4.1+基因指导蛋白质的合成课件-2025-2026学年高一下学期必修2生物

第四章

基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成010203学习目标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）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）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。（科学探究）情景一：情景二：

将苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。01

遗传信息的转录基因性状基因蛋白质体现控制（细胞核中）（核糖体）

已知，DNA不能出核孔（核孔有选择性）核糖体科学家推测：在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。01

遗传信息的转录相关资料：1955年，布拉切特分别用洋葱根尖和变形虫进行了实验；发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质的合成就停止；若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。

1955年，戈德斯坦和普劳特用放射性同位素标记的尿嘧啶培养液培养变形虫，检测到放射性物质从细胞核转移到细胞质。细胞核核糖体（蛋白质合成场所）细胞质DNA(2nm)(遗传信息)核孔0.9nmRNA合作探究一：请同学们自主阅读教材P64-65，梳理下列问题，并做相应勾画标注。1.RNA是什么物质?由哪些成分组成？2.RNA与DNA在化学组成和结构上的区别有哪些？3.RNA为什么适合作DNA的信使？4.RNA的种类有哪三种？01

遗传信息的转录01

遗传信息的转录DNARNA全称：基本单位：全称：基本单位：DNA一般为规则的双螺旋结构RNA通常呈单链核糖P含氮碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）脱氧核糖核酸脱氧核糖核苷酸核糖核酸核糖核苷酸P脱氧核糖含氮碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）结构：结构：分布（真核细胞）：细胞核（主要）线粒体、叶绿体分布（真核细胞）：细胞质（主要）由此分析RNA适于作“信使”的原因？01

遗传信息的转录DNARNARNA适合于做”信使“的原因：能够携带并传递遗传信息RNA也是由核苷酸连接而成；RNA和DNA间遵循“碱基互补配对原则”

（RNA中的U与DNA中的A配对）容易转移到细胞质中一般是单链，比DNA短，能通过核孔01

遗传信息的转录RNA的种类：mRNA（信使RNA）rRNAtRNA核糖体RNA(rRNA）作用携带遗传信息，蛋白质合成的模板识别并转运特定氨基酸核糖体的组成成分少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质合作探究二：请同学们自主阅读教材P64，梳理下列问题，并做相应勾画标注。1.转录的概念及场所？2.阐述转录的基本过程？3.RNA合成的场所、模板、原料和酶分别是什么?4.转录与DNA复制有什么共同之处？5.转录是转录整个DNA么？一个DNA分子中某个基因转录时，其他基因是否一定也在进行转录？01

遗传信息的转录01

遗传信息的转录01

遗传信息的转录在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。模板：DNA的一条链原料：4种核糖核苷酸能量：由细胞呼吸提供酶：RNA聚合酶等场所：（真核）细胞核、线粒体、叶绿体（原核）细胞质中概念：条件：01

遗传信息的转录过程：①解旋在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATPRNA聚合酶RNA聚合酶具有解旋功能，转录不需要解旋酶。01

遗传信息的转录过程：②配对游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则与DNA模板链上的碱基互补配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUU01

遗传信息的转录过程：③连接新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。（磷酸二酯键）CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU5'3'ATP合成方向：子链的5’端→

3’端01

遗传信息的转录过程：④释放合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'细胞质细胞核mRNA01

遗传信息的转录核糖核苷酸RNA聚合酶DNARNA5´3´5´5´3´DNA双链解开，碱基暴露出来第一步-解旋游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对第二步-配对在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上第三步-连接合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复第四步-释放①模板链是DNA的两条链还是一条链？1条②DNA和RNA的碱基如何配对？A-U,T-A,G-C,C-G模板链形成磷酸二酯键转录方向：子链的5´→3´01

遗传信息的转录时间：原则：特点：个体生长发育的整个过程mRNA、tRNA、rRNA等边解旋边转录遗传信息的传递方向：DNA→mRNA产物：碱基互补配对原则意义：遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。01

遗传信息的转录--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……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……CCAUGCmRNA转录GGUCUAC……GUAmRNA哪条是模板链？1链2链1链2链注意：①转录的基本单位是基因，而非整个DNA分子。②同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不完全相同，但tRNA和rRNA的一般没有差异。③转录产生的RNA穿过核孔进入细胞质，穿过0层膜，要消耗能量。DNA复制和转录的比较DNA复制转录时间场所解旋模板原料酶配对方式特点方向产物意义细胞分裂间期生长发育过程完全解旋只解有遗传效应片段（基因）DNA的两条链均为模板DNA的一条链为模板四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸解旋酶、

DNA聚合酶等RNA聚合酶等A-T、T—A、C—G、G—CA-U、C—G、T—A、G—C半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录2个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA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，为翻译做准备主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒新链从5’端-3’端延伸新链从5’端-3’端延伸实战训练

1.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是（）A.①链的碱基A与②链的碱基T互补配对B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的C.如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D.转录完成后，②需要通过两层生物膜才能与核糖体结合实战训练

2.核糖体RNA（rRNA）是由核糖体DNA（rDNA）转录出的前体rRNA经剪切后形成的。前体rRNA的形成过程如图所示，由此推测b链中与图中标明序列对应的部分核苷酸序列为（）A.5'-TGGCA-3'B.5'-ACGGT-3'C.5'-ACCGT-3'D.5'-TGCCA-3'02

遗传信息的翻译

转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，mRNA上的遗传信息如何传递到蛋白质上呢？蛋白质合作探究三：请同学们自主阅读教材P66-68，梳理下列问题，并做相应勾画标注。1.什么是翻译？场所？模板？原料？条件？2.mRNA的4种碱基如何对应蛋白质的21种氨基酸？3.mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？4.游离氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上？5.请简述翻译的过程？6.翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的？02

遗传信息的翻译02

遗传信息的翻译概念：

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。DNA携带的遗传信息mRNA携带的遗传信息蛋白质转录翻译碱基排序碱基排序氨基酸排序02

遗传信息的翻译mRNA携带的遗传信息蛋白质？UUAGAUAUCmRNA蛋白质碱基序列氨基酸序列4种碱基21种氨基酸翻译02

遗传信息的翻译mRNA上的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？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，推测464164种碱基AUCG→

21种氨基酸后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，最终破解了64个遗传密码子。02

遗传信息的翻译mRNA5'3'GUGGAACCU密码子密码子密码子决定缬氨酸决定组氨酸决定精氨酸密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，每3个这样的碱基叫作1个密码子。密码子认读是从mRNA的5'→3'，相邻的密码子无间隔、不重叠02

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)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

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AGAAGA

02

遗传信息的翻译密码子：

种类

（

种）

64一般情况下终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种，特殊情况下62种。终止密码子：起始密码子：AUG(甲硫氨酸)、GUG（缬氨酸、甲硫氨酸）。①1种密码子只能决定

种氨基酸（正常情况下）。②1种氨基酸可以由

密码子决定。密码子与氨基酸的对应关系：11种或几种02

遗传信息的翻译密码子的特性：①专一性一般1种密码子决定1种氨基酸②简并性1种氨基酸对应1或多种密码子ACGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUUGACCGACGA错误mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸意义：a.保证翻译的速度

b.增加容错性地球上几乎所有的生物都共用同一套遗传密码。生物可能有着共同的起源。③通用性

当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可保证遗传信息的翻译速度。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。02

遗传信息的翻译mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？tRNA02

遗传信息的翻译运输氨基酸的工具：tRNAmRNA5´3´5´3´结合氨基酸的部位密码子反密码子OHAAC碱基配对（含氢键）①结构：tRNA链经过折叠，像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，可以与mRNA

上的密码子配对，叫作反密码子。③种类：61/62种，与决定氨基酸的密码子一一对应。④特点：1种tRNA识别并转运

种氨基酸。1种氨基酸可由

种tRNA运输。11或多②功能：识别并转运氨基酸。02

遗传信息的翻译02

遗传信息的翻译过程：①mRNA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。起始密码子核糖体移动方向E125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA甲核糖体02

遗传信息的翻译过程：E12甲组5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA②携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入位点2。③通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。02

遗传信息的翻译过程：E12精色半半甲组5’3’5’3’5’3’脯5’3’5’3’5’3’核糖体移动方向AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA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。直到核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。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。02

遗传信息的翻译真核生物先转录，后翻译DNAmRNARNA聚合酶边转录边翻译原核生物1.以下关于翻译过程的叙述错误的是（）A.核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点B.tRNA的5'端与相应氨基酸结合后进入核糖体对应位点C.新生肽链的氨基酸数目少于mRNA碱基数目的1/3D.翻译产生的多肽能与双缩脲试剂呈现紫色反应实战训练

A．图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B．mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGUC．图中碱基的配对方式有A－U、C－G、

A－TD．图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶实战训练

2.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列正确的是()合作探究四：请同学们自主阅读教材P69，梳理下列问题，并做相应勾画标注。1.如何快速高效地进行翻译呢？2.多条肽链的氨基酸序列是否相同？3.翻译能够精确进行的原因是什么？翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？4.意义是什么？翻译的方向如何？02

遗传信息的翻译02

遗传信息的翻译

在细胞质中，翻译是一个快速的过程。通常一个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出大量的蛋白质。①由该图能不能得出翻译的方向（核糖体移动的方向）呢？由肽链_____→肽链_____的方向进行短长（从左到右）②这样合成的多条肽链的氨基酸序列是否相同？以相同mRNA为模板合成的多条肽链是相同的生物学意义多聚核糖体现象翻译快速进行的原因：02

遗传信息的翻译③图中a、b分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？mRNA核糖体由肽链短→肽链长的方向进行④翻译能够精确进行的原因是什么？①mRNA为翻译提供了精确的模板；②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。afedcbA.图示过程仅发生在原核生物细胞B.催化合成②的酶主要是DNA解旋酶C.①→②和②→③配对的碱基相同D.②上可结合多个核糖体，提高了翻译效率实战训练

1.细胞中遗传信息的表达过程如图所示，序号①、②、③分别表示不同的物质。下列叙述正确的是（）A.③和④的反密码子可能相同B.图中mRNA的右侧为5'端C.密码子的简并性可能与I有关D.图示过程不存在A-T碱基配对实战训练

2.部分tRNA中含有碱基次黄嘌呤(I)，I仅位于反密码子5’端的第1个碱基位置，I与A、U、C皆可配对。图示为某翻译过程。下列叙述错误的是()03

转录与翻译过程中相关计算提醒：①DNA中有非基因片段，不能转录出mRNA;②转录出的mRNA中有终止密码子，不对应氨基酸；所以实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n=6:3:11.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有13个肽键的肽链，则此mRNA分子含有的碱基个数、密码子个数及转录此mRNA的DNA中的碱基个数至少依次为（不考虑终止密码子）（）A.36,13,84B.36,12,84C.42,14,78D.42,14,84实战训练

2.下列有关DNA复制、转录、翻译的叙述中，正确的是（）A.转录需要以DNA的一条链为模板，以四种脱氧核糖核苷酸为原料B.三个过程的产物都不相同，但都进行了遗传信息的传递C.一段DNA含有600个碱基，由它控制合成的多肽链最多含氨基酸200个D.DNA复制只以DNA分子的一条链为模板，所以称为半保留复制实战训练

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真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNA复制转录翻译时间场所模板原料酶能量原则特点产物方向信息传递细胞分裂间期生长发育过程主要是细胞核主要是细胞核细胞质DNA的两条链基因特定的一条链mRNA四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸21种氨基酸解旋酶，DNA聚合酶RNA聚合酶肽酰转移酶ATPATPATP子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA特定氨基酸顺序的肽链A-T,T-A,C-G,G-CA-U,T-A,G-C,C-GA-U,U-A,G-C,C-G半保留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翻译多条肽链DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质从起始密码子到终止密码子新链从5’端-3’端延伸新链从5’端-3’端延伸05中心法则结合转录与翻译的过程，请用实线绘制流程图，表示遗传信息的传递方向。DNAmR