【课件】遗传信息的翻译和中心法则课件2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

第4章基因的表达第2课时遗传信息的翻译和中心法则人教版高中生物必修21概述遗传信息翻译的过程(难点)。2概述中心法则的内容和实质(重点)。脱氧核苷酸序列核糖核苷酸序列氨基酸序列情境导入基因蛋白质转录mRNA翻译><目标一遗传信息的翻译1.1翻译的概念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。概念将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。实质mRNA上的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？思考1.2碱基与氨基酸之间的对应关系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，氨基酸AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4推测46416这种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。1.3密码子mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基为1个密码子。密码子的概念第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家---克里克实验材料：T4噬菌体实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响。实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。实验结果：

1961年克里克实验1.4遗传密码的破译①增加或删除1个/2个碱基，无法正常产生蛋白质；②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。实验结论：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点

开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。5’-UACGCUCCGUACCC-3’科学家：尼伦伯格、马太实验过程：1961年蛋白质的体外合成实验除去DNA和mRNA的细胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸多聚苯丙氨酸的肽链与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64种密码子，并编制出密码子表。1.4遗传密码的破译1.5密码子表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U

U

U

UUU

精氨酸

A

G

AAGA起始密码子：AUG（甲硫氨酸）、GUG（甲硫氨酸）终止密码子：UAA、UAG、UGA（前两种不编码任何氨基酸）密码子与氨基酸关系：1.5密码子表特殊密码子说明①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。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。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.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。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一种氨基酸，可以保证遗传信息的翻译速度。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？ACGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUUGACCGACGA错误mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸活动1信使物质是RNA的实验证据2.地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。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。根据这一事实，你能想到什么？称为密码的通用性活动1信使物质是RNA的实验证据UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？tRNA1.6tRNA与反密码子寻找证据：1955年詹美尼克等三位科学家分别很意外的在同一溶液中发现氨基酸先附着在一种小分子量的RNA上，然后这些氨基酸再被带到一种微粒体进行蛋白质合成，这种RNA后来被命名为tRNA。3'5'结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子反密码子每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对。RNA链经过折叠，形成三叶草形。形态：识别和转运氨基酸功能：1.6tRNA与反密码子1.遗传信息、密码子、反密码子的比较核心归纳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AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子位点1位点21.7翻译的过程核糖体1.7翻译的过程1E2甲AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子CAU5’3’核糖体移动方向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。第一步1E2甲CAU5’3’组GUG5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子核糖体移动方向

携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2。

通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。1.7翻译的过程第二步第三步

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。1E2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’核糖体移动方向1.7翻译的过程第四步1E2AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子ACA5’3’甲色组精半半脯AGG5’3’直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。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1.7翻译的过程2.遗传信息的转录和翻译的比较核心归纳项目转录翻译场所主要在细胞核核糖体模板DNA的一条链mRNA原料4种游离的核糖核苷酸21种氨基酸条件RNA聚合酶、能量酶、能量、tRNA产物RNA多肽碱基互补配对A—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C遗传信息的传递DNA→RNAmRNA→蛋白质联系DNA→mRNA→蛋白质该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗？1．下图是翻译过程的示意图，请据图分析回答下列问题：(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？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。甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸活动2翻译的过程多肽链tRNA核糖体(3)图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？mRNA核糖体相同。因为它们的模板是同一条mRNA。少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。(4)最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？(5)图乙所示的翻译特点，其意义是什么？活动2翻译的过程真核生物：先转录，后翻译活动3比较真核细胞和原核细胞转录、翻译原核生物：边转录边翻译1.8基因表达的相关计算A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A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—U—G—G—A—U—C—UUGA

CCU

AGA苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸转录翻译ACU

GGA

UCUDNA136mRNA蛋白质3.基因表达的计算(1)关系图核心归纳(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。核心归纳与RNA聚合酶结合位点外显子内含子12345编码区下游非编码区非编码区编码区转录前体mRNA加工成熟mRNA翻译肽链

真核细胞的基因结构让作为模板的mRNA中的“遗传密码”是连续的，这有利于提高翻译的速度。1.如图是甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是A.图中只含有tRNA和mRNAB.甲硫氨酸处于图中a的位置C.tRNA中含有氢键D.该过程需要RNA聚合酶√解析图中含有rRNA、tRNA和mRNA，A错误；甲硫氨酸为起始氨基酸，核糖体的移动方向为从左向右，因此左侧的b为tRNA携带的甲硫氨酸，B错误；tRNA的局部也会通过碱基互补配对形成氢键，C正确；RNA聚合酶为催化转录的一种酶，该过程为翻译，不需要RNA聚合酶，D错误。2.(2022·山东威海高一期中)如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化，Y表示具有某种功能的酶，据图分析，下列有关叙述错误的是A.Y为RNA聚合酶B.该图中最多含5种碱基、8种核苷酸C.过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行D.b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C√解析分析题图可知，过程Ⅰ和过程Ⅱ分别表示真核生物转录和翻译过程，故Y为RNA聚合酶，A正确；图中有DNA和RNA分子，因此最多含有5种碱基和8种核苷酸，B正确；过程Ⅰ为转录过程，主要在细胞核内进行，此外在线粒体和叶绿体内也可进行，过程Ⅱ为翻译过程，在细胞质中的核糖体上进行，C错误；b部位发生转录，因此b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C，D正确。><目标一中心法则内

容2.1中心法则复制转录翻译蛋白质DNARNA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。克里克（F.Crick）2.2中心法则的完善HIV病毒烟草花叶病毒模式图一些RNA病毒（烟草花叶病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA，体内存在RNA复制酶，实现RNA复制；一些RNA病毒（HIV病毒）的遗传信息可以从RNA流向DNA，存在RNA逆转录酶，RNA逆转录合成DNA。资料RNARNARNA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？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裂，因而不能发生①过程。活动4中心法则的内容(5)请写出新型冠状病毒(一种RNA复制病毒)遗传信息传递表达的过程及发生场所。要注意病毒遗传信息的传递过程发生于宿主活细胞内。新冠病毒生活史模式图活动4中心法则的内容2.2中心法则的完善（1）能分裂的细胞(分生区)及DNA病毒(噬菌体等)遗传信息的传递（2）高度分化的细胞（洋葱表皮细胞、胰岛B细胞）（3）哺乳动物成熟的红细胞（高度分化）无DNA复制、转录、翻译过程。请同学思考并写出以下细胞或生物遗传信息的传递方向。复制转录翻译蛋白质DNARNA转录翻译蛋白质DNARNA生命是物质、能量和信息的统一体DNA、RNA是信息的载体；蛋白质是信息的表达产物；ATP为信息的流动提供能量。中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）2.2中心法则的完善复制逆转录复制转录翻译蛋白质DNARNA中心法则各过程的适用范围核心归纳1.请同学们从转录与翻译两个方面谈谈Bt蛋白基因导入棉花细胞后是如何指导Bt抗虫蛋白合成的？

2.你认为棉花细胞合成的Bt抗虫蛋白与在苏云金芽孢杆菌体内合成的蛋白质理论上讲相同吗？为什么？评价反馈3.如图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述错误的是A.①②③④⑤⑥过程均遵循碱基互补配对原则B.艾滋病病毒侵染宿主细胞后会