4.1基因指导蛋白质的合成第2课时课件(共51张PPT3个视频) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共51张PPT)
温故知新：遗传信息的转录过程（视频）
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、质粒中
定义
条件
温故知新：遗传信息的转录过程
个体生长发育的整个过程
时间
碱基互补配对
A－U、T－A、G－C、C－G
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
边解旋边转录
DNA→RNA
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
从5’-端到3’-端
产物
原则
特点
遗传信息传递的方向
转录的意义
mRNA的延伸方向
温故知新：遗传信息的转录过程
问题1: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？
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
碱基排序
氨基酸排序
DNA携带的遗传信息
碱基排序
转录
翻译
遗传信息的翻译
第1节 基因指导蛋白质的合成
（第二课时）
第四章基因的表达
02
第1节 基因指导蛋白质的合成
学习目标
RNA的组成与种类
RNA作为DNA信使的原因
遗传信息的转录、
遗传信息的翻译
中心法则
第1课时
第2课时
第3课时
翻译的概念：
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序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。
mRNA携带的遗传信息
蛋白质
碱基排序
氨基酸排序
翻译
4种
21种
实质
一、遗传信息的翻译
如1个碱基决定1个氨基酸 　　　 决定4种氨基酸
如2个碱基决定1个氨基酸 　 决定16种氨基酸
如3个碱基决定1个氨基酸 　 碱基组合有64种　　　　　　　　　　　
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：
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。
1961年克里克T4噬菌体实验
2. 遗传密码子的破译
一、遗传信息的翻译
1961年蛋白质的体外合成实验
科学家：尼伦伯格、马太
实验技术：蛋白质的体外合成技术
实验过程：
①在每个试管中分别加入1种氨基酸；②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸（mRNA）。
实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
2. 遗传密码子的破译
一、遗传信息的翻译
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
肽链
实验结论：
1.与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。
2.在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。
2. 遗传密码子的破译
一、遗传信息的翻译
例1.（2019山东高考题2T）用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是（ ）
①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶
③同位素标记的苯丙氨酸
④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A. ①②④ B. ②③④ C. ③④⑤ D. ①③⑤
【高考在线】
C
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(3)识别：
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
密码子
密码子
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
决定
缬氨酸
决定
组氨酸
决定
精氨酸
怎么判断？
科学家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。
一、遗传信息的翻译
(2)位置：
mRNA上
3.密码子
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 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 G
C 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 G
A 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 G
G 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
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 G AGG
共
64
个
密
码
子
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 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 G
C 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 G
A 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 G
G 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
终止密码子： 、 、
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） _ ____（缬氨酸、甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子______种或_____种
64
UAA
UGA（硒代半胱氨酸）
UAG
AUG
GUG
61
62
特殊密码子说明：
①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。
②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。
P67上
第一个
字母
第二个字母
第三个
字母
U
C
A
G
U
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
A
亮 氨 酸
丝 氨 酸
终 止
色 氨 酸
G
C
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
G
A
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
G
G
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
（起 始）
丙 氨 酸
谷 氨 酸
甘 氨 酸
G
苯 丙 氨 酸
一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由 不同的密码子决定。
几个
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
（2）.简并性
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
（3）.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；保证了遗传的稳定性。
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。
一种密码子只决定一种氨基酸。
（1）.专一性
分析密码子的特性
思考·讨论
P67表下
P67表下
例2.“密码子”是指( )
A.核酸上特定排列顺序的碱基
B. DNA特定排列顺序的碱基
C.mRNA上决定1个氨基酸的三个相邻的碱基
D.tRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
mRNA进入细胞质后与核糖体结合，合成生产蛋白质的“生产线”，那么游离在细胞之中的氨基酸是如何运到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
A
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
难题：氨基酸如何识别密码子并被转运到相应位置？
甲硫氨酸
酪氨酸
终止
A
C
U
U
G
A
转运RNA(tRNA)
“工人”必须要能解决这一难题
4.运输氨基酸的工具 ——tRNA
一、遗传信息的翻译
3'
5'
结合
氨基酸部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
U
G
A
反密码子
密码子
结构：
RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形
形态：
其一端是携带氨基酸的部位，
另一端是反密码子。
种类：
62种
数量关系：
1种tRNA只能识别并转运1种氨基酸；
1种氨基酸可由1种或多种tRNA识别和转运。
识别并转运氨基酸。
作用：
P67下
这个tRNA携带的
氨基酸是 ？
组氨酸
若反密码子为3′-AAC-5′，则携带的氨基酸是？
氨基酸的搬运工tRNA
第一节
结合氨基酸的部位
反密码子
5
3
5
3
mRNA
tRNA
P
OH
A
C
A
4.运输氨基酸的工具 ——tRNA
（反密码子）
tRNA
mRNA
氨基酸
（21种）
运输
编码
互补配对
3'
5'
结合
氨基酸部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
U
G
A
反密码子
密码子
4.运输氨基酸的工具 ——tRNA
P66下
密码子与反密码子的比较：
密码子 反密码子
位置
种类
特点
功能
mRNA上
tRNA上
64种
62种
一种密码子只决定一种氨基酸，
一种氨基酸可由多种密码子决定。
一种tRNA只转运一种氨基酸，
一种氨基酸可由多种tRNA转运。
编码(决定)氨基酸
与密码子配对，将氨基酸运输到相应位置
A
密码子
精氨酸
氨基酸
转运RNA
G
信使RNA
G
G
DNA
双链
例3.根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母
C
C
C
A
A
T
C
G
U
C
G
一、遗传信息的翻译
5.翻译的过程
U
A
C
甲硫氨酸
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG________，进入位点____。
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
mRNA
mRNA
核糖体
3’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
起始
密码子
P68
一、遗传信息的翻译
5.翻译的过程
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG________，进入位点____。
mRNA
核糖体
互补配对
1
第2步:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点_____。
2
组氨酸
G U G
3’
5’
5’
3’
起始
密码子
一、遗传信息的翻译
5.翻译的过程
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
第1步:______进入细胞质，与_______结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG________，进入位点____。
mRNA
核糖体
互补配对
1
第2步:携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点_____。
2
肽键
第3步:甲硫氨酸与这个氨基酸形成_____，从而转移到位点_____的tRNA上。
2
肽键
脱水缩合
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
起始
密码子
P68
一、遗传信息的翻译
5.翻译的过程
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
U
A
C
甲硫氨酸
第4步: _______沿______移动，读取下一个密码子，原占位点___的tRNA离开核糖体，原位点___的tRNA进入位点__，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点___，继续肽链的合成。
核糖体
mRNA
1
2
1
2
色氨酸
A C C
5’
3’
3’
5’
一、遗传信息的翻译
5.翻译的过程
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
X X X
XXX
随着________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。直到核糖体遇到mRNA的____________，合成才告终止。
核糖体
终止密码子
5’
3’
3’
5’
核糖体移动方向
终止
密码子
P68
一、遗传信息的翻译
5.翻译的过程
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXX
3’
5’
终止
密码子
释放因子
肽链释放后，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
一、遗传信息的翻译
5.翻译的过程
转录不是以DNA完整的一条链为模板合成RNA，
翻译也不是以RNA完整的一条链为模板。
一、遗传信息的翻译
5.翻译的过程
遗传信息的翻译
6. 原核、真核生物转录与翻译的区别
原核生物：
基因组转录和翻译可同时进行 。
真核生物：
由于核膜的阻隔，先转录再进行翻译。
一、遗传信息的翻译
真核生物
先转录，后翻译
DNA
mRNA
RNA聚合酶
边转录边翻译
原核生物、线粒体、叶绿体
一、遗传信息的翻译
3'
5'
P68左下
1.某生物的基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是(　　)
A．在RNA聚合酶的作用下，DNA双螺旋解开
B．DNA—RNA杂交区域中，DNA中的A应与T配对
C．mRNA翻译只能得到一条肽链
D．该过程一定发生在真核细胞中
A
即时训练
2.下列关于蛋白质合成的叙述错误的是(　　)
A．蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束
B．携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点
C．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合
D．最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸
C
即时训练
3.下图是细胞内遗传信息的传递过程图解，其中1、2、3分别代表相关过程。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．1过程的原料有四种，2、3过程碱基互补配对方式不完全相同
B．图中三种RNA在原核细胞和真核细胞内都存在
C．图中的多肽一定需要经过内质网加工才具有生物活性
D．不同的tRNA可能转运相同的氨基酸
C
4.如表是真核生物细胞核内三种RNA聚合酶的主要功能与分布，下列说法正确的是(　　)不定项选择
名称 RNA聚合酶Ⅰ RNA聚合酶Ⅱ RNA聚合酶Ⅲ
主要功能 合成rRNA 合成mRNA 合成tRNA
分布 核仁 核液 核液
A．三种RNA均以DNA为模板合成
B．三种酶发挥作用形成的产物均可参与翻译过程
C．RNA聚合酶的合成场所与其发挥作用的场所相同
D．任何一种RNA聚合酶活性变化都会影响其他两种酶的合成
ABD
5.（2024·河北高考真题）关于基因表达的叙述，正确的是（ ）
A．所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B．DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C．翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D．多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
C
【高考在线】
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？
相同。因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。
相同
意义：
从左向右
7.多聚核糖体——高效翻译的机制
P69
一、遗传信息的翻译
识图
例3.下图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法不正确的是（ ）
A.核糖体相对于①的移动方向是右→左
B.最终合成的肽链②③④⑤的结构相同
C.合成①的场所主要在细胞核，合成②的场所在细胞质
D.①上相继结合多个核糖体导致合成一条多肽链的时间变短
①
⑤
④
③
②
⑥
例4.如图所示为真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是
A．过程①②中碱基配对情况相同
B．过程②③发生的场所相同
C．过程①②所需要的酶相同
D．过程③中核糖体的移动方向是由左向右
D
A—C—U—G—G—A—U—C—U
mRNA：
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
肽链：
DNA：
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
（假设以B链为模板进行转录）
A链
B链
转录
翻译
基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数 ＝
6∶3∶1
P68上
8.基因控制蛋白质合成的相关计算
说明：因为DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA; 转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸,因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样.
一、遗传信息的翻译
例5. 一条多肽链中有500个氨基酸，则作为合成该多肽链的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子至少有碱基多少个(　 　)
A．1 500个和1 500个 B．500个和1 000个C．1 000个和2 000个 D．1 500个和3 000个
D
例6. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( 　 )
A．198个 B．199个 C．200个 D．201个
例7.一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽的模板信使RNA和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基多少个？（ ）
A．3000个和3000个 B．1000个和2000个
C．3000个和6000个 D．2000个和4000个
1.概念：
2.场所：
3.条件：
4.产物：
5.原则：
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。
核糖体
模板：
原料：
能量：
工具：
酶
具有一定氨基酸序列的蛋白质（肽链）
碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C）
6.遗传信息传递的方向：
RNA→蛋白质
提醒：肽链合成后，通常经过盘曲折叠，才能形成特定空间结构和功能的蛋白质分子。
mRNA
21种氨基酸
ATP
tRNA
1.某生物的一个体细胞中有50个DNA分子，其中某个DNA分子含有3000个碱基。由该DNA分子控制合成的蛋白质分子中最多有氨基酸（ ）
A.21种 B.50种 C.500种 D.1000种
2.下列关于密码子和反密码子的叙述，正确的是（ ）
A.密码子位于mRNA上，反密码子位于rRNA上
B.密码子和反密码子都可以发生碱基配对，所以他们的种类相同
C.密码子和反密码子中都不含胸腺嘧啶
D.密码子和反密码子都具有简并性
A
C
当堂训练
3、一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为（ ）
A.33、11、66 B.36、12、72
C.12、36、24 D.11、36、72
B
1.（2023·湖南高考真题）细胞内不同基因
的表达效率存在差异，如图所示。
下列叙述正确的是（ 不定项选择 ）
A．细胞能在转录和翻译水平上调控基因
表达，图中基因A的表达效率高于基因B
B．真校生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C．人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D．②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
ABC
【高考在线】
2.（2023天津卷）完整的核糖体由大、小两个亚基组成。下图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图，相关叙述正确的是（ ）
A．上图所示过程可发生在
有丝分裂中期
B．细胞的遗传信息主要储存于rDNA中
C．核仁是合成rRNA和核糖体蛋白的场所
D．核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出
D