高中生物基因指导蛋白质的合成(第2课时)课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第四章基因的表达第1节：基因指导蛋白质的合成(第2课时)苏云金芽孢杆菌

棉花细胞

抗虫棉该基因表达的第一步是什么?在哪里进行?合成了什么物质?该物质的作用是什么?这样的植株就具有抗虫功能了吗?在细胞核中，Bt抗虫蛋白基因通过转录产生Bt抗虫蛋白的mRNA,mRNA

将通过核孔进人细胞质中。mRNA通过核孔进入细胞质后，mRNA

的碱基序

列是如何翻译成蛋白质的氨基酸序列的呢?问题探讨

目的基因核

DNA导入02产生Bt基因Bt抗虫蛋白培育表

达

、二、遗传信息的翻译及中心法则01

2遗传信息的翻译中心法则Ⅱ3'5复制DNA3′I-cc

CⅢ

一5'C

AGGGuuuuC

daua翻译蛋白质逆转录转录复制RNA遗传信息的翻译翻译的概念及实质(1)概念：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。(2)实质：mRNA

上的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的?脱氧核苷酸序列核糖核苷酸序列氨基酸序列基

因转录mRNA翻译蛋白质AUCG4

4

4氨基酸□1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定4

种氨基酸；□

2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定16

种氨基酸；□

3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定

64

种氨基酸，第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢?4

4氨基酸AUCG

AUCGAUCG

4氨基酸AUCGAUCG聚尿嘧啶核苷酸，观察多肽的合成(1)用UGUG

UGUGUGUGUGUGUG

作模板合成了由两种氨基酸交替连接的6肽，说明了一个氨基酸是由

三个

碱基组成(2)人工合成的RNA

多聚尿嘧啶核苷酸只含U

的核苷酸链，合成的多肽只有

苯丙氨酸，说明苯丙氨酸的密码子是

UUU

;各管加入多聚尿嘧啶核苷酸Cys

Tyr

Ser

Phe

Cys遗传密码的破译是生物学史上一个伟大的里程碑。

下图是尼伦伯格和马太破

译第一个遗传密码的实验

每支试管中加入了一种氨基酸，再加入除去了DNATyr:酪氨酸

Ser:

丝氨酸

Phe:苯丙氨酸Cys:半胱氨酸和mRNA

的细胞提取液，以及人工合成的RNA

多Tyr

Ser

Phe情境一

密码子【任务1】

.

阅读教材图4-5、表4-

1,分析、归纳密码子的特点：1.什么是密码子?2.决定氨基酸的密码子有多少种?3.起始密码子是什么?起始密码子编

码什么氨基酸?终止密码子有几个?4.一种密码子决定几种氨基酸?一种

氨基酸酸有几种密码子?mRNAG

U

G

CA

U

C

G

AmRNA

5'3'密码子

密码子

密码子决定

决定

决定缬氨酸

组氨酸

精氨酸mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基为1个密码子。(1)密码子的概念：苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸苯丙氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)丝氨酸

丝氨酸丝氨酸第1个碱基略氨酸

酪氨酸终止第2个碱基UG

酰胺天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸

赖氨酸

天冬氨酸

天冬氨酸谷氨酸

谷氨酸脯氨酸脯姿酸脯氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸缬氨酸丙氨酸缬氨酸丙氨酸缬氨酸丙氨酸缬氨酸、

甲硫氨酸(起始)

丙氨酸第一个碱基UCAG第3个碱基UA

情丝氨酸

丝氛酸精氨酸

精氨酸

甘氨酸

甘氨酸甘氨酸

甘氨酸G半胱氨酸半胱氨酸终

止、硒代半胱氨酸第三个碱基UCA第二个碱基U

C

A21种氨基酸的密码子表密码子UUUAGAGUC

A

GUC

A

GUC

A

GUA①

GUG

只在原核生物中作为起始密码子时编码甲硫氨酸，其他情况下编码缬氨酸。终止密码子

UAA、UAG、

UGA

(前两种不编码任何氨基酸)②在正常情况下，

UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。AUG

(甲硫氨酸)GUG

(缬氨酸、甲硫氨酸)02

密码子(2)特殊密码子：起始密码子思考·讨论

分析密码子的特点①1种密码子只能决定1种氨基酸(正常情况下)。②1种氨基酸可以由1种或几种密码子决定。1.一种密码子决定几种氨基酸?一种氨基酸酸有几种密码子?赖氨酸A

ALALALA

G赖氨酸细胞核mRNA①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。ACG(A

A

UGU

A(C

GUA

C

G天冬氨酸

精氨酸ACG(G

A

UGU

A(C

G

C)A

C

G天冬氨酸

精氨酸思考

·讨论

分析密码子的特点2.从密码子表中可以看出，

一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义?正常mRNA错误mRNA思考·讨论

分析密码子的特点3.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?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G

U

G

C

A

U

C

G

AmRNA

5'密码子密码子

密码子决定决定

决定缬氨酸

组氨酸

精氨酸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。①密码子的专一性一种密码子决定一种氨基酸②密码子的简并性绝大多数氨基酸都有几个密码子。③密码子的通用性地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。密码子(3)密码子的特点：3'组色精

半胱

半胱

脯如何精准运送过来的?3′tRNA游离在细胞质中的氨基酸，是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢?思考甲硫5'谷丝(1)形态：

碱基RNA

链经过折叠，形成三叶草形。配对(2)功能：识别和转运氨基酸(3)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

。G3

结合氨基3'

OH

酸的部位5'碱基配对()UA

C

反密码子A

U

G密码子mRNAC

5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中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序密码子mRNAmRNA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

和氨基酸排列顺序反密码子tRNAtRNA上与密码子互

补配对的三个碱基识别密码子遗传信息、密码子、反密码子的比较(3)除去DNA

和mRNA

的细胞提取液含有核糖体和线粒体，能为多肽的合成提供

场所和能量

o(4)在此过程中，细胞提取液为肽链的合成提供了能量、酶、核糖体、rRNA

等物质或结构。各管加入多聚尿嘧啶核苷酸Tyr

Ser

PheCys

TyrSer

PheCys遗传密码的破译是生物学史上一个伟大的里程碑。

下图是尼伦伯格和马太破

译第一个遗传密码的实验

每支试管中加入了一种氨基酸，再加入除去了DNATyr:酪氨酸

Ser:丝氨酸

Phe:苯丙氨酸Cys:半胱氨酸和mRNA

的细胞提取液，以及人工合成的RNA

多聚尿嘧啶核苷酸，观察多肽的合成情境一请结合以下问题阅读教材图4-7及相关内容，概述翻译过程。①mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止?多肽链②根据遗传密码的阅读方式分析，图

中mRNA

上共有几个密码子?③翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎

样的?反密码子mRNA核糖体-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。翻译的过程3'核糖体移动方向起始密码子核糖体第

一

步：第

二

步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2。第三步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。翻译的过程3'核糖体沿mRNA

移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA

第

四

步：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。翻译的过程3'核糖体移动方向半3

5’脯3

5’半3

5’精3

5’色3

5'翻译的过程直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。甲组色精半半脯5’

3

5’2肽链合成后，从核糖体上脱离，

盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。核糖体移动方向第

五

步：翻译的过程直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。甲组色精半半脯5’

3'

5’2肽链合成后，从核糖体上脱离，

盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。核糖体移动方向第

五

步：项目复制转录翻译场所细胞核(主要场所)细胞核(主要场所)核糖体条件模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种游离的氨基酸能量ATPATPATP酶解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶特定的酶产物DNARNA多肽原则碱基互补配对A-T

T-A

G-C

C-G碱基互补配对A-UT-A

G-C

C-G碱基互补配对A-UU-A

G-C

C-GDNA

的复制、转录和翻译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中碱基排列顺序，间接决定氨基酸

排列顺序密码子mRNAmRNA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排列顺序反密码子tRNAtRNA上与密码子互补

配对的三个碱基识别密码子遗传信息、密码子、反密码子的比较

思考

·讨论

分析翻译的过程1.下图是翻译过程的示意图，请据图分析回答下列问题：

多肽链

IV(1)图甲中

I

、Ⅱ

、IV分别是哪种分子或结构?该过程发生的碱基互补配对与DNA复制

ItRNA和转录相比完全一样吗?不完全一样复制A—T、T—A、G—C、C—G转录A—U、T—A、C—G、G—C翻译A—U、U—A、C—G、G—C(2)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。甲硫氨酸丝氨酸丙氨酸核糖体mRNA

核糖体3.最终合成的多肽链②、③、④、

⑤

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。4.图所示的翻译特点，其意义是什么?思考

·讨论

分析翻译的过程2.图中①、⑥分别是什么分子或结构?核糖体移动的方向是怎样的?少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。②

细胞核氨基酸核孑蛋白质⑤mRNA③UAC

C

GA

AGAAU

GGCUU

CU

UU

C核糖体

信使RNA真核生物转录、翻译示意图思考

·讨论

分析翻译的过程5.比较真核细胞和原核细胞转录、翻译原核生物转录、翻译示意图RNA聚合酶细胞质核糖体④c基因表达的过程中，DNA

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?A—C—T-G—G—A—T—C—TDNAT—G—A

C—C—T—A—G—AA—C—UG—G—A—U—C—U

3ACUGGA

UCUUGA

CCU

AGA蛋白质

苏氨酸一

甘氨酸——丝氨酸工转录翻

译mRNA(2)说明：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。l(1)关系图课

堂

检

测1.下列关于密码子的叙述，正确的是(C)A.密码子位于mRNA

或tRNA

上B.一种氨基酸只由一种密码子决定C.密码子与反密码子配对时能够形成氢键D.反密码子有64种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

碱基互补配对课

堂

检

测2.如图为tRNA的结构示意图，下列有关叙述正确的是(B二中心法则影

多Protein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)195

7年，克里克提出生物遗传的中心法则，用以表示生命遗传信息的流动方向或传递规律，但由于当时对很多机制了解不多，中心法则中遗传信息的

流动方向带有一定的假设性质。随着遗传规律的深入探索以及各种先进技术

在实验中的应用，中心法则逐渐被证实并得到完善和发展。【

任

务

3

】.

阅读教材69页相关内容，思考并完成以下问题。你能从信息传递的角度，用流程图总结细胞中遗传信息的传递规律吗?

情境二讨论完成下表□1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则(1)遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的复制；(2)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。复制翻译RNADNA转录蛋白质中心法则的完善□1965年，科学家在RNA

病毒里发现了一种RNA

复制酶，它能对RNA

进行

复

制

。□1970年，在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA

为模板合成

DNA。复制逆转录RNA-

翻译

蛋白质转录中心法则图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向)DNA复制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复制转录

翻译RNA

→

蛋白质真核生物DNA病毒以RNA作为遗

传物质的生物一般RNA病毒RNA

→

蛋白质逆转录病毒(HIV)RNA逆转录复制转录，DNA-

RNA翻译蛋白质翻译DNA-(1)②表

示转录

过程，需要RNA

聚

合

酶

；

④

表

示

逆

转

录

过

程

，

需

要

逆

转

录

酶的参与。(2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是①②③

_O(3)图中遵循碱基互补配对原则的过程

是①②③④⑤

(4)任意

一个人体细胞均能发生①②③过程吗?