遺傳信息的翻譯和中心法則 高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

第二課時

遺傳信息的翻譯和中心法則第4章基因的表達人教版高中生物選擇性必修2第4章第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.構(gòu)建翻譯過程的模型，分析基因表達的場所、原料、模板及特點，理解基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程(難點)。2.概述中心法則的內(nèi)容和實質(zhì)(重點)。

情境導(dǎo)入抗蟲棉產(chǎn)生Bt基因Bt抗蟲蛋白表達導(dǎo)入培育目的基因核DNA蘇云金芽孢桿菌抗蟲棉棉花細(xì)胞mRNA通過核孔進入細(xì)胞質(zhì)后，mRNA

的堿基序列是如何翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列的呢?

遺傳信息的翻譯一中心法則二目錄

翻譯的概念mRNA合成以后，通過核孔進入細(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)?；虻鞍踪|(zhì)轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯脫氧核苷酸序列核糖核苷酸序列氨基酸序列mRNA上的堿基和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系是怎樣的？思考概念：實質(zhì)：一遺傳信息的翻譯一1個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；2個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定____種氨基酸；3個堿基決定1個氨基酸，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

446416第三種方式能滿足組成蛋白質(zhì)的21種氨基酸的需要4種堿基是怎樣決定21種氨基酸的呢?

堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系一遺傳信息的翻譯一

密碼子一遺傳信息的翻譯一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---克里克

1961年，克里克以T4噬菌體為實驗材料，將某個基因中增加或刪除1個、2個、3個堿基，觀察是否能正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。

實驗結(jié)果：（1）增加或刪除1個、2個堿基，無法正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)；

（2）增加或刪除3個堿基，可以正常產(chǎn)生蛋白質(zhì)。由該實驗可以得到什么結(jié)論?mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基叫作密碼子肯定不是密碼子的是哪一個?ATA、UUU、AUA、CCC、AGC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個堿基第2個堿基 第3個堿基密碼子苯丙氨酸UUUUUU

精氨酸

AGAAGA

密碼子表一遺傳信息的翻譯一起始密碼子：AUG（甲硫氨酸）、GUG（纈氨酸、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：特殊密碼子說明①GUG只在原核生物中作為起始密碼子時編碼甲硫氨酸，其他情況下編碼纈氨酸。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。

密碼子表一遺傳信息的翻譯一分析密碼子的特點1．從教材P67的密碼子表中可以看出，一種氨基酸可能有幾個密碼子，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？GCGAUUGAUCGACGA正常mRNAGCGAUCGACCGACGA錯誤mRNA天冬氨酸天冬氨酸精氨酸精氨酸密碼子的簡并性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提高使用頻率。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。任務(wù)一分析密碼子的特點任務(wù)一2.

地球上幾乎所有的生物體都共用同一個密碼子表。說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。密碼的通用性①相鄰的密碼子之間無間隔、不重疊;②64個密碼子都有作用，有3個終止密碼子;③絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子。一種密碼子決定一種氨基酸絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子。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1.密碼子的專一性

密碼子的特點一遺傳信息的翻譯一UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色組甲硫精半胱半胱脯谷絲如何精準(zhǔn)運送過來的？tRNA游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸,是怎樣被運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢?堿基配對3'5'結(jié)合氨基酸的部位堿基配對RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形。識別和轉(zhuǎn)運氨基酸形態(tài)：功能：密碼子AUC反密碼子UGA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。反密碼子：

tRNA與反密碼子一遺傳信息的翻譯一核心歸納1.遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較項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上決定一個氨基酸的三個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上與密碼子互補配對的三個堿基識別密碼子核心歸納2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較項目轉(zhuǎn)錄翻譯場所主要在細(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多肽堿基互補配對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)AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA3’5’起始密碼子位點1位點2核糖體

翻譯的過程一遺傳信息的翻譯一

翻譯的過程一遺傳信息的翻譯一起始密碼子mRNA進入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補配對進入位點1。第一步：核糖體移動方向E125’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA甲核糖體

翻譯的過程一遺傳信息的翻譯一E12甲攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方法進入位點2。通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上。組5’3’AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA

翻譯的過程一遺傳信息的翻譯一第二步：第三步：E12核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，原占位點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。精色半半甲組5’3’5’3’5’3’脯5’3’5’3’5’3’核糖體移動方向AUGCACUGGCGUUGCUGUCCUUAA

翻譯的過程一遺傳信息的翻譯一第四步：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。直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。

翻譯的過程一遺傳信息的翻譯一第五步：翻譯的過程任務(wù)二該過程發(fā)生的堿基互補配對與DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄相比完全一樣嗎？1．下圖是翻譯過程的示意圖，請據(jù)圖分析回答下列問題：(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多肽鏈tRNA核糖體翻譯的過程任務(wù)二(3)圖乙中①⑥分別是什么分子或結(jié)構(gòu)？

核糖體移動的方向是怎樣的？相同。因為它們的模板是同一條mRNA。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②③④⑤的氨基酸序列相同嗎？為什么？(5)圖乙所示的翻譯特點，其意義是什么？①②③④⑤⑥mRNA核糖體翻譯的過程任務(wù)二2．請據(jù)圖概括真核細(xì)胞和原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、翻譯的區(qū)別。原核生物：邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯真核生物：先轉(zhuǎn)錄，后翻譯A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A基因表達的過程中，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)基因表達的相關(guān)計算一遺傳信息的翻譯一核心歸納3.基因表達的計算(1)關(guān)系圖(2)說明：因為基因中存在不編碼蛋白質(zhì)的片段，實際上基因(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”字樣才能使用這個比例關(guān)系。核心歸納與RNA聚合酶結(jié)合位點外顯子內(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

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。真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)判斷正誤(1)tRNA由3個堿基構(gòu)成()(2)每種氨基酸都具有兩種或兩種以上的密碼子()(3)mRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質(zhì)()(4)每種氨基酸僅由一種tRNA轉(zhuǎn)運()××××跟蹤訓(xùn)練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.該過程需要RNA聚合酶√跟蹤訓(xùn)練2.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.過程Ⅰ在細(xì)胞核內(nèi)進行，過程Ⅱ在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進行D.b部位發(fā)生的堿基配對方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C√

遺傳信息的翻譯一中心法則二目錄內(nèi)

容你能從信息傳遞的角度，用流程圖總結(jié)細(xì)胞中遺傳信息的傳遞規(guī)律嗎?1957年，克里克率先提出遺傳信息傳遞的一般規(guī)律——中心法則復(fù)制蛋白質(zhì)DNARNA逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯

中心法則的建立一遺傳信息的翻譯一遺傳信息可以從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。1965年，科學(xué)家在RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，它能對RNA進行復(fù)制。1970年，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。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)制復(fù)制蛋白質(zhì)DNARNA逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄

中心法則的完善一遺傳信息的翻譯一生物種類遺傳信息的傳遞過程以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物原核生物真核生物DNA病毒以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物一般RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒(HIV)

中心法則的完善一遺傳信息的翻譯一中心法則的內(nèi)容任務(wù)三中心法則揭示了生物遺傳信息傳遞的規(guī)律，據(jù)圖回答下列問題：(1)②表示_________過程，需要__________酶；④表示__________過程，需要__________酶的參與。(2)正常情況下，在人體細(xì)胞內(nèi)能進行的過程是_________。(3)圖中遵循堿基互補配對原則的過程是______________