4.1基因指导蛋白质的合成（第2课时）课件（20张1个视频） --2025-2026学年下学期高一生物（人教版）必修2

第四章基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成（第2课时）
教学目标
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。（生命观念、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）
温故知新
DNA
核苷酸语言
mRNA
核苷酸语言
氨基酸的种类、数目、排列顺序
（氨基酸语言）
DNA的遗传信息怎么传给mRNA的？
mRNA的碱基序列如何决定蛋白质的氨基酸序列？
转录
翻译
1.翻译的概念：
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
碱 基 序 列
氨基酸序列
碱基
氨基酸
4种
21种
翻译
难题
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。
三、翻译
41=4
42=16
43=64
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种 ?? ??
如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定 种 ?
如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___种
4
16
64
假设：数学分析
2.密码子：mRNA上3个相邻（连续）的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫做1个密码子。
任务1：4种碱基如何决定21种氨基酸?
三、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：
遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。
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。
三、翻译
2.密码子：
任务2：请同学们阅读课本67页，小组合作，讨论并回答下列问题：
1.密码子共有多少种？起始密码子几种？分别为？终止密码子有几种？分别为？所有的密码子都编码氨基酸吗？
2.查阅密码子表，ACU编码什么氨基酸？苏氨酸的密码子是什么？根据此结果，你能得到什么结论？
3.几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？
三、翻译
{21E4AEA4-8DFA-4A89-87EB-49C32662AFE0}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
三、翻译
1.密码子共有多少种？起始密码子几种？分别为？终止密码子有几种？分别为？所有的密码子都编码氨基酸吗？
2.查阅密码子表，ACU编码什么氨基酸？苏氨酸的密码子是什么？根据此结果，你能得到什么结论？
密码子共有64种，起始密码子有2种，分别是AUG、GUG，终止密码子有3种，分别是UAA、UAG、UGA
ACU编码的氨基酸为苏氨酸，苏氨酸的密码子是ACU、ACC、ACA、ACG
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
②密码子的简并性
③密码子的通用性
一种密码子决定一种氨基酸。
①密码子的专一性
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
三、翻译
3.几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？
思考：你认为密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？
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（比如密码子AUG突变为ACC，但都对应苏氨酸）
②从密码子的使用频率来看，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，这样可以保证翻译的速度。
当今生物可能有着共同的起源。（通用性）
三、翻译
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
3.运输氨基酸的工具——tRNA
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
③tRNA不识别终止密码子
(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。
三、翻译
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
三、翻译

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？核糖体移动的方向是什么？
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．翻译合成的肽链能直接承担相应的生物学功能吗？
任务三：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？
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。
三、翻译
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步配对：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
三、翻译
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
三、翻译
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
三、翻译
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
三、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。
三、翻译
一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时进行多条肽链合成。
（1）如何快速高效地进行翻译呢？
相同，因为其模板相同
（3）意义是？
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
（4）翻译的方向？
（即核糖体移动的方向）
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
（2）多条肽链的氨基酸序列是否相同？
三、翻译
思考
转录、翻译与DNA复制的比较
场所
模板
原料
产物
遗传信息传递方向
DNA复制：
DNA DNA
转录：
DNA RNA
翻译：
RNA 蛋白质
游离的脱
氧核苷酸
游离的核
糖核苷酸
游离的氨基酸
DNA
RNA
多肽链
DNA→DNA
DNA→RNA
亲代DNA的 两条链
DNA的一条链（模板链）
mRNA
RNA
基因
蛋白质
转录
翻译
主要细胞核
细胞核
和细胞质
细胞质
RNA→蛋白质
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶
ATP
A-T,T-A,C-G,G-C
半保留复制
边解旋边复制
子代DNA分子
主要是细胞核
基因特定的一条链
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶
ATP
A-U,T-A,G-C ,C-G
边解旋边转录
mRNA、tRNA、rRNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
肽酰转移酶
ATP
特定氨基酸顺序的肽链
A-U,U-A,G-C,C-G
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
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
三、翻译