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《柳叶刀》发布全球肥胖数据，中国超重/肥胖成年人数量最多，达到4.02亿。
第二课时 遗传信息的翻译
单元主题——《探索肥胖的奥秘—基因的表达》
遗传与进化
生命观念
1
2
3
4
学习目标
建构翻译等概念，形成生命是物质、能量和信息的统一体的生命观念。
科学思维
科学探究
社会责任
辨析tRNA的结构和功能，提升分析复杂事件的方法和能力。
掌握遗传信息翻译的过程和特点，认同健康生活方式的重要意义。
运用科学的探究方法，验证密码子是mRNA上相邻的三个碱基的实验思路，提升讨论和交流的能力。
ob基因
转录
obmRNA
ob蛋白
？
思考: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？
基因的表达
任务一：密码子的破译
假设：如果1个碱基决定1个氨基酸，构成的氨基酸有______种；
如果2个碱基决定1个氨基酸，构成的氨基酸有______种；
如果3个碱基决定1个氨基酸，构成的氨基酸有______种；
4
16
64
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
思考1：4种碱基如何决定21种氨基酸
一、遗传信息的翻译
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。
1.遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。
2.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。
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：
任务一：遗传密码的破译
实验结果：
任务一：密码子的破译
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：
加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
RNA
3个碱基是如何与1个氨基酸对应的呢？如UUU对应哪种氨基酸？
实验结果：
除去了DNA和mRNA的细胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
任务一：密码子的破译
密码子
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(2)认读：
obmRNA
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
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
21种氨基酸的密码子表
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
21种氨基酸的密码子表
终止密码子： 、 、 。
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） （甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子___种
64
UAA
GUG
AUG
UGA
62
UAG
任务一：密码子的破译
思考2：从密码子表上可以看出一种密码子决定几种氨基酸 色氨酸有几种密码子？苯丙氨酸有几种密码子？一种氨基酸有几种密码子？
思考3：.从密码子表中可以看出， 一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义
思考4：地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。根据这一事实，你能想到什么
任务一：密码子的破译
思考3：.从密码子表中可以看出， 一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义
G
C
G
A
U
U
G
A
U
C
G
A
C
G
A
G
C
G
A
U
C
G
A
C
C
G
A
C
G
A
错误mRNA
天冬氨酸
天冬氨酸
精氨酸
精氨酸
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；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保证遗传翻译的速度。
任务一：密码子的破译
思考4：地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。根据这一事实，你能想到什么
说明所有的生物可能有共同的起源
称为密码子的通用性
【突破一】密码子的读取
拓展：密码子读取方向：mRNA的5'→3'，从起始密码子开始，相邻的密码子无间隔、不重叠。
思考与讨论：
1、已知ob基因的mRNA的碱基序列是3’-AUG GAA GCA UGU GUA-5’，你能写出对应的氨基酸序列吗？
甲硫氨酸—半胱氨酸—苏氨酸—赖氨酸—缬氨酸
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
氨基酸并不含有碱基，因此不能与mRNA上的密码子直接配对。
那么是谁将氨基酸精准运送到mRNA上的？
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：
tRNA单链经过折叠，形成三叶草形
(2)功能：
①识别密码子 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mRNA上密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基，有62种。
小结：密码子与反密码子的比较
密码子 反密码子
定义 上3个相邻碱基 与密码子配对的3个碱基
种类
特点
功能
mRNA
tRNA上
64种
61或62种
①一种密码子只决定 氨基酸；
②一种氨基酸可由 密码子决定。
①一种tRNA只转运 氨基酸，
②一种氨基酸可由 tRNA转运。
决定氨基酸
识别密码子，转运氨基酸
(简并性)
一种
一或多种
一种
一或多种
观看视屏并思考：翻译的具体过程是怎样的？
任务二：翻译的过程
起始密码子
mRNA与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基起始密码子AUG互补配对进入位点1。
核糖体移动方向
E
1
2
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
甲
核糖体
思考：1、翻译的模版是什么？
2、翻译过程中碱基如何配对？
mRNA
tRNA的碱基和mRNA的碱基进行配对，即A-U、U-A、C-G、G-C
任务二：翻译的过程
E
1
2
甲
下一个携带氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2，氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键
组
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
思考：1、翻译的原料是什么？
2、翻译的工具是什么？
3、翻译过程需要能量吗？由谁提供？
游离的21种氨基酸
tRNA
翻译需要能量，能量由ATP提供
任务二：翻译的过程
E
1
2
核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，前1个tRNA离开，下一个携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续合成肽链。
精
色
半
半
甲
组
5’
3’
5’
3’
5’
3’
脯
5’
3’
5’
3’
5’
3’
核糖体移动方向
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
思考：1、翻译的方向是？
翻译的方向由mRNA的5’端→3’端
任务二：翻译的过程
核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成终止。
肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质
思考：1、翻译的产物是什么？
具有一定氨基酸序列的蛋白质（肽链）
2、核糖体上合成的蛋白质具有生物学活性吗？
核糖体上合成的肽链不具备空间结构，因此不具备生物活性，需要经过内质网和高尔基体加工，才具备生物学功能
3、遗传信息的传递方向是？
mRNA的碱基序列流向蛋白质的氨基酸序列
【突破一】翻译的过程
2.最终合成的多肽链②、③、④、 ⑤ 的氨基酸序列相同吗 为什么
3.如何快速高效地进行翻译呢？意义是什么
1.图中①、⑥分别是什么分子或结构 核糖体移动的方向是怎样的
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。
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
4.该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗？
复制
A—T、T—A、G—C、C—G
转录
A—U、T—A、C—G、G—C
翻译
A—U、U—A、C—G、G—C
mRNA 核糖体
相同。因为它们的模板是同 一条mRNA。
【突破二】真核生物和原核生物基因表达的区别
真核生物 原核生物
【突破三】DNA碱基数、mRNA碱基数和氨基酸数量关系
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
1
3
6
拓展：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，所以实际上当肽链中有n个氨基酸，对应的基因上所含有的碱基数要大于6n,或mRNA 中所含有的碱基数也要大于3n 。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。
任务三：中心法则
材料1.1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则
(1)遗传信息可以从DNA流向DNA, 即DNA的复制；
(2)也可以从DNA 流向RNA, 进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译
材料2. 1965年，科学家在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。
材料3.1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
烟草花叶病毒
艾滋病病毒
【突破一】中心法则
思考与讨论：
1、植物根尖分生区细胞和成熟区细胞遗传信息的传递
复制
逆转录
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
补充后的中心法则
在遗传信息的流动过程中，__________是信息的载体，_________是信息的表达产物，_____为信息的流动提供能量，说明了_______________。
DNA、RNA
蛋白质
ATP
生命是物质、能量和信息的统一体
谢谢
