遗传信息的翻译和中心法则 高一下学期生物人教版（2019）必修2

第二课时

遗传信息的翻译和中心法则第4章基因的表达人教版高中生物选择性必修2第4章第1节基因指导蛋白质的合成

学习目标1.构建翻译过程的模型，分析基因表达的场所、原料、模板及特点，理解基因指导蛋白质合成的过程(难点)。2.概述中心法则的内容和实质(重点)。

情境导入抗虫棉产生Bt基因Bt抗虫蛋白表达导入培育目的基因核DNA苏云金芽孢杆菌抗虫棉棉花细胞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?

遗传信息的翻译一中心法则二目录

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。基因蛋白质转录mRNA翻译脱氧核苷酸序列核糖核苷酸序列氨基酸序列mRNA上的碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的？思考概念：实质：一遗传信息的翻译一1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

446416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?

碱基与氨基酸之间的对应关系一遗传信息的翻译一

密码子一遗传信息的翻译一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

1961年，克里克以T4噬菌体为实验材料，将某个基因中增加或删除1个、2个、3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。

实验结果：（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。由该实验可以得到什么结论?mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫作密码子肯定不是密码子的是哪一个?ATA、UUU、AUA、CCC、AGC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

密码子表一遗传信息的翻译一起始密码子：AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸、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：特殊密码子说明①GUG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。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。

密码子表一遗传信息的翻译一分析密码子的特点1．从教材P67的密码子表中可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？GCGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUCGACCGACGA错误mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸密码子的简并性①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。任务一分析密码子的特点任务一2.

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。密码的通用性①相邻的密码子之间无间隔、不重叠;②64个密码子都有作用，有3个终止密码子;③绝大多数氨基酸都有几个密码子。一种密码子决定一种氨基酸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1.密码子的专一性

密码子的特点一遗传信息的翻译一UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？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?碱基配对3'5'结合氨基酸的部位碱基配对RNA链经过折叠，形成三叶草形。识别和转运氨基酸形态：功能：密码子AUC反密码子UGA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。反密码子：

tRNA与反密码子一遗传信息的翻译一核心归纳1.遗传信息、密码子、反密码子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核心归纳2.遗传信息的转录和翻译的比较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AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密码子位点1位点2核糖体

翻译的过程一遗传信息的翻译一

翻译的过程一遗传信息的翻译一起始密码子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：核糖体移动方向E125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA甲核糖体

翻译的过程一遗传信息的翻译一E12甲携带某个氨基酸的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。组5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA

翻译的过程一遗传信息的翻译一第二步：第三步：E12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。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

翻译的过程一遗传信息的翻译一第四步：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。直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。

翻译的过程一遗传信息的翻译一第五步：翻译的过程任务二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多肽链tRNA核糖体翻译的过程任务二(3)图乙中①⑥分别是什么分子或结构？

核糖体移动的方向是怎样的？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②③④⑤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？①②③④⑤⑥mRNA核糖体翻译的过程任务二2．请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。原核生物：边转录边翻译真核生物：先转录，后翻译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蛋白质基因表达的相关计算一遗传信息的翻译一核心归纳3.基因表达的计算(1)关系图(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

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。真核细胞的基因结构判断正误(1)tRNA由3个碱基构成()(2)每种氨基酸都具有两种或两种以上的密码子()(3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质()(4)每种氨基酸仅由一种tRNA转运()××××跟踪训练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√跟踪训练2.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√

遗传信息的翻译一中心法则二目录内

容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?1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则复制蛋白质DNARNA逆转录转录翻译

中心法则的建立一遗传信息的翻译一遗传信息可以从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。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。中心法则图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）复制复制蛋白质DNARNA逆转录转录翻译逆转录

中心法则的完善一遗传信息的翻译一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)

中心法则的完善一遗传信息的翻译一中心法则的内容任务三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______________