高中生物學(xué)（人教版）必修2 遺傳與進化《基因的表達》基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 第2課時 遺傳信息的翻譯與中心法則 課件

第1節(jié)

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第2課時

遺傳信息的翻譯與中心法則

池州市第一中學(xué)

張森圍繞《從信息到物質(zhì)，從藍圖到現(xiàn)實》大單元主題2022年安徽省普通高中新課程新教材優(yōu)質(zhì)課評選活動

高中生物學(xué)人民教育出版社必修2第4章回顧單元大情境：拍賣出2000萬日元的招財貓—三花公貓

資料1：

在日本的一個拍賣會上，一只橘黑白的三色公貓，拍出了2000萬日元（按最新的匯率折合人民幣約105萬）的天價，讓網(wǎng)友們一陣嘩然！為什么三色公貓能拍出如此高的價格呢？三色貓也就是我們俗稱的“三花貓”，身上帶有橘色、黑色和白色三種毛色。招財貓的原型是日本短尾貓,又稱為三花貓。

三花貓公貓是非常罕見的，大約3萬只三花貓中才有可能出現(xiàn)一只公貓，概率僅為0.003%。為什么三花貓公貓如此罕見呢？

資料2：貓的顏色看起來有很多種，但其實只有兩種，黑色和紅色。這是因為貓的色素細胞能且僅能分泌兩種黑色素，即真黑素和褐黑素。對貓來說，真黑素表達產(chǎn)生黑色和褐色。位于常染色體上的褐變基因B、b和b’，其控制的酶參與真黑素的代謝，能使真黑素表達為黑色或褐色......位于性染色體X上的橘色（Orange）基因決定貓是否會產(chǎn)生褐黑素......

三花貓的色素相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄得到的是mRNA，而不是蛋白質(zhì)（酶）。那么，mRNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序呢？解決三花貓大單元情境中的問題1：

mRNA通過核孔進入細胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合，開始它新的歷程——翻譯。

遺傳信息的翻譯翻譯：游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白質(zhì)，這一過程叫作翻譯。翻譯的實質(zhì)：

堿基(4種)?氨基酸(21種)mRNA的堿基序列蛋白質(zhì)的氨基酸序列學(xué)習(xí)任務(wù)1探討mRNA的堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系學(xué)習(xí)任務(wù)1：探討mRNA的堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系自主閱讀教材66-67頁，小組討論交流解決以下問題：組成mRNA的堿基只有4種，卻能決定21種氨基酸，根據(jù)以下假設(shè)并推測出堿基和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系是怎樣的呢？假設(shè)①：1個堿基決定1個氨基酸，4種堿基能決定多少種氨基酸？假設(shè)②：2個堿基決定1個氨基酸，4種堿基能決定多少種氨基酸？假設(shè)③：3個堿基決定1個氨基酸，4種堿基能決定多少種氨基酸？推測：組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，至少需要3個堿基對應(yīng)1個氨基酸后來科學(xué)家又通過一步步的推測和實驗，證明了確實是mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，最終破解了64個遺傳密碼子。密碼子：mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰堿基。位置：在mRNA上識別：密碼子認讀是從mRNA的5'→3'，相鄰的密碼子無間隔、不重疊。密碼子的示意圖學(xué)習(xí)任務(wù)1：探討mRNA的堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系布置作業(yè)任務(wù)1：課后請同學(xué)們自主閱讀教材70頁生物科學(xué)史話，以學(xué)習(xí)小組為單位共同探討遺傳密碼的破譯。學(xué)習(xí)任務(wù)1：探討mRNA的堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系學(xué)習(xí)任務(wù)2探索密碼子的特性及密碼子表的檢索方法學(xué)習(xí)任務(wù)2：探索密碼子的特性及密碼子表的檢索方法1.根據(jù)密碼子表中的64個密碼子可知，起始密碼子有幾種？分別為？終止密碼子有幾種？分別為？2.編碼苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸的密碼子有哪些？苯丙：UUU、UUC

亮：UUA、UUG、CUU、

CUC、CUA、CUG

色：UGG絕大多數(shù)氨基酸具有兩個及以上不同密碼子。[討論1]從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡并。你認為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？[討論2]幾乎所有的生物體都共用上述密碼子。你能想到什么？

說明當(dāng)今生物可能有著共同的起源，或生物界具有統(tǒng)一性。（1）增強密碼子的容錯性。當(dāng)密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應(yīng)的氨基酸；（2）密碼子的使用頻率。當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。保證了生物遺傳的相對穩(wěn)定性，又使生物出現(xiàn)變異，從而促進生物的發(fā)展進化。學(xué)習(xí)任務(wù)2：探索密碼子的特性及密碼子表的檢索方法學(xué)習(xí)任務(wù)2：探索密碼子的特性及密碼子表的檢索方法第一個堿基第二個堿基第三個堿基UCAGU苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸絲氨酸終止終止、硒代半胱氨酸A亮氨酸絲氨酸終止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸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GA異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸U異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸C異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）蘇氨酸賴氨酸精氨酸GG纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A纈氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G密碼子特性絕大多數(shù)氨基酸具有兩個及以上不同密碼子。通常一種密碼子只決定一種氨基酸。地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子。簡并性專一性通用性

三花貓的mRNA進入細胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合，形成合成生產(chǎn)蛋白質(zhì)（酶）的“生產(chǎn)線”。

游離在細胞之中的氨基酸是如何運到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？學(xué)習(xí)任務(wù)3認識tRNA及探究遺傳信息翻譯的過程3'學(xué)習(xí)任務(wù)3：認識tRNA及探究遺傳信息翻譯的過程合作探究：自主閱讀教材67頁至68頁，小組合作探究下列問題。1.tRNA的形態(tài)、結(jié)構(gòu)？2.什么是反密碼子？3.氨基酸與tRNA是一一對應(yīng)嗎？4.翻譯的場所在哪里？5.翻譯的條件？6.翻譯能精確進行的原因？7.翻譯的直接產(chǎn)物是？最終產(chǎn)物是？8.什么是多聚核糖體？9.多聚核糖體的意義？10.翻譯的遺傳信息傳遞方向是？RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形。比mRNA小，環(huán)的部分沒有堿基互補配對，臂的部分由于堿基互補配對形成氫鍵。①識別氨基酸

②轉(zhuǎn)運氨基酸3'5'結(jié)合氨基酸的部位堿基配對mRNA5'3'ACU密碼子UGA反密碼子位于tRNA上，其實質(zhì)是與密碼子發(fā)生堿基互補配對的3個相鄰的堿基。氨基酸與tRNA是一一對應(yīng)的嗎？

(1)形態(tài)：(2)功能：(3)反密碼子學(xué)習(xí)任務(wù)3：認識tRNA及探究遺傳信息翻譯的過程ACGUGUUUGmRNACAU

甲硫氨酸3’5’5’3’5’3’5’3’AACGAC

纈氨酸纈氨酸每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運____種氨基酸；而一種氨基酸可由__________種tRNA轉(zhuǎn)運；一一或多tRNA與氨基酸對應(yīng)關(guān)系：tRNA學(xué)習(xí)任務(wù)3：認識tRNA及探究遺傳信息翻譯的過程1.翻譯的場所：

細胞質(zhì)基因（線粒體和葉綠體中基因）在控制蛋白質(zhì)合成的過程中也進行轉(zhuǎn)錄，翻譯（注：線粒體、葉綠體內(nèi)含有核糖體，可以合成蛋白質(zhì)）細胞質(zhì)中的核糖體2.翻譯的條件

mRNA游離的21種氨基酸t(yī)RNA模板：原料：能量：多種酶ATP供能工具：3.堿基互補配對方式A-____

G-____

C-____

U-____

UCGA思考：與轉(zhuǎn)錄過程中的配對方式一樣嗎？mRNA和tRNA堿基互補配對學(xué)習(xí)任務(wù)3：認識tRNA及探究遺傳信息翻譯的過程小結(jié)翻譯的過程6.遺傳信息傳遞方向：mRNA蛋白質(zhì)4.翻譯能精確進行的原因：①mRNA為翻譯提供了精確的模板,②通過堿基互補配對，保證了翻譯能夠準確進行。5.mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系

數(shù)量關(guān)系：一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合___個核糖體，同時進行____條肽鏈的合成。意義：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。多多多聚核糖體：結(jié)合在同一條mRNA上的核糖體學(xué)習(xí)任務(wù)3：認識tRNA及探究遺傳信息翻譯的過程演示活動，構(gòu)建翻譯的過程1.請生物學(xué)課外活動興趣小組的同學(xué)采用角色扮演和物理模型結(jié)合的方式，演示課前籌備的翻譯的過程。2.其他學(xué)習(xí)小組用評價量化表給他們打分。學(xué)習(xí)任務(wù)3：認識tRNA及探究遺傳信息翻譯的過程

小活動：

請繪制三花貓的色素相關(guān)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)(酶）合成的遺傳信息傳遞方向圖。探討單元大情境中的問題1：學(xué)習(xí)任務(wù)4了解中心法則的提出和修正過程復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA提出者：克里克（F.Crick）內(nèi)容遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯?？死锟耍‵.Crick）學(xué)習(xí)任務(wù)4：了解中心法則的提出和修正過程

資料一

1965年，科學(xué)家在RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，像DNA復(fù)制酶能對DNA進行復(fù)制一樣，RNA復(fù)制酶能對RNA進行復(fù)制。

資料二

1970年，科學(xué)家在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。資料二：遺傳信息能反過來從RNA流向DNA資料一：RNA和DNA一樣,能進行自我復(fù)制學(xué)習(xí)任務(wù)4：了解中心法則的提出和修正過程煙草花葉病毒模式圖HIV病毒合作探究：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)是信息的表達產(chǎn)物；ATP為信息的流動提供能量。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNA復(fù)制RNA逆轉(zhuǎn)錄中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）學(xué)習(xí)任務(wù)4：了解中心法則的提出和修正過程1.貓的色素相關(guān)基因如何控制酶（蛋白質(zhì)）的合成？2.貓的性狀與基因表達具有什么關(guān)系？3.貓身上所有的細胞都能合成真黑素嗎？4.三花貓的形成原因？為什么雄性三花貓比較罕見？能解決本單元情境中三花貓的問題了嗎？

1.完成本課時的相應(yīng)習(xí)題。2.利用學(xué)習(xí)小組的物理