4.1 基因指导蛋白质的合成（第2课时）课件(共37张PPT1个视频)-2025-2026学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共37张PPT)
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
4
16（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。
mRNA
5'
3'
A
U
G
G
A
A
C
C
U
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
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
一、翻译
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
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：
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
61
UAG
62
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：TAC CTT CGT TTT TGA GTC，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？
AUG GAA GCA UAA ACU CAG
终止密码子提前出现，翻译提前终止。
容错性
A
C
G
A
U
A
G
G
A
C
G
A
C
G
A
正常mRNA
C
C
G
A
U
A
G
G
G
C
G
A
C
G
A
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
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
色
组
甲硫
精
半胱
半胱
脯
谷
丝
如何精准运送过来的？
tRNA
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？
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
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？
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
第1步
mRNA进入细胞质，与核糖体结合。
一、翻译
3’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
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’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
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’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
第3步
位点1
位点2
氨基酸脱水缩合形成肽键
C
A
C
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’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
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’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
形成肽键
一、翻译
3’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
核糖体移动读取下一个密码子
一、翻译
3’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
位点1
位点2
形成肽键
一、翻译
3’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
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’
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
C
A
C
色
组
U
G
G
A
U
C
甲硫
精
G
A
C
半胱
G
A
C
半胱
A
C
A
脯
A
G
G
谷
C
U
U
丝
G
G
A
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
mRNA
21种游离的氨基酸
tRNA
ATP
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
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
1
3
6
4.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。
3n
6n
3n+3
6n+6
4.基因指导蛋白质合成的过程中相关计算：
2n
n/3
DNA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
ATP
ATP
ATP
子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
多肽链
A-T,T-A,C-G,G-C
A-U,T-A,G-C ,C-G
A-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→DNA
DNA→mRNA
mRNA→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
RNA
DNA
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病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
逆转录
转录
翻译
RNA
DNA
蛋白质
复制
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。
逆转录病毒(如艾滋病病毒)
01
二、中心法则
以DNA作为遗传物质的生物及能分裂细胞
02
RNA复制病毒(如烟草花叶病毒)
04
高度分化的细胞(洋葱表皮细胞、神经元细胞)
03
二、中心法则
利用图示分类剖析中心法则
图示中 为转录过程； 为翻译过程； 为DNA复制过程； 为RNA复制过程； 为逆转录过程。
1、8
2、5、9
3、10
4、6
7
②若甲、乙、丙为病毒,则甲为 ,如 ;
乙为 ,如 ;丙为 ,如 。
DNA病毒
T2-噬菌体
RNA病毒
烟草花叶病毒
逆转录病毒
HIV
课堂练习