【生物】基因指導蛋白質的合成第2課時課件-2023-2024學年高一下學期生物人教版（2019）必修2

第4章基因的表達第一節(jié)基因指導蛋白質的合成

（第2課時）一、翻譯游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程，稱為遺傳信息的翻譯。DNA攜帶的遺傳信息mRNA攜帶的遺傳信息蛋白質堿基排序堿基排序氨基酸排序轉錄翻譯1.概念：一、翻譯416（42）64（43）＜21種氨基酸＜21種氨基酸＞21種氨基酸至少3個堿基決定1個氨基酸才能滿足需要。如果1個堿基對應1個氨基酸，4種堿基決定_______種氨基酸；如果2個堿基對應1個氨基酸，4種堿基決定_________種氨基酸；如果3個堿基對應1個氨基酸，4種堿基決定_________種氨基酸。數學小游戲

問題一：mRNA的4種堿基是怎么決定蛋白質的21種氨基酸的呢？mRNA堿基種類蛋白質氨基酸種類4種21種一、翻譯實驗證據1961年克里克實驗實驗材料：T4噬菌體實驗過程：增加或刪除1個/2個/3個堿基，觀察是否能正常產生蛋白質。實驗結果：①增加或刪除1個/2個堿基,無法正常產生蛋白質；②增加或刪除3個堿基，可以正常產生蛋白質。實驗結論：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸。每3個這樣的堿基叫作1個密碼子。

問題一：mRNA的4種堿基是怎么決定蛋白質的21種氨基酸的呢？遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸。密碼子認讀是從mRNA的5'→3'，相鄰的密碼子無間隔、不重疊。2.密碼子：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基叫作1個密碼子。mRNA5'3'AUGGAACCU密碼子密碼子密碼子決定甲硫氨酸組氨酸精氨酸怎么判斷？一、翻譯2.密碼子：決定決定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一、翻譯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

1、密碼種類：

（種）2、終止密碼子：

、

、

。3、起始密碼子：

（甲硫氨酸）、

（纈氨酸、甲硫氨酸）4、編碼氨基酸的密碼子

____種或_____種

思考：64UAAGUGAUGUGA（硒代半胱氨酸）61UAG62密碼子的特性：一、翻譯一種氨基酸可以由1種或多種不同的密碼子決定②.密碼子的簡并性地球上幾乎所有的生物都共用同一套密碼子。③.密碼子的通用性討論1：你認為密碼子的簡并對生物體的生存和發(fā)展有什么意義？討論2：根據密碼子的通用性這一事實，你能想到什么？①增強密碼子的容錯性。當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的氨基酸；②提高使用頻率。當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。說明當今生物可能有著共同的起源。一種密碼子決定一種氨基酸。①.密碼子的專一性分析密碼子的特性思考·討論已知一段DNA序列為：TACCTTCGTTTTTGAGTC，若該序列第10位堿基由于基因突變替換為A,則通過轉錄翻譯，得到對應的氨基酸序列會怎樣？AUGGAAGCAUAAACUCAG終止密碼子提前出現，翻譯提前終止。容錯性ACGAUAGGACGACGA正常mRNACCGAUAGGGCGACGA錯誤mRNA精氨酸精氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺起始密碼子終止密碼子思考一、翻譯UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色組甲硫精半胱半胱脯谷絲如何精準運送過來的？tRNAmRNA進入細胞質后與核糖體結合，合成生產蛋白質的“生產線”，那么游離在細胞之中的氨基酸是如何運到合成蛋白質的“生產線”上的呢？一、翻譯問題二：游離在細胞質中的氨基酸，是怎么送到合成蛋白質的“生產線”上的？

3.tRNA（轉運RNA）

：探究活動二：請同學們看圖思考下列問題：1.tRNA的形狀像什么？是單鏈還是雙鏈？如何維持結構穩(wěn)定的呢？2.結合氨基酸的部位在

端（3’或5’）。3.結合氨基酸的另一端有3個堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對，這3個堿基叫作

。反密碼子1.tRNA形似三葉草，單鏈結構，

在某些部位形成雙鏈區(qū)域，以氫鍵連接。3’3'5'結合氨基酸的部位堿基配對AAG反密碼子3’5’

UUC密碼子mRNA一、翻譯

3.tRNA（轉運RNA）

：3'5'結合氨基酸的部位堿基配對AAG反密碼子3’5’

UUC密碼子mRNA(1)形態(tài)：RNA單鏈經折疊，形成三葉草結構(2)功能：識別并轉運特定的氨基酸氨基酸與tRNA是否是一一對應的關系呢？

①一種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。②一種氨基酸可以由一種或多種tRNA攜帶。(3)特點：(4)種類：決定氨基酸的密碼子有61或62種，所以反密碼子有

；

tRNA有

。61或62種61或62種密碼子與反密碼子的比較AAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸UCAUGAUUAmRNA密碼子密碼子密碼子密碼子:反密碼子:mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基.tRNA上與密碼子互補的3個相鄰的堿基.結合氨基酸的部位反密碼子一、翻譯

問題三：tRNA轉運來的氨基酸在核糖體上是如何形成蛋白質的？

觀看翻譯的視頻，結合教材68頁圖4-7，嘗試描述翻譯的過程并回答以下問題。

1．mRNA上的什么信息決定翻譯的起始和終止？2．核糖體上有幾個tRNA的結合位點？核糖體與mRNA誰沿誰移動？3．氨基酸的排列順序是由mRNA的堿基序列決定還是由tRNA決定？4．翻譯合成產物是什么？一、翻譯問題三：tRNA轉運來的氨基酸在核糖體上是如何形成蛋白質的？

觀看翻譯的視頻，結合教材68頁圖4-7，嘗試描述翻譯的過程并回答以下問題。起始密碼子決定翻譯的起始終止密碼子決定翻譯的終止核糖體移動的方向

1．mRNA上的什么信息決定翻譯的起始和終止？2．核糖體上有幾個tRNA的結合位點？核糖體與mRNA誰沿誰移動？3．氨基酸的排列順序是由mRNA的堿基序列決定還是由tRNA決定？4．翻譯合成產物是什么？UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA第1步mRNA進入細胞質，與核糖體結合。一、翻譯3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1攜帶甲硫氨酸的tRNA,通過與堿基AUG互補配對，進入位點1一、翻譯3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2第2步攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方式進入位點2一、翻譯3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA第3步位點1位點2氨基酸脫水縮合形成肽鍵CAC色甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鍵，從而轉移到位點2的tRNA上一、翻譯3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2第4步核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子。原位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1,一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2,繼續(xù)肽鏈的合成一、翻譯3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2形成肽鍵一、翻譯3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2核糖體移動讀取下一個密碼子一、翻譯3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2

形成肽鍵一、翻譯3’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA位點1位點2核糖體移動讀取下一個密碼子終止密碼子無tRNA與之配對一、翻譯3’5’UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色組UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU絲GGA肽鏈釋放，核糖體從mRNA上解離，翻譯結束一、翻譯3’一、翻譯

肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復合物上脫離，通常經過一系列步驟，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子，然后開始承擔細胞生命活動的各項職責。思考:如何加快蛋白質的合成速度呢？有沒有與功能相適應的結構呢？一、翻譯一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈。2．翻譯的方向：思考：1．同時合成的多條肽鏈是否相同，為什么？相同，因為模板為同一條mRNA。結構與功能相適應多聚核糖體少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質意義從

到

（如圖：從

）；短長左到右翻譯的時間：個體生長發(fā)育的整個過程翻譯的場所:核糖體翻譯的條件mRNA21種游離的氨基酸t(yī)RNAATP多肽翻譯的產物:④工具：①模板：②原料：③酶：⑤能量：多種酶信息流動方向：特點：mRNA→蛋白質一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成一、翻譯總結：真核細胞基因結構編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子終止子RNA聚合酶識別結合位點，啟動轉錄終止轉錄外顯子內含子原核細胞基因結構真核、原核基因結構的比較原核生物：邊轉錄邊翻譯真核生物：先轉錄后翻譯漢水丑生侯偉作品真核細胞和原核細胞基因表達過程的區(qū)別知識延伸4.一個mRNA上結合多個核糖體意義是________________________________________________。下圖是某生物細胞內基因控制蛋白質合成示意圖，據圖判斷：1.該圖表示

生物的基因表達過程。2.圖中核糖體移動的方向是

（從左到右/從右到左）。3.圖中3條多肽鏈的氨基酸排列順序_____（相同/不同）。從右到左相同少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質課堂練習原核基因中的3個堿基對mRNA中的3個堿基（1個密碼子）多肽鏈中的1個氨基酸對應對應1364.基因指導蛋白質合成的過程中相關計算：DNA堿基數∶mRNA堿基數∶氨基酸數＝6∶3∶1說明：①因為基因中存在不編碼蛋白質的片段，所以實際上DNA上所含有的堿基數要大于6n。②轉錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應氨基酸，所以實際上mRNA中所含有的堿基數也要大于3n。③因此一般題目中帶有“至少”或“最多”字樣才能使用這個比例關系。1.mRNA上有n個堿基，轉錄產生它的基因中至少有

個堿基，

該mRNA指導合成的蛋白質最多有

個氨基酸。

2.不考慮終止密碼子:合成n個氨基酸至少需要mRNA中

個堿基，

DNA中

個堿基。3.考慮終止密碼子:合成n個氨基酸至少需要mRNA中

個堿基，

DNA中

個堿基。3n6n3n+36n+64.基因指導蛋白質合成的過程中相關計算：2nn/3DNA復制轉錄翻譯時間場所條件模板原料酶能量原則特點產物方向信息傳遞細胞分裂間期生長發(fā)育過程細胞核（線粒體、葉綠體）DNA的兩條鏈基因的一條鏈mRNA四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸21種氨基酸解旋酶，DNA聚合酶RNA聚合酶多種酶ATPATPATP子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA多肽鏈A-T,T-A,C-G,G-CA-U,T-A,G-C,C-GA-U,U-A,G-C,C-G半保留復制邊解旋邊復制邊解旋邊轉錄一個mRNA可結合多個核糖體同時翻譯多條肽鏈DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質從起始密碼子到終止密碼子新鏈從5’端-3’端延伸新鏈從5’端-3’端延伸細胞核（線粒體、葉綠體）核糖體二、中心法則你能從信息傳遞的角度，用文字和箭頭表示細胞中遺傳信息的傳遞規(guī)律嗎？轉錄翻譯RNADNA蛋白質克里克復制中心法則二、中心法則【資料1】1965年，科學家在某種RNA病毒里發(fā)現了一種RNA復制酶，像DNA復制酶能對DNA進行復制一樣，RNA復制酶能對RNA進行復制?！举Y料2】1970年，科學家在致癌的RNA