基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成-第2課時-課件-2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版(2019)必修

第4章基因的表達(dá)

第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第2、3課時學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．概述遺傳信息翻譯的過程和特點。2．說明密碼子、反密碼子和遺傳信息之間的關(guān)系。(重點)3．概述中心法則的內(nèi)容1．通過圖示和列表比較轉(zhuǎn)錄和翻譯的異同。2．從存在位置、作用等方面，探討密碼子、反密碼子和遺傳信息之間的關(guān)系，構(gòu)建知識脈絡(luò)三、遺傳信息的翻譯1、翻譯的概念：游離在細(xì)胞質(zhì)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(zhì)的過程，稱為遺傳信息的翻譯。？UUAGAUAUCmRNA蛋白質(zhì)堿基序列氨基酸序列堿基氨基酸4種20種翻譯

翻譯的實質(zhì)是將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。三、遺傳信息的翻譯閱讀課本P66-68頁，然后思考回答下列問題：什么是遺傳密碼、密碼子？tRNA有什么特點？密碼子與反密碼子的對應(yīng)關(guān)系是什么？翻譯的場所、模板、原料和產(chǎn)物？試描述翻譯的過程？2.相關(guān)概念（１）遺傳密碼遺傳學(xué)上把mRNA中決定氨基酸的不同堿基排列順序叫遺傳密碼。（２）密碼子：遺傳學(xué)上把信使RNA（mRNA）上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基叫做一個密碼子。

mRNAGUC

AGGUC

A5`3`遺傳密碼密碼子密碼子密碼子纈氨酸組氨酸精氨酸決定決定決定密碼子的閱讀方向？密碼子的有間隔/有重疊嗎？mRNA的堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系？1.如果1個堿基決定1個氨基酸，4種堿基能決定多少種氨基酸？2.如果2個堿基編碼一個氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？3.如果3個堿基編碼一個氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？41=4種42=16種43=64種

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。P70頁生物科學(xué)史話1961年，克里克以T4噬菌體為實驗材料，研究其中某個基因的堿基序列中增加或者刪除一個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或刪除兩個堿基，也不能產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；但是，當(dāng)增加或者刪除三個堿基時，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。為什么會產(chǎn)生這樣的結(jié)果？

克里克T4噬菌體實驗

克里克是第一個用實驗證明遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸的科學(xué)家。但是無法說明由3個堿基排列成的1個密碼子對應(yīng)的究竟是哪一個氨基酸。科學(xué)史話

1961年8月，尼倫伯格和馬太利用大腸桿菌的破碎細(xì)胞溶液，建立了一種利用人工合成的RNA在試管里合成多肽鏈的實驗系統(tǒng)，其中含有核糖體等合成蛋白質(zhì)所需的各種成分。TyrSerPheCysTyrSerPheCys各管加入多聚尿嘧啶核苷酸Tyr利用這個實驗系統(tǒng)，破譯了第一個遺傳密碼——UUU(苯丙氨酸)?？茖W(xué)史話蛋白質(zhì)體外合成實驗３．密碼子表及密碼子的特點密碼子有多少種？編碼氨基酸的密碼子有多少種？終止密碼子有幾種？亮氨酸和色氨酸對應(yīng)的密碼子各有多少種？真核生物的起始密碼子是哪一個？密碼子的特點？如何閱讀密碼子表？第一個堿基第二個堿基第三個堿基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①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②)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注:①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。第一個堿基第二個堿基第三個堿基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①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酸谷氨酸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氨酸天冬氨酸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②）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

21種氨基酸的密碼子表21種氨基酸的密碼子表注：①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可經(jīng)編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。3.1密碼子表總結(jié)共有64種密碼子61或62種密碼子決定21種氨基酸：一個密碼子決定一個特定的氨基酸；有的氨基酸可能有一個以上的密碼子。起始密碼子2種(AUG甲硫氨酸;GUG纈氨酸、甲硫氨酸

)。終止密碼子3種

(UAA;UAG;UGA硒代半胱氨酸)3.2分析密碼子的特點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(rèn)為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？2.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子。根據(jù)這一事實，你能想到什么？3.一種密碼子只決定一種氨基酸；通用性一種氨基酸可對應(yīng)一種或多種密碼子專一性: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(rèn)為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？2、幾乎所有的生物體都共用上述密碼子。根據(jù)這一事實，你能想到什么？分析密碼子的特點（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；說明當(dāng)今生物可能有著共同的起源，或生物在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。（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。mRNA5'3'GUGGAACCU第一個堿基第二個堿基第三個堿基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①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②)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密碼子密碼子密碼子決定纈氨酸決定組氨酸決定精氨酸翻譯從mRNA的5'→3'翻譯具有方向性翻譯通常是從mRNA上的起始密碼子開始到終止密碼子結(jié)束AUAGAUAUCmRNA蛋白質(zhì)氨基酸如何識別密碼子并被轉(zhuǎn)運到相應(yīng)位置？甲硫氨酸酪氨酸終止

按照密碼子表將mRNA上的堿基序列翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列ACUUGA轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)“工人”的任務(wù)：“工人”必須要能解決這一難題4.翻譯+“搬運工”tRNA1.tRNA呈__________；2.一端為攜帶_______的部位；3.另一端有3個堿基。三葉草形氨基酸（３）每個tRNA上的這3個堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對，稱反密碼子。判斷一個tRNA只有三個堿基。（）

RNA通常都是單鏈，因此不存在堿基對（）

一個tRNA分子只有一個反密碼子（）

因為tRNA只有一個3’-端和5’-端，所以即使tRNA有部分片段互補配對形成堿基對，tRNA依然是單鏈構(gòu)成的（）××√√4、tRNA——“搬運工”

tRNA是單鏈的還是雙鏈的？tRNA中有雙鏈區(qū)域/堿基互補配對/氫鍵？tRNA的反密碼子的閱讀方向？反密碼子種類？tRNA的種類？tRNA的專一性？如何判斷tRNA的方向？5.讀出mRNA上的信息，還需要哪些條件才能合成蛋白質(zhì)呢？場所：條件：模板：原料：能量：多種酶：轉(zhuǎn)運工具：原則：結(jié)果5.讀出mRNA上的信息，還需要哪些條件才能合成蛋白質(zhì)呢？場所：條件：模板：原料：能量：多種酶轉(zhuǎn)運工具：tRNA原則：結(jié)果：多肽鏈（肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，通常經(jīng)過一系列步驟，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，然后開始承擔(dān)細(xì)胞生命活動的各項職責(zé)。）RNA:AUCGRNA:UAGC6.翻譯的過程第1步：mRNA進入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合；攜帶甲硫氨酸(Met)的tRNA，通過與密碼子AUG互補配對，進入第一個位置。6.翻譯的過程第2步:攜帶異亮氨酸(Ile)的tRNA以同樣方式進入第二位置。6.翻譯的過程第2步:攜帶異亮氨酸(Ile)的tRNA以同樣方式進入第二位置。6.翻譯的過程第3步:甲硫氨酸通過與異亮氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到占據(jù)第二位置的tRNA上。6.翻譯的過程第4步:核糖體沿mRNA移動，核糖體讀取下一個密碼子，原來占據(jù)第一位置的tRNA離開核糖體，占據(jù)第二位置的tRNA進入第一位置。6.翻譯的過程第4步:一個新的攜帶甘氨酸(Gly)的tRNA進入第二位置，繼續(xù)肽鏈的合成。6.翻譯的過程重復(fù)步驟2、3、4，直至核糖體讀取到mRNA上終止密碼子時，釋放因子進入該位置，多肽鏈合成停止并釋放。核糖體沿著mRNA移動---5'至3'端思考

(1)翻譯時，蛋白質(zhì)的合成通常是從mRNA的哪里開始，到哪里結(jié)束？

從起始密碼子開始，到終止密碼子

(2)翻譯時，核糖體的移動方向如何？

從mRNA的5′端向3′端移動。(3)翻譯時，攜帶氨基酸的tRNA都與核糖體上同一個tRNA結(jié)合位點結(jié)合嗎？

不是，與起始密碼子對應(yīng)的tRNA結(jié)合在核糖體上的一個tRNA結(jié)合位點上，后續(xù)的tRNA結(jié)合在另外一個位點上。(4)攜帶肽鏈的tRNA會先后占據(jù)核糖體上的幾個tRNA結(jié)合位點？

2個。你有沒有注意到轉(zhuǎn)錄的方向性？

tRNA的____往____識別，tRNA與mRNA也是反向連接的；3’-端5’-端ACGUGUUUAmRNACAU

甲硫氨酸3’5’5’3’5’3’5’3’AACGAU

纈氨酸

異亮氨酸7.多聚核糖體

（1）數(shù)量關(guān)系：通常一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成。（2）意義：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。（3）產(chǎn)物之間的關(guān)系①多個核糖體各自合成各自的鏈，產(chǎn)物是多條肽鏈，不是一條；②由于模板是同一段mRNA，所以圖示多個核糖體合成的肽鏈?zhǔn)窍嗤脑诩?xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個快速高效的過程。現(xiàn)學(xué)現(xiàn)練：由下圖判斷翻譯的方向8.真核細(xì)胞和原核細(xì)胞翻譯的區(qū)別

真核生物：核基因先轉(zhuǎn)錄后翻譯原核生物：可以邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯為什么會是這樣呢？DNA聚合酶解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶RNA聚合酶核糖體DNAmRNA多肽鏈DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場所模板原料產(chǎn)物遺傳信息傳遞方向DNA復(fù)制：DNADNA轉(zhuǎn)錄：DNARNA翻譯：RNAPro游離的脫氧核苷酸游離的核糖核苷酸游離的氨基酸DNAmRNA蛋白質(zhì)DNA→DNADNA→mRNA親代DNA的每一條鏈DNA的一條鏈（模板鏈）mRNA細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)mRNA→Pro轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較請根據(jù)DNA的復(fù)制和基因的表達(dá)，繪制流程圖，表示遺傳信息的傳遞方向。小任務(wù)1轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制克里克：中心法則（預(yù)見了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律）大膽猜想生物界是否還有其它的遺傳信息傳遞途徑呢？三、中心法則小任務(wù)2閱讀以下

資料，對中心法則進行補充1.在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了RNA復(fù)制酶，能對RNA進行復(fù)制。2.在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，能以RNA為模板合成DNA。轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制藍(lán)色的線表示少數(shù)生物的遺傳信息流向四、中心法則1.1957年克里克提出中心法則2.內(nèi)容：表示遺傳信息傳遞的法則復(fù)制四、中心法則遺傳信息可以從____流向____，即________；也可以從___流向___，進而流向______，即___________________；少數(shù)生物（如一些RNA病毒）的遺傳信息可以從___流向___（即___________）以及從____流向____（即________）；DNADNADNA的復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯RNARNARNA的復(fù)制RNADNA逆轉(zhuǎn)錄2.內(nèi)容：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）：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