【課件】遺傳信息的翻譯和中心法則課件2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

第4章基因的表達(dá)第2課時(shí)遺傳信息的翻譯和中心法則人教版高中生物必修21概述遺傳信息翻譯的過(guò)程(難點(diǎn))。2概述中心法則的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)(重點(diǎn))。脫氧核苷酸序列核糖核苷酸序列氨基酸序列情境導(dǎo)入基因蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯><目標(biāo)一遺傳信息的翻譯1.1翻譯的概念mRNA合成以后，通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)。概念將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。實(shí)質(zhì)mRNA上的堿基和氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？思考1.2堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸，氨基酸AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4推測(cè)46416這種方式能滿足組成蛋白質(zhì)的21種氨基酸的需要。1.3密碼子mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基為1個(gè)密碼子。密碼子的概念第一個(gè)用實(shí)驗(yàn)證明遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸的科學(xué)家---克里克實(shí)驗(yàn)材料：T4噬菌體實(shí)驗(yàn)思路：研究其中某個(gè)基因的堿基增加或減少對(duì)其編碼蛋白質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：增加或刪除1個(gè)/2個(gè)/3個(gè)堿基，觀察是否能正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

1961年克里克實(shí)驗(yàn)1.4遺傳密碼的破譯①增加或刪除1個(gè)/2個(gè)堿基，無(wú)法正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)；②增加或刪除3個(gè)堿基，可以正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：遺傳密碼中3個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸。遺傳密碼從一個(gè)固定的起點(diǎn)

開始，以非重疊的方式閱讀，密碼子之間沒(méi)有分隔符。5’-UACGCUCCGUACCC-3’科學(xué)家：尼倫伯格、馬太實(shí)驗(yàn)過(guò)程：1961年蛋白質(zhì)的體外合成實(shí)驗(yàn)除去DNA和mRNA的細(xì)胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸多聚苯丙氨酸的肽鏈與苯丙氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子是UUU（第一個(gè)被破譯的密碼子）。在多位科學(xué)家的不斷實(shí)驗(yàn)下，終于破譯了全部64種密碼子，并編制出密碼子表。1.4遺傳密碼的破譯1.5密碼子表第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、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UCAG

第1個(gè)堿基第2個(gè)堿基 第3個(gè)堿基密碼子苯丙氨酸U

U

U

UUU

精氨酸

A

G

AAGA起始密碼子：AUG（甲硫氨酸）、GUG（甲硫氨酸）終止密碼子：UAA、UAG、UGA（前兩種不編碼任何氨基酸）密碼子與氨基酸關(guān)系：1.5密碼子表特殊密碼子說(shuō)明①在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時(shí)它編碼甲硫氨酸。②在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。①1種密碼子只能決定1種氨基酸（正常情況下）。②1種氨基酸可以由1種或幾種密碼子決定。1.從密碼子表中可以看出，一種氨基酸可能有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱作

密碼的簡(jiǎn)并。當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸；當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸，可以保證遺傳信息的翻譯速度。你認(rèn)為密碼的簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？ACGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUUGACCGACGA錯(cuò)誤mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸活動(dòng)1信使物質(zhì)是RNA的實(shí)驗(yàn)證據(jù)2.地球上幾乎所有的生物體都共用同一個(gè)密碼子表。說(shuō)明所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？稱為密碼的通用性活動(dòng)1信使物質(zhì)是RNA的實(shí)驗(yàn)證據(jù)UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色組甲硫精半胱半胱脯谷絲如何精準(zhǔn)運(yùn)送過(guò)來(lái)的？tRNA1.6tRNA與反密碼子尋找證據(jù)：1955年詹美尼克等三位科學(xué)家分別很意外的在同一溶液中發(fā)現(xiàn)氨基酸先附著在一種小分子量的RNA上，然后這些氨基酸再被帶到一種微粒體進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，這種RNA后來(lái)被命名為tRNA。3'5'結(jié)合氨基酸的部位堿基配對(duì)mRNA5'3'ACU密碼子UGA反密碼子反密碼子每個(gè)tRNA的這3個(gè)堿基可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)。RNA鏈經(jīng)過(guò)折疊，形成三葉草形。形態(tài)：識(shí)別和轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸功能：1.6tRNA與反密碼子1.遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較核心歸納項(xiàng)目存在位置含義生理作用遺傳信息DNA堿基的排列順序直接決定mRNA中堿基排列順序，間接決定氨基酸排列順序密碼子mRNAmRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基直接決定翻譯的起止和氨基酸排列順序反密碼子tRNAtRNA上與密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基識(shí)別密碼子AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子位點(diǎn)1位點(diǎn)21.7翻譯的過(guò)程核糖體1.7翻譯的過(guò)程1E2甲AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子CAU5’3’核糖體移動(dòng)方向mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過(guò)與mRNA上的堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)入位點(diǎn)1。第一步1E2甲CAU5’3’組GUG5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子核糖體移動(dòng)方向

攜帶某個(gè)氨基酸的tRNA以同樣的方法進(jìn)入位點(diǎn)2。

通過(guò)脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上。1.7翻譯的過(guò)程第二步第三步

核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子，原占位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體，原位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成。1E2甲CAU5’3’色CCA5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子組GUG5’3’精ACG5’3’半GCA5’3’半ACA5’3’脯AGG5’3’核糖體移動(dòng)方向1.7翻譯的過(guò)程第四步1E2AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子ACA5’3’甲色組精半半脯AGG5’3’直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。肽鏈合成后，從核糖體上脫離，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。核糖體移動(dòng)方向1.7翻譯的過(guò)程2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較核心歸納項(xiàng)目轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所主要在細(xì)胞核核糖體模板DNA的一條鏈mRNA原料4種游離的核糖核苷酸21種氨基酸條件RNA聚合酶、能量酶、能量、tRNA產(chǎn)物RNA多肽堿基互補(bǔ)配對(duì)A—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C遺傳信息的傳遞DNA→RNAmRNA→蛋白質(zhì)聯(lián)系DNA→mRNA→蛋白質(zhì)該過(guò)程發(fā)生的堿基互補(bǔ)配對(duì)與DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄相比完全一樣嗎？1．下圖是翻譯過(guò)程的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：(1)圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是哪種分子或結(jié)構(gòu)？不完全一樣復(fù)制A—T、T—A、G—C、C—G轉(zhuǎn)錄A—U、T—A、C—G、G—C翻譯A—U、U—A、C—G、G—C(2)判斷圖甲中核糖體沿著mRNA移動(dòng)的方向，并根據(jù)教材中的密碼子表，寫出圖甲中翻譯出的氨基酸序列。甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸活動(dòng)2翻譯的過(guò)程多肽鏈tRNA核糖體(3)圖乙中①、⑥分別是什么分子或結(jié)構(gòu)？核糖體移動(dòng)的方向是怎樣的？mRNA核糖體相同。因?yàn)樗鼈兊哪０迨峭粭lmRNA。少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。(4)最終合成的多肽鏈②、③、④、⑤的氨基酸序列相同嗎？為什么？(5)圖乙所示的翻譯特點(diǎn)，其意義是什么？活動(dòng)2翻譯的過(guò)程真核生物：先轉(zhuǎn)錄，后翻譯活動(dòng)3比較真核細(xì)胞和原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、翻譯原核生物：邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯1.8基因表達(dá)的相關(guān)計(jì)算A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A基因表達(dá)的過(guò)程中，DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關(guān)系？A—C—U—G—G—A—U—C—UUGA

CCU

AGA蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸轉(zhuǎn)錄翻譯ACU

GGA

UCUDNA136mRNA蛋白質(zhì)3.基因表達(dá)的計(jì)算(1)關(guān)系圖核心歸納(2)說(shuō)明：因?yàn)榛蛑写嬖诓痪幋a蛋白質(zhì)的片段，實(shí)際上基因(DNA)上所含有的堿基數(shù)要大于6n，而mRNA中也存在終止密碼子等片段，所以實(shí)際上mRNA中所含有的堿基數(shù)也要大于3n。因此一般題目中帶有“至少”字樣才能使用這個(gè)比例關(guān)系。核心歸納與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子12345編碼區(qū)下游非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)轉(zhuǎn)錄前體mRNA加工成熟mRNA翻譯肽鏈

真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)讓作為模板的mRNA中的“遺傳密碼”是連續(xù)的，這有利于提高翻譯的速度。1.如圖是甲硫氨酸和相鄰氨基酸形成肽鍵的示意圖，下列敘述正確的是A.圖中只含有tRNA和mRNAB.甲硫氨酸處于圖中a的位置C.tRNA中含有氫鍵D.該過(guò)程需要RNA聚合酶√解析圖中含有rRNA、tRNA和mRNA，A錯(cuò)誤；甲硫氨酸為起始氨基酸，核糖體的移動(dòng)方向?yàn)閺淖笙蛴遥虼俗髠?cè)的b為tRNA攜帶的甲硫氨酸，B錯(cuò)誤；tRNA的局部也會(huì)通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵，C正確；RNA聚合酶為催化轉(zhuǎn)錄的一種酶，該過(guò)程為翻譯，不需要RNA聚合酶，D錯(cuò)誤。2.(2022·山東威海高一期中)如圖表示某真核生物細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一系列生理變化，Y表示具有某種功能的酶，據(jù)圖分析，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A.Y為RNA聚合酶B.該圖中最多含5種堿基、8種核苷酸C.過(guò)程Ⅰ在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，過(guò)程Ⅱ在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行D.b部位發(fā)生的堿基配對(duì)方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C√解析分析題圖可知，過(guò)程Ⅰ和過(guò)程Ⅱ分別表示真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程，故Y為RNA聚合酶，A正確；圖中有DNA和RNA分子，因此最多含有5種堿基和8種核苷酸，B正確；過(guò)程Ⅰ為轉(zhuǎn)錄過(guò)程，主要在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，此外在線粒體和葉綠體內(nèi)也可進(jìn)行，過(guò)程Ⅱ?yàn)榉g過(guò)程，在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上進(jìn)行，C錯(cuò)誤；b部位發(fā)生轉(zhuǎn)錄，因此b部位發(fā)生的堿基配對(duì)方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C，D正確。><目標(biāo)一中心法則內(nèi)

容2.1中心法則復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯?？死锟耍‵.Crick）2.2中心法則的完善HIV病毒煙草花葉病毒模式圖一些RNA病毒（煙草花葉病毒）的遺傳信息可以從RNA流向RNA，體內(nèi)存在RNA復(fù)制酶，實(shí)現(xiàn)RNA復(fù)制；一些RNA病毒（HIV病毒）的遺傳信息可以從RNA流向DNA，存在RNA逆轉(zhuǎn)錄酶，RNA逆轉(zhuǎn)錄合成DNA。資料RNARNARNA中心法則揭示了生物遺傳信息傳遞的規(guī)律，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)②表示_________過(guò)程，需要__________酶；④表示__________過(guò)程，需要__________酶的參與。(2)正常情況下，在人體細(xì)胞內(nèi)能進(jìn)行的過(guò)程是_________。(3)圖中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的過(guò)程是________________。(4)任意一個(gè)人體細(xì)胞均能發(fā)生①②③過(guò)程嗎？轉(zhuǎn)錄RNA聚合逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄①②③①②③④⑤高度分化的細(xì)胞不再進(jìn)行細(xì)胞分裂，因而不能發(fā)生①過(guò)程?；顒?dòng)4中心法則的內(nèi)容(5)請(qǐng)寫出新型冠狀病毒(一種RNA復(fù)制病毒)遺傳信息傳遞表達(dá)的過(guò)程及發(fā)生場(chǎng)所。要注意病毒遺傳信息的傳遞過(guò)程發(fā)生于宿主活細(xì)胞內(nèi)。新冠病毒生活史模式圖活動(dòng)4中心法則的內(nèi)容2.2中心法則的完善（1）能分裂的細(xì)胞(分生區(qū))及DNA病毒(噬菌體等)遺傳信息的傳遞（2）高度分化的細(xì)胞（洋蔥表皮細(xì)胞、胰島B細(xì)胞）（3）哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞（高度分化）無(wú)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯過(guò)程。請(qǐng)同學(xué)思考并寫出以下細(xì)胞或生物遺傳信息的傳遞方向。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體DNA、RNA是信息的載體；蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物；ATP為信息的流動(dòng)提供能量。中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）2.2中心法則的完善復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA中心法則各過(guò)程的適用范圍核心歸納1.請(qǐng)同學(xué)們從轉(zhuǎn)錄與翻譯兩個(gè)方面談?wù)凚t蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞后是如何指導(dǎo)Bt抗蟲蛋白合成的？

2.你認(rèn)為棉花細(xì)胞合成的Bt抗蟲蛋白與在蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)合成的蛋白質(zhì)理論上講相同嗎？為什么？評(píng)價(jià)反饋3.如圖表示生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞和表達(dá)過(guò)程。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A.①②③④⑤⑥過(guò)程均遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則B.艾滋病病毒侵染宿主細(xì)胞后會(huì)