2017 2018高中生物322遗传信息的表达Ⅱ课件北师大版必修2

1、第第2课时课时 遗传信息的表达遗传信息的表达() 学习目标学习目标 1.结合教材内容，结合教材内容， 理解密码子的概念并能熟练地查阅密码子表。理解密码子的概念并能熟练地查阅密码子表。 2.结合教材图结合教材图38，概述遗传信息翻译的过程和特点。，概述遗传信息翻译的过程和特点。 3.运用数学方法，分析碱基和氨基酸之间的对应关系。运用数学方法，分析碱基和氨基酸之间的对应关系。 学习重点学习重点 1.密码子的概念。密码子的概念。 2.遗传信息翻译的过程和特点。遗传信息翻译的过程和特点。 本课时栏目开关 1.遗传信息的转录遗传信息的转录 (1)场所：主要是细胞核。真核生物转录的场所还有场所：主要是细胞

2、核。真核生物转录的场所还有 叶绿体叶绿体 和和 线粒体线粒体 。 (2)模板：模板：DNA转录的模板与转录的模板与DNA复制不同，复制不同，是是DNA的一的一条链，而且是条链，而且是DNA的某一片段的某一片段(基因基因)，不是整条链。，不是整条链。 (3)条件：条件： 解旋酶解旋酶 、 RNA 聚合酶聚合酶 、提供能量的、提供能量的ATP，而酶，而酶 pH 的活性的发挥需要适宜的的活性的发挥需要适宜的温度温度 和和 等外界条件。等外界条件。 (4)原料：原料： 核糖核苷酸核糖核苷酸 。 本课时栏目开关 (5)过程：过程： 解旋：解旋： DNA 双链双链 解开，解开，DNA双链的碱基得以暴露。双

3、链的碱基得以暴露。 配对：游离的配对：游离的 核糖核苷酸核糖核苷酸 随机地与随机地与DNA链上的碱基碰撞，链上的碱基碰撞，本课时栏目开关氢键氢键当核糖核苷酸与当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以的碱基互补时，两者以 结合。结合。 连接：在连接：在 RNA 聚合酶聚合酶 的作用下，依次连接，形成一个的作用下，依次连接，形成一个 RNA 分子。分子。 脱离：合成的脱离：合成的 RNA 从从DNA链上释放，而后链上释放，而后 DNA 双链双链 恢复。恢复。 (6)配对：配对： A U 、GC、TA、CG。 (7)结果：形成三种结果：形成三种RNA，其中，其中 mRNA 携带遗传信息。携带遗传信息

4、。 2.多肽链是在多肽链是在 核糖体核糖体 上合成的，一条或者几条多肽链盘曲折上合成的，一条或者几条多肽链盘曲折叠形成具有一定叠形成具有一定 空间结构空间结构 的蛋白质。的蛋白质。 3.蛋白质多样性的原因有：构成蛋白质的氨基酸的种类、蛋白质多样性的原因有：构成蛋白质的氨基酸的种类、 本课时栏目开关数目数目 、 排列顺序排列顺序 不同，多肽链的不同，多肽链的 空间结构空间结构 不同。不同。 4.蛋白质中：肽键数蛋白质中：肽键数 脱水脱水 数氨基酸数目数氨基酸数目 肽链肽链 数。数。 【情景导入】【情景导入】 前一节我们学习了遗传信息的转录，细胞核中前一节我们学习了遗传信息的转录，细胞核中DNA转

5、录产转录产生的生的mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合，开始通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合，开始基因表达的第二个阶段基因表达的第二个阶段遗传信息的翻译。遗传信息的翻译。 本课时栏目开关 探究点一探究点一 碱基和氨基酸的对应关系碱基和氨基酸的对应关系 阅读教材，讨论翻译的概念以及碱基和氨基酸的对应关系。阅读教材，讨论翻译的概念以及碱基和氨基酸的对应关系。 1.翻译的概念翻译的概念 以以 mRNA 上的核糖核苷酸序列为模板，从一个特定的起始上的核糖核苷酸序列为模板，从一个特定的起始位点开始，按每三个位点开始，按每三个 核糖核苷酸核糖核苷酸 代表一个氨基酸的原则，代表一个氨基酸的原则，依次

6、合成一条依次合成一条 多肽链多肽链 的过程。的过程。 本课时栏目开关 2.mRNA和氨基酸的对应关系和氨基酸的对应关系 (1)mRNA只含有只含有4种碱基，组成生物体的蛋白质的氨基酸种碱基，组成生物体的蛋白质的氨基酸有有20种，种，mRNA上的上的4种碱基怎样决定蛋白质中的种碱基怎样决定蛋白质中的20种种氨基酸呢？请分析：氨基酸呢？请分析： 1) 4(4若若1个碱基决定一种氨基酸，则个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基只能决定种碱基只能决定 本课时栏目开关种氨基酸；种氨基酸； 2) 16(4若若2个碱基决定一种氨基酸，则个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基只能决定种碱基只能决定 种氨基酸；种氨基酸；

7、3) 64(4若若3个碱基决定一种氨基酸，则个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基能决定种碱基能决定 种种 氨基酸；氨基酸； 因此，因此，mRNA上决定一个氨基酸的碱基至少是上决定一个氨基酸的碱基至少是 3 个。个。 (2)密码子密码子 第一个第一个 字母字母 U 第二个字母第二个字母 C A G 苯丙氨酸苯丙氨酸丝氨酸丝氨酸U 苯丙氨酸苯丙氨酸丝氨酸丝氨酸亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 C 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 第三个第三个 字母字母 U C A G U C A G 本课时栏目开关酪氨酸酪氨酸 半胱氨酸半胱氨酸酪氨酸酪氨酸 半胱氨酸半胱氨酸终止终止 终止终止 组氨酸组

8、氨酸 组氨酸组氨酸 终止终止 色氨酸色氨酸 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸 脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸 脯氨酸脯氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 精氨酸精氨酸 异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸A 异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸 (起始起始) 缬氨酸缬氨酸 G 缬氨酸缬氨酸 缬氨酸缬氨酸 缬氨酸缬氨酸 苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸 赖氨酸赖氨酸 赖氨酸赖氨酸 丝氨酸丝氨酸 丝氨酸丝氨酸 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 甘氨酸甘氨酸 甘氨酸甘氨酸 甘氨酸甘氨酸 甘氨酸甘氨酸 U C A G U C

9、 A G 本课时栏目开关丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸 谷氨酸谷氨酸 谷氨酸谷氨酸 概念：概念： mRNA 上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基称为个相邻的碱基称为一个密码子，密码子共有一个密码子，密码子共有 64 种。种。 从上表中找出起始密码子：从上表中找出起始密码子： AUG ，编码，编码甲硫氨酸甲硫氨酸 ；三种；三种本课时栏目开关UAA、终止密码子：终止密码子： 、 UAG UGA ，它们不编码氨基酸。，它们不编码氨基酸。 已知一段已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAG- CAAGC

10、CG，请写出对应的氨基酸序列：，请写出对应的氨基酸序列：甲硫氨酸甲硫氨酸 谷氨酸谷氨酸 丙氨酸丙氨酸 半胱氨酸半胱氨酸 脯氨酸脯氨酸 丝氨酸丝氨酸 赖氨酸赖氨酸 脯氨酸脯氨酸 。(3)密码子的特点密码子的特点 连续性连续性 ：遗传密码在：遗传密码在mRNA分子上是连续排列的，要正确分子上是连续排列的，要正确地阅读密码必须从一个正确的起点开始，以后连续不断地一地阅读密码必须从一个正确的起点开始，以后连续不断地一个一个往下读，直到读到终止信号。个一个往下读，直到读到终止信号。 ：每种密码子只对应：每种密码子只对应 一种一种 氨基酸。氨基酸。 简并性简并性 ：不同的密码子可决定相同或不同的氨基酸，决

11、定：不同的密码子可决定相同或不同的氨基酸，决定本课时栏目开关20 氨基酸的密码子有氨基酸的密码子有 61 种，而氨基酸只有种，而氨基酸只有 种。因此，多数种。因此，多数氨基酸有几个密码子与之对应。氨基酸有几个密码子与之对应。 通用性通用性 ：病毒、原核生物和真核生物的密码子是通用的，：病毒、原核生物和真核生物的密码子是通用的，这反映了所有生命是统一的。但也有例外，如这反映了所有生命是统一的。但也有例外，如 线粒体线粒体 DNA的密码子与表格中的密码子有一些不同之处。的密码子与表格中的密码子有一些不同之处。 3.tRNA (1)结构：结构： 三叶草三叶草 形结构，一端是携带形结构，一端是携带 氨

12、基酸氨基酸 的部位，另一端有的部位，另一端有3个碱基能个碱基能 和和mRNA上的密码子互补配对，叫上的密码子互补配对，叫 反密码子反密码子 。 (2)种类：共有种类：共有 61 种。种。 (3)功能：携带氨基酸进入核糖体。功能：携带氨基酸进入核糖体。1 本课时栏目开关 1 种种tRNA能携带能携带 种氨基酸，种氨基酸，1种种 氨基酸可由氨基酸可由 1 种或多种种或多种 tRNA携带。携带。 【归纳提炼】【归纳提炼】 遗传信息、密码子遗传信息、密码子(遗传密码遗传密码)、反密码子的区分、反密码子的区分 本课时栏目开关 【活学活用】【活学活用】 1.下列对下列对mRNA的描述，不正确的是的描述，不

13、正确的是 ( B ) A.mRNA可作为合成蛋白质的直接模板可作为合成蛋白质的直接模板 B.mRNA上的每三个相邻的碱基决定一个氨基酸上的每三个相邻的碱基决定一个氨基酸 C.mRNA上有四种核糖核苷酸，编码上有四种核糖核苷酸，编码20种氨基酸的密码子种氨基酸的密码子 有有61种种 D.mRNA只有与核糖体结合后才能发挥作用只有与核糖体结合后才能发挥作用 解析 mRNA是合成蛋白质的直接模板，但只有与核糖体结合后才能发挥作用，mRNA上的密码子有64种，其中有3个终止密码子不决定氨基酸，61种密码子决定20种氨基酸。 本课时栏目开关 探究点二探究点二 遗传信息的翻译过程遗传信息的翻译过程 下图是

14、遗传信息翻译的过程，观察该图下图是遗传信息翻译的过程，观察该图,完成下列探究内容：完成下列探究内容： 1.翻译概述翻译概述 条件、工具和产物：条件、工具和产物：A是搬运工是搬运工 tRNA ，场所，场所B 核糖体核糖体 ，原料原料C 氨基酸氨基酸 ，模板，模板D mRNA ，产物，产物E具有具有 一定氨基一定氨基 本课时栏目开关 酸顺序的肽链酸顺序的肽链 。 2.翻译的过程翻译的过程 本课时栏目开关 (1)当当 t RNA 运载着一个氨基酸进入运载着一个氨基酸进入 核糖体核糖体 以后就以以后就以 mRNA 为模板，按照为模板，按照 碱基配对碱基配对 原则，把转运来的氨基酸放在相原则，把转运来的

15、氨基酸放在相应的位置上。应的位置上。 (2)一个氨基酸转运完毕以后，一个氨基酸转运完毕以后，tRNA离开核糖体，又去转运下离开核糖体，又去转运下一个相应的一个相应的 氨基酸氨基酸 。 (3)被转运来的这些氨基酸通过被转运来的这些氨基酸通过肽键肽键 一个一个连接起来，形成一个一个连接起来，形成 本课时栏目开关 肽链肽链 。 (4)肽链合成以后，从核糖体上脱离，再经过一定的肽链合成以后，从核糖体上脱离，再经过一定的折叠盘曲折叠盘曲 及及 修饰修饰 ，最终形成一个具有一定氨基酸顺序的、有一定功能，最终形成一个具有一定氨基酸顺序的、有一定功能蛋白质蛋白质的的 分子。分子。 小贴士小贴士 (1)翻译可以

16、快速进行的原因翻译可以快速进行的原因 一个一个mRNA可同时结合多个核糖体。可同时结合多个核糖体。 这样少量的这样少量的mRNA分子分子可以迅速合成出大量的蛋白质。可以迅速合成出大量的蛋白质。 本课时栏目开关 (2)原核生物由于没有核被膜，核糖体可以靠近核原核生物由于没有核被膜，核糖体可以靠近核DNA分子，分子，因此原核生物具有边转录边翻译的特点，如图：因此原核生物具有边转录边翻译的特点，如图： 本课时栏目开关 3.遗传信息的传递过程归纳遗传信息的传递过程归纳 由遗传信息的转录和翻译过程可以看出，由遗传信息的转录和翻译过程可以看出，DNA分子上分子上 脱脱 本课时栏目开关氧核糖核苷酸氧核糖核苷

17、酸 的排列顺序决定了的排列顺序决定了mRNA中中 核糖核苷酸核糖核苷酸 的的排列顺序，排列顺序，mRNA中的核糖核苷酸的排列顺序又决定了中的核糖核苷酸的排列顺序又决定了 氨氨 基酸基酸 的排列顺序，氨基酸的排列顺序决定了的排列顺序，氨基酸的排列顺序决定了 蛋白质结构蛋白质结构 和功能的特异性和功能的特异性 ，从而使生物体表现出各种各样的，从而使生物体表现出各种各样的 遗传遗传 性状性状 。当然，从。当然，从DNA到生物的性状这一过程，还要受到到生物的性状这一过程，还要受到 环境等其他因素的影响。环境等其他因素的影响。 【归纳提炼】【归纳提炼】 转录与翻译的不同点比较转录与翻译的不同点比较 比较

18、项目比较项目 场所场所 原料原料 转录转录 细胞核细胞核 核糖核苷酸核糖核苷酸 DNA mRNA 碱基配碱基配 对原则对原则 A U T A C G G C 信息传递信息传递 DNAmRNA 产物产物 mRNA 翻译翻译 细胞质细胞质 氨基酸氨基酸 mRNA tRNA A U U A C G G C mRNA多肽链多肽链 有一定氨基酸排列顺序的多肽链有一定氨基酸排列顺序的多肽链 本课时栏目开关 【活学活用】【活学活用】 2.判断下列关于翻译过程的描述的正误。判断下列关于翻译过程的描述的正误。 (1)终止密码子没有和其对应的终止密码子没有和其对应的tRNA，不能编码氨基酸，不能编码氨基酸 ( )

19、 (2)真核生物翻译的场所主要在细胞核中真核生物翻译的场所主要在细胞核中 ( ) (3)三种三种RNA都与翻译过程有关都与翻译过程有关 ( ) (4)翻译的过程有水生成翻译的过程有水生成 ( ) (5)翻译需要的翻译需要的20种氨基酸都可以在人体内合成种氨基酸都可以在人体内合成 ( ) 本课时栏目开关 解析 (2)翻译的场所是核糖体。 (5)人体内能合成的氨基酸只有非必需氨基酸。 答案 （1） （2） （3） （4） （5） 探究点三探究点三 基因表达中相关数量的计算基因表达中相关数量的计算 氨基酸是构成蛋白质的基本单位，有关氨基酸缩合的计算氨基酸是构成蛋白质的基本单位，有关氨基酸缩合的计算在

20、前面已讲过。在本节知识中，蛋白质的合成受基因控在前面已讲过。在本节知识中，蛋白质的合成受基因控制，那么基因、制，那么基因、mRNA以及蛋白质中氨基酸之间有什么关以及蛋白质中氨基酸之间有什么关系呢？结合下图分析：系呢？结合下图分析： 1.转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。基因为链则不能转录。基因为 双双 链结构而链结构而RNA为为 单单 链结构，因链结构，因此转录形成的此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的分子中碱基数目是基因中碱基数目的 本课时栏目开关 1/2 。 2.mRNA中碱基数与氨基酸的关系：

21、翻译过程中，中碱基数与氨基酸的关系：翻译过程中，mRNA中中每每 个相邻碱基决定一个氨基酸，每个氨基酸需要一个个相邻碱基决定一个氨基酸，每个氨基酸需要一个3 tRNA转运，转运，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是是mRNA碱基数目的碱基数目的 1/3 。 3.综上可知：基因中碱基数目综上可知：基因中碱基数目mRNA碱基数目碱基数目tRNA数数本课时栏目开关 。 目目蛋白质中氨基酸数目蛋白质中氨基酸数目 6 3 1 1 小贴士小贴士 计算中计算中“最多最多”和和“最少最少”的分析的分析 ? ?1? ?翻译时，翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基

22、酸，因此准确上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还倍还要多一些。要多一些。 ? ?2? ?基因或基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的的6倍还要多一些。倍还要多一些。? ?3? ?在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：mRNA上有上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有个碱基，转录产生它的基因中至少有2 n个碱基，该个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质最多有指导合成的蛋白质最多有n/3个氨基酸。个氨基酸。

23、本课时栏目开关 【归纳提炼】【归纳提炼】 基因表达过程中相关数量的计算基因表达过程中相关数量的计算 比较比较 DNA中的碱基数中的碱基数(脱氧核糖核苷酸数脱氧核糖核苷酸数) RNA中的碱基数中的碱基数(核糖核苷酸数核糖核苷酸数) 蛋白质中的氨基酸数蛋白质中的氨基酸数 参与转运氨基酸的参与转运氨基酸的tRNA数数 蛋白质中的肽链数蛋白质中的肽链数 蛋白质中的肽键数蛋白质中的肽键数(脱水数脱水数) 数目数目(个个) 6n 3n n n m nm 本课时栏目开关 【活学活用】【活学活用】 3.一种动物体内的某种酶是由一种动物体内的某种酶是由2条多肽链构成的，条多肽链构成的，含有含有150个个肽键，则

24、控制这个酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是肽键，则控制这个酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是 ( A ) A.912个个 B.456个个 C.450个个 D.906个个 解析 首先根据缩合的概念及肽链条数计算出该酶具有的氨基酸数为1502152个，再根据其中的关系求出控制这个酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是1526912个。 本课时栏目开关 转录转录 mRNA 翻译翻译 蛋白质蛋白质 本课时栏目开关 6n 3n n 1.如图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质如图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质 (甲、乙甲、乙)，下列有关叙述正确的是，下列有关叙述正确的是 ( ) A.遗

25、传信息位于甲上遗传信息位于甲上 B.乙由三个碱基组成乙由三个碱基组成 C.甲的合成需要甲的合成需要RNA聚合酶的参与聚合酶的参与 D.乙可以转运多种氨基酸乙可以转运多种氨基酸 本课时栏目开关 解析解析 由图可知，甲为由图可知，甲为mRNA，遗传信息位于，遗传信息位于DNA上，上，A项项错误；错误； 本课时栏目开关乙为tRNA，tRNA是由一条单链的RNA通过折叠形成的，由多个碱基组成，B项错误； mRNA是在RNA聚合酶催化作用下，由DNA分子的一条链为模板转录形成的，C项正确； 一种tRNA只能转运一种氨基酸，D项错误。 答案 C 2.DNA通过复制传递遗传信息，通过转录和翻译表达遗传信通过

26、复制传递遗传信息，通过转录和翻译表达遗传信息。下列关于复制、转录和翻译的说法，正确的是息。下列关于复制、转录和翻译的说法，正确的是 ( C ) A.三个过程所需酶的种类相同三个过程所需酶的种类相同 B.三个过程发生的场所都是细胞质三个过程发生的场所都是细胞质 C.三个过程都要通过碱基互补配对来完成三个过程都要通过碱基互补配对来完成 D.复制和转录的模板相同，与翻译的模板不同复制和转录的模板相同，与翻译的模板不同 解析 复制需要解旋酶和DNA聚合酶，而转录需要解旋酶和RNA聚合酶。复制和转录的主要场所是细胞核，而翻译在核糖体上进行，复制时以DNA的两条链为模板，而转录只以DNA的一条链为模板，翻译的模板为mRNA。 本课时栏目开关 3.已知某转运已知某转运RNA的反密码子的的反密码子的3个碱基顺序是个碱基顺序是GAU，它运，它运载的是亮氨酸载的是亮氨酸(亮氨酸的密码子是亮氨酸的密码子是UUA、UUG、CUU、CUA、CUC、CUG)，那么决定此亮氨酸的密码子是由，那么决定此亮氨酸的