4.1基因指导蛋白质的合成（第二课时）课件(共45张PPT2个视频)-2025-2026学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共45张PPT)
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
目标
01
02
03
概述遗传信息的转录和翻译过程，阐明中心法则的具体内容。（生命观念）
由中心法则的提出到完善，认同科学是不断发展的；基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。（科学探究）
计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。（科学思维）
学习目标
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？
合作探究一：请同学们自主阅读教材P66-68，小组合作思考讨论完成问题。
一、翻译
1. mRNA的4种碱基如何对应蛋白质的21种氨基酸？
2.根据遗传密码的阅读方式，图中mRNA上共有几个密码子？分为几类？有何特性？
3.mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？
4. 游离氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上？
5.什么是翻译？场所？模板？原料？条件？
6.请简述翻译的过程？
7.翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的？
一、遗传信息的翻译
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？
碱基4种：A、U、C、G
组成蛋白质氨基酸：21种
mRNA
蛋白质
如何决定
决定一个氨基酸的 碱基个数 决定氨基 酸种类 图示
1个
2个
3个
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
4
42＝16
43＝64
问题2:4种碱基如何决定21种氨基酸
一、遗传信息的翻译
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(2)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？
后来科学家又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
1.密码子
(2)位置：
mRNA上
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A G U 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 U
C
A
G
C 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 U
C
A
G
A 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 U
C
A
G
G 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 U
C
A
G
一、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表
(4)密码子的个数：
(5)密码子的种类：
共64种密码子
一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种。特殊情况下62种。
② 3个终止密码子
(6)密码子的特性：
①专一性
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A G U 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 U
C
A
G
C 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 U
C
A
G
A 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 U
C
A
G
G 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 U
C
A
G
一、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表
(6)密码子的特性：
①专一性
一种密码子只决定一种氨基酸
②简并性
一种氨基酸可由一种或多种密码子决定，可以减少有害突变。简并性使得那些由于基因突变造成的使密码子中碱基被改变，仍然能编码原来氨基酸的可能性大为提高。
第一个 碱基 第二个碱基 第三个
碱基
U C A G U 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 U
C
A
G
C 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 U
C
A
G
A 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 U
C
A
G
G 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 U
C
A
G
一、遗传信息的翻译
21种氨基酸的密码子表
(6)密码子的特性：
地球上几乎所有生物都共用一套密码子。
③通用性
问题3: 根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？
说明当今生物可能有着共同的起源。
　实战训练　
1．密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指 （ ）
A．基因上3个相邻的碱基
B．DNA上3个相邻的碱基
C．tRNA上3个相邻的碱基
D．mRNA上3个相邻的碱基
　实战训练　
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
问题4: 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
C
G
U
G
A
U
U
A
异亮氨酸
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
一、遗传信息的翻译
问题5: 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？
核糖体
一、遗传信息的翻译
2.运输氨基酸的工具 ——tRNA
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
比mRNA小，RNA单链经过折叠形成4环4臂，环的部分没有碱基互补配对，臂的部分由于碱基互补配对形成氢键。
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
(2)功能：
①识别氨基酸 ②转运氨基酸
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多种tRNA转运
(3)功能特点：
问题4: 氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？
一、遗传信息的翻译
2.运输氨基酸的工具 ——tRNA
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形
(2)功能：
①识别氨基酸 ②转运氨基酸
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多种tRNA转运
(3)功能特点：
(4)反密码子:
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，有61或62种。
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
P
E
A
甲
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
C
A
U
5’
3’
第1步：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P位点。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
P
E
A
甲
第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方法进入A位点。
C
A
U
5’
3’
组
G
U
G
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
第3步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据A位点的tRNA上。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
P
E
A
甲
C
A
U
5’
3’
色
C
C
A
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
组
G
U
G
5’
3’
精
A
C
G
5’
3’
半
G
C
A
5’
3’
半
A
C
A
5’
3’
脯
A
G
G
5’
3’
第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，合成肽链。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
P
E
A
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密码子
A
C
A
5’
3’
甲
色
组
精
半
半
脯
A
G
G
5’
3’
释放因子
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。
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。
核糖体移动方向
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
位点1
位点2
一、遗传信息的翻译
3.翻译的过程
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
一、遗传信息的翻译
　实战训练　
3.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是( )
A．图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧
B．mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGU
C．图中碱基的配对方式有A－U、C－G、A－T
D．图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶
　实战训练　
4.下图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是( )。
A.①是DNA，其一条链可进入细胞质作为转录的模板
B.该图可以表示原核生物基因表达的过程
C.③是核糖体，翻译过程中③将由 向 方向移动
D.④是 ，能识别mRNA上的密码子
　实战训练　
5.下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是（ ）
A.一个DNA可转录出多种mRNA
B.同一个体的不同细胞中可合成出相同的mRNA
C.一个tRNA中只含有一个反密码子
D.RNA病毒的遗传信息传递途径都相同
如何快速高效地进行翻译呢？
意义是什么？翻译的方向如何？
2
3
4
1
合作探究二：请同学们自主阅读教材P69，小组合作思考讨论完成问题。
翻译能够精确进行的原因是什么？翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？
多条肽链的氨基酸序列是否相同？
一、遗传信息的翻译
二、多聚核糖体
问题6: 如何快速高效地进行翻译呢？
多聚核糖体现象
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。
问题7: 多条肽链的氨基酸序列是否相同？
相同，因为其模板相同。
问题8: 翻译能够精确进行的原因是什么？
①mRNA为翻译提供了精确的模板；
②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。
二、多聚核糖体
问题9: 翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？
多聚核糖体现象
不具有，还需要加工。
问题10: 意义是什么？
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
问题11: 翻译的方向？
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
（从右到左）
6.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
　实战训练　
A—C—U—G—G—A—U—C —U
mRNA
反密码子
UGA CCU AGA
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
转录
翻译
蛋白质
密码子
ACU GGA UCU
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C —T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
1
3
6
三、基因控制蛋白质合成的相关计算
问题12: 基因控制蛋白质合成的过程中，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？
G C A
C G T
G C A
模板链
丙氨酸
DNA
（基因片段）
mRNA
氨基酸
DNA
碱基数目
mRNA
碱基数目
氨基酸
数目
：
：
：
：
6
3
1
DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n=6:3:1
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，所以实际上基因（DNA）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
三、基因控制蛋白质合成的相关计算
　实战训练　
7. 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
8.一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
DNA复制 转录 翻译
时间 场所
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
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质
DNA的两条链
基因特定的一条链
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
肽酰转移酶
ATP
ATP
ATP
子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
特定氨基酸顺序的肽链
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
四、真核细胞中复制、转录、翻译的比较
　实战训练　
9．研究发现，去除大鼠肝癌细胞系培养液的氨基酸后，大量tRNA由细胞质逆行运回细胞核，重新供给氨基酸后，细胞核中的tRNA重新进入细胞质中。下列分析合理的是（ ）
A．tRNA从细胞质逆行运回细胞核会穿过4层磷脂分子 B．tRNA在细胞核和细胞质间穿梭会直接影响转录过程 C．tRNA逆行运回细胞核能降低细胞内蛋白质合成速率 D．细胞内tRNA与其搬运的氨基酸的种类是一一对应的
　实战训练　
10．下列关于真核生物中遗传信息的传递和表达的叙述，正确的是（ ） A．解旋酶和DNA聚合酶不属于基因表达产物 B．RNA是在细胞质基质中以DNA为模板合成的 C．遗传信息的转录和翻译均需RNA聚合酶的参与 D．一个mRNA上可以结合多个核糖体同时进行翻译
　实战训练　
11．基因指导蛋白质的合成过程包括转录和翻译，下列叙述正确的是（ ）
A．多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链
B．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合
C．染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
D．所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
12．许多抗肿瘤药物是通过干扰肿瘤细胞DNA功能或代谢过程而发挥疗效的，如丹参酮能抑制DNA聚合酶活性、羟基脲能阻止脱氧核糖核苷酸的合成、放线菌素D能抑制DNA的模板功能等。据此信息分析，下列叙述错误的是（ ）
A．丹参酮处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸
B．羟基脲处理后，肿瘤细胞DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
C．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制D．将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
　实战训练　
　实战训练　
13．如图为真核细胞中发生的某些生理和生化反应过程，图中a为核糖体，由r-蛋白和rRNA组成。下列相关叙述错误的是（　　）
A．过程①为翻译，形成的r-蛋白可通过核孔进入细胞核B．过程②为转录，形成的rRNA参与核糖体的构成C．核糖体的大、小亚基在细胞质中形成并参与翻译过程D．过量的r-蛋白可与b结合，使r-蛋白的合成减少
　实战训练　
14．图1和图2表示某些生物体内的物质合成过程示意图，下列对此分析正确的是（ ）
A．图中甲和丙表示RNA，乙和丁表示核糖体B．图1中乙的移动方向为从右向左C．图1合成的多肽链的氨基酸排列顺序各不相同D．图1和图2所示过程使得少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
　实战训练　
15．DNA可以控制蛋白质的合成，其过程包括遗传信息的转录和翻译，图是起始甲硫氨酸和相邻的另一种氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．DNA转录出的RNA均可编码多肽B．甲硫氨酸处于图中②的位置C．图中tRNA分子由两条链组成，分子中含有一定数量的氢键D．核糖体沿着mRNA移动以便合成肽链，移动的方向是从左到右
　实战训练　
16．核糖体由大亚基和小亚基组成，下图为真核细胞核糖体大亚基和小亚基的合成、装配及运输示意图。下列分析不正确的是（ ）
A．核仁能合成rRNA，核糖体亚基在核仁内装配后经核孔运出B．核糖体经蛋白酶处理后仍能催化肽键形成，说明起催化作用是rRNAC．若rDNA发生碱基对的替换，可能会导致核糖体结构和功能异常D．rDNA不具有遗传效应，因为rDNA没有指导合成出特定的蛋白质
　实战训练　
17．大肠杆菌细胞内调控核糖体形成的两种状态如图所示，其中a～d代表过程，状态一表示细胞中缺乏足够的rRNA分子。下列叙述错误的是（ ）
A．大肠杆菌细胞中，基因表达的产物包括RNA和蛋白质B．过程a、c中都有T与A碱基互补配对方式，且伴随氢键的形成和断裂C．过程b中核糖体沿mRNA的5′→3′方向移动至终止子，随即脱落进入下一循环D．rRNA和mRNA争夺与r蛋白结合，且状态二时rRNA的结合力强于mRNA
　实战训练　
18．下图表示人体基因Y的表达，① ④表示过程。下列叙述错误的是（ ）
A．进行过程①时，需要RNA聚合酶B．过程④在内质网和高尔基体中进行，需要ATP参与C．过程①与过程③发生的场所分别是细胞核与核糖体D．含有基因Y的细胞不一定进行① ④过程