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

4.1基因指导蛋白质的合成教学目标教学目标010203概述遗传信息的转录和翻译过程，阐明中心法则的具体内容。（生命观念）由中心法则的提出到完善，认同科学是不断发展的；基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。（生命观念、科学探究）计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。（科学思维）1.有耳垂（显）2.无耳垂（隐）

（显）（隐）

（显）（隐）

（显）（隐）教材分析

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学情分析

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教学目标

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设计思路

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教学过程/

教学反思1.性状表现不同的根本原因是什么？2.基因如何控制性状的？3.基因可以直接指导蛋白质合成吗？

转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，mRNA上的遗传信息是如何传递到蛋白质中的呢？

翻译mRNA上的碱基语言蛋白质上的氨基酸语言一.遗传信息的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。1.概念：mRNA蛋白质翻译（碱基）核苷酸氨基酸多样性原因数量排列顺序种类数量排列顺序种类思考：4种碱基如何决定21种氨基酸？41=4，不足42=16，不足43=64，有余1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？2个碱基决定一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？如果3个碱基决定一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？推测：三个碱基决定一个氨基酸一.遗传信息的翻译

1961年，克里克以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因的碱基序列。增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；

增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；

增加或删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。

为什么会产生这样的结果？克里克T4噬菌体实验

证明了遗传密码中3个碱基（密码子）编码1个氨基酸。一.遗传信息的翻译该实验同时表明:遗传密码从一个固定的起点开始，相邻的密码子之间无间隔、不重叠。科学史话2.密码子：

（1）概念：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。

科学家沿着蛋白质合成的思路，不断改进实验方法，终于破译全部64个密码子，并将64个密码子编制成了表格。称为密码子表。一.遗传信息的翻译密码子的阅读方向？密码子之间有间隔/有重叠吗？第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

第1个碱基第2个碱基 第3个碱基密码子苯丙氨酸UUUUUU

精氨酸

AGGAGG一.遗传信息的翻译第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

终止密码子：

、

__

、___（2）种类起始密码子：

（甲硫氨酸）、（

种）

_____（缬氨酸、甲硫氨酸）编码氨基酸的密码子______种或_____种64UAAGUGAUGUGA（硒代半胱氨酸）61UAG62一.遗传信息的翻译绝大多数氨基酸都有几个密码子。②密码子的简并性地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。③密码子的通用性一种密码子决定一种氨基酸。①密码子的专一性一.遗传信息的翻译（3）密码子的特点思考·讨论1、像苯丙氨酸、亮氨酸等，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？2、几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？密码子中一个碱基改变可能不改变其对应的氨基酸，在一定程度上保证了遗传性状的稳定性；

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。说明当今生物可能有着共同的起源。一.遗传信息的翻译

1.mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？一.遗传信息的翻译思考：氨基酸的“搬运工”——tRNA3'5'结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子61或62种（1）形态：三叶草形（2）功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。（3）反密码子：①概念：位于tRNA上能与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。（读图4-6，了解tRNA的形态和功能特点。）②种类：决定氨基酸的密码子有61或62种，所以反密码子有

；tRNA有

。

3.“翻译官”+“搬运工”——tRNA一.遗传信息的翻译61或62种识别密码子，转运氨基酸。

结合视频及以下问题阅读教材图4-7及相关内容，并概述翻译过程。①mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？②根据遗传密码的阅读方式，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？一.遗传信息的翻译自主学习位点1E位点2甲AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子CAU5’3’4.翻译的过程第1步：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AUG互补配对进入位点1。一.遗传信息的翻译位点1E位点2甲第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入位点2。CAU5’3’组GUG5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点2的tRNA上。一.遗传信息的翻译4.翻译的过程位点1E位点2甲CAU5’3’色CCA5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子组GUG5’3’精ACG5’3’半GCA5’3’半ACA5’3’脯AGG5’3’第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，合成肽链。一.遗传信息的翻译4.翻译的过程位点1E位点2AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子ACA5’3’甲色组精半半脯AGG5’3’释放因子直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。肽链释放后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。一.遗传信息的翻译4.翻译的过程

利用手中的材料，小组成员分工合作，模拟翻译过程，加深对翻译概念的理解。一.遗传信息的翻译

模型制作一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时进行多条肽链合成。少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。（1）如何快速高效地进行翻译呢？相同，因为其模板相同（3）翻译的方向？（即核糖体移动的方向）由肽链_____→肽链_____的方向进行短长（2）多条肽链的氨基酸序列是否相同？一.遗传信息的翻译思考.讨论5.翻译的高效性真核生物：先转录，后翻译DNAmRNARNA聚合酶边转录边翻译原核生物：6.真核与原核生物转录翻译的区别一.遗传信息的翻译二.转录、翻译与DNA复制的比较场所模板原料产物遗传信息传递方向DNA复制：DNADNA转录：DNARNA翻译：RNA蛋白质4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸游离的氨基酸DNAmRNA多肽链（蛋白质）DNA→DNADNA→mRNA亲代DNA的每一条链DNA上基因的一条链（模板链）mRNARNA基因蛋白质转录翻译细胞核细胞质主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞质mRNA→蛋白质请根据DNA的复制和基因的表达，绘制流程图，表示遗传信息的传递方向。小任务1小任务2阅读以下资料，对中心法则进行补充资料一：1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，能催化RNA的复制。资料二：1970年，科学家在某RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。三.中心法则三.中心法则1.提出者：2.内容：克里克遗传信息可以从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。DNARNA蛋白质转录翻译复制DNARNA蛋白质转录翻译复制中心法则的完善逆转录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)翻译蛋白质复制DNA转录RNA复制RNA蛋白质翻译蛋白质翻译转录DNARNA逆转录RNA复制各种生物的遗传信息传递过程三.中心法则通过本节的学习，从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？（1）生物体从亲代继承的是物质、能量还是信息？（2）遗传信息的传递需要哪些条件？（3）怎样理解生命与物质、能量、信息三者之间的关系？总结提升生命是物质、能量和信息的统一体。课堂小结练习与应用一、概念检测1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（

）（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。（

）××2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指（

）A.基因上3个相邻的碱基

B.DNA上