探究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？(5)请写出流感病毒(一种RNA病毒)遗传信息传递的过程。。转录RNA聚合逆转录逆转录①②③①②③④⑤高度分化的细胞不再进行细胞分