【生物】基因指导蛋白质的合成第2课时课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第4章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成

（第2课时）一、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，称为遗传信息的翻译。DNA携带的遗传信息mRNA携带的遗传信息蛋白质碱基排序碱基排序氨基酸排序转录翻译1.概念：一、翻译416（42）64（43）＜21种氨基酸＜21种氨基酸＞21种氨基酸至少3个碱基决定1个氨基酸才能满足需要。如果1个碱基对应1个氨基酸，4种碱基决定_______种氨基酸；如果2个碱基对应1个氨基酸，4种碱基决定_________种氨基酸；如果3个碱基对应1个氨基酸，4种碱基决定_________种氨基酸。数学小游戏

问题一：mRNA的4种碱基是怎么决定蛋白质的21种氨基酸的呢？mRNA碱基种类蛋白质氨基酸种类4种21种一、翻译实验证据1961年克里克实验实验材料：T4噬菌体实验过程：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：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：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。

问题一：mRNA的4种碱基是怎么决定蛋白质的21种氨基酸的呢？遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。密码子认读是从mRNA的5'→3'，相邻的密码子无间隔、不重叠。2.密码子：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。mRNA5'3'AUGGAACCU密码子密码子密码子决定甲硫氨酸组氨酸精氨酸怎么判断？一、翻译2.密码子：决定决定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一、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

1、密码种类：

（种）2、终止密码子：

、

、

。3、起始密码子：

（甲硫氨酸）、

（缬氨酸、甲硫氨酸）4、编码氨基酸的密码子

____种或_____种

思考：64UAAGUGAUGUGA（硒代半胱氨酸）61UAG62密码子的特性：一、翻译一种氨基酸可以由1种或多种不同的密码子决定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.密码子的通用性讨论1：你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？讨论2：根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？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。说明当今生物可能有着共同的起源。一种密码子决定一种氨基酸。①.密码子的专一性分析密码子的特性思考·讨论已知一段DNA序列为：TACCTTCGTTTTTGAGTC，若该序列第10位碱基由于基因突变替换为A,则通过转录翻译，得到对应的氨基酸序列会怎样？AUGGAAGCAUAAACUCAG终止密码子提前出现，翻译提前终止。容错性ACGAUAGGACGACGA正常mRNACCGAUAGGGCGACGA错误mRNA精氨酸精氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺起始密码子终止密码子思考一、翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的？tRNAmRNA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、翻译问题二：游离在细胞质中的氨基酸，是怎么送到合成蛋白质的“生产线”上的？

3.tRNA（转运RNA）

：探究活动二：请同学们看图思考下列问题：1.tRNA的形状像什么？是单链还是双链？如何维持结构稳定的呢？2.结合氨基酸的部位在

端（3’或5’）。3.结合氨基酸的另一端有3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，这3个碱基叫作

。反密码子1.tRNA形似三叶草，单链结构，

在某些部位形成双链区域，以氢键连接。3’3'5'结合氨基酸的部位碱基配对AAG反密码子3’5’

UUC密码子mRNA一、翻译

3.tRNA（转运RNA）

：3'5'结合氨基酸的部位碱基配对AAG反密码子3’5’

UUC密码子mRNA(1)形态：RNA单链经折叠，形成三叶草结构(2)功能：识别并转运特定的氨基酸氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？

①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。②一种氨基酸可以由一种或多种tRNA携带。(3)特点：(4)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

。61或62种61或62种密码子与反密码子的比较AAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUG异亮氨酸UCAUGAUUAmRNA密码子密码子密码子密码子:反密码子:mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基.tRNA上与密码子互补的3个相邻的碱基.结合氨基酸的部位反密码子一、翻译

问题三：tRNA转运来的氨基酸在核糖体上是如何形成蛋白质的？

观看翻译的视频，结合教材68页图4-7，尝试描述翻译的过程并回答以下问题。

1．mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？2．核糖体上有几个tRNA的结合位点？核糖体与mRNA谁沿谁移动？3．氨基酸的排列顺序是由mRNA的碱基序列决定还是由tRNA决定？4．翻译合成产物是什么？一、翻译问题三：tRNA转运来的氨基酸在核糖体上是如何形成蛋白质的？

观看翻译的视频，结合教材68页图4-7，尝试描述翻译的过程并回答以下问题。起始密码子决定翻译的起始终止密码子决定翻译的终止核糖体移动的方向

1．mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？2．核糖体上有几个tRNA的结合位点？核糖体与mRNA谁沿谁移动？3．氨基酸的排列顺序是由mRNA的碱基序列决定还是由tRNA决定？4．翻译合成产物是什么？UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA第1步mRNA进入细胞质，与核糖体结合。一、翻译3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对，进入位点1一、翻译3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2第2步携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2一、翻译3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA第3步位点1位点2氨基酸脱水缩合形成肽键CAC色甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上一、翻译3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2第4步核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点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,继续肽链的合成一、翻译3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2形成肽键一、翻译3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子一、翻译3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键一、翻译3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子终止密码子无tRNA与之配对一、翻译3’5’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA肽链释放，核糖体从mRNA上解离，翻译结束一、翻译3’一、翻译

肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。思考:如何加快蛋白质的合成速度呢？有没有与功能相适应的结构呢？一、翻译一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链。2．翻译的方向：思考：1．同时合成的多条肽链是否相同，为什么？相同，因为模板为同一条mRNA。结构与功能相适应多聚核糖体少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质意义从

到

（如图：从

）；短长左到右翻译的时间：个体生长发育的整个过程翻译的场所:核糖体翻译的条件mRNA21种游离的氨基酸tRNAATP多肽翻译的产物:④工具：①模板：②原料：③酶：⑤能量：多种酶信息流动方向：特点：mRNA→蛋白质一个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一、翻译总结：真核细胞基因结构编码区非编码区非编码区编码区非编码区非编码区启动子终止子RNA聚合酶识别结合位点，启动转录终止转录外显子内含子原核细胞基因结构真核、原核基因结构的比较原核生物：边转录边翻译真核生物：先转录后翻译汉水丑生侯伟作品真核细胞和原核细胞基因表达过程的区别知识延伸4.一个mRNA上结合多个核糖体意义是________________________________________________。下图是某生物细胞内基因控制蛋白质合成示意图，据图判断：1.该图表示

生物的基因表达过程。2.图中核糖体移动的方向是

（从左到右/从右到左）。3.图中3条多肽链的氨基酸排列顺序_____（相同/不同）。从右到左相同少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质课堂练习原核基因中的3个碱基对mRNA中的3个碱基（1个密码子）多肽链中的1个氨基酸对应对应1364.基因指导蛋白质合成的过程中相关计算：DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1说明：①因为基因中存在不编码蛋白质的片段，所以实际上DNA上所含有的碱基数要大于6n。②转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。③因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样才能使用这个比例关系。1.mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有

个碱基，

该mRNA指导合成的蛋白质最多有

个氨基酸。

2.不考虑终止密码子:合成n个氨基酸至少需要mRNA中

个碱基，

DNA中

个碱基。3.考虑终止密码子:合成n个氨基酸至少需要mRNA中

个碱基，

DNA中

个碱基。3n6n3n+36n+64.基因指导蛋白质合成的过程中相关计算：2nn/3DNA复制转录翻译时间场所条件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细胞核（线粒体、叶绿体）DNA的两条链基因的一条链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聚合酶多种酶ATPATPATP子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA多肽链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’端延伸细胞核（线粒体、叶绿体）核糖体二、中心法则你能从信息传递的角度，用文字和箭头表示细胞中遗传信息的传递规律吗？转录翻译RNADNA蛋白质克里克复制中心法则二、中心法则【资料1】1965年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。【资料2】1970年，科学家在致癌的RNA