4.1基因指导蛋白质的合成【知识精研+能力提升】高一下学期生物人教版必修2

第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成人教版高中生物必修二遗传与进化

目录01

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05遗传信息的翻译过程中心法则的提出及其发展习题巩固课后拓展遗传信息的翻译

mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。核DNA的遗传信息mRNA的遗传信息细胞质中的蛋白质转录翻译

￭遗传信息的翻译场所模板原料产物酶1、定义：21种氨基酸（需tRNA转运）细胞质中的核糖体mRNA蛋白质问题1：mRNA的4种碱基如何决定组成蛋白质的21种氨基酸？游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。2、条件：肽酰转移酶等定义和条件

￭遗传信息的翻译3、mRNA碱基与氨基酸之间的对应关系决定一个氨基酸的碱基个数决定氨基酸种类图示1个42个42＝163个43＝64氨基酸AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4氨基酸AUCG

4AUCG

4AUCG

4mRNA碱基与氨基酸之间的对应关系

￭遗传信息的翻译1961年克里克实验实验材料T4噬菌体实验思路研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响实验过程增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质实验结果①增加或删除1个/2个碱基，无法正常产生蛋白质；②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。实验结论遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。克里克后续实验还发现遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。遗传密码的破译

￭遗传信息的翻译1.定义：5、密码子2.位置：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基3.识别：从mRNA上5'端开始阅读密码子mRNA密码子密码子密码子

￭遗传信息的翻译mRNA上1961年尼伦伯格、、马太蛋白质的体外合成实验实验技术：蛋白质的体外合成技术加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。

￭遗传信息的翻译遗传密码的破译脯氨酸

例:CCU

第1个字母第2个字母 第3个字母密码子苯丙氨酸UUUUUU？

精氨酸AGGAGG21种氨基酸的密码子表密码子表查法问题1：密码子总共有几个？每一种密码子都能编码氨基酸吗？问题2：起始密码子有几个？编码什么氨基酸？问题3：终止密码子有几个？

￭遗传信息的翻译2个起始密码子共64种密码子一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种。特殊情况下62种。真核生物只有1种——原核生物可以有2种—AUG（编码甲硫氨酸）GUG（编码甲硫氨酸,如果该密码子不作为起始密码子时，其编码缬氨酸）AUG（编码甲硫氨酸）密码子种类

￭遗传信息的翻译问题2：色氨酸的密码子是什么？苏氨酸的密码子有哪些？说明了什么？①专一性一种密码子只决定一种氨基酸②简并性一种氨基酸可由一种或多种密码子决定③通用性地球上几乎所有生物都共用一套密码子密码子的特点

￭遗传信息的翻译讨论1：你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？讨论2：根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？①增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；②密码子的使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。说明当今生物可能有着共同的起源。

￭遗传信息的翻译问题2：细胞质中的氨基酸如何被运到蛋白质的生产线上的？

RNA链经过折叠，形成三叶草形3'端-OH（携带氨基酸）反密码子:反密码子环上3个相邻的碱基，与密码子互补配对功能：1）转运氨基酸2）识别密码子氨基酸的”搬运工“-tRNA

￭遗传信息的翻译CAU甲硫氨酸ACGUGUUUGmRNA3'5'AACGAC

缬氨酸缬氨酸①每种tRNA只能识别并转运____种氨基酸；而一种氨基酸可由__________种tRNA转运。一一或多tRNA5'3'5'3'5'3'②决定氨基酸的密码子有61或62种，所以反密码子有

；tRNA有

。61或62种61或62种氨基酸的”搬运工“-tRNA

tRNA的_______往________识别，tRNA与mRNA也是反向连接的。3'-端5'-端

￭遗传信息的翻译

￭遗传信息的翻译过程问题三：tRNA转运的氨基酸在核糖体上发生了什么反应？

￭遗传信息的翻译过程请同学们结合视频及课本图4-7，利用小组道具，完成翻译过程的模拟核糖体起始密码子肽键肽键终止密码子mRNA与核糖体结合形成2个tRNA结合位点AUG是起始密码子携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2甲硫氨酸与组氨基酸形成肽键，转移到位点2核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子原占位点1的tRNA离开核糖体原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成终止

￭遗传信息的翻译过程▌细节：为什么一个mRNA分子上结合多个核糖体？他们各负责一段后拼起来还是各自合成一条条肽链？mRNA分子结合多个核糖体，单独同时合成多肽链。有利于加快翻译的速度

￭遗传信息的翻译复制转录翻译信息流动方向1957年，克里克－－中心法则DNARNA蛋白质转录翻译复制DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质根据DNA复制、基因指导蛋白质的合成过程，画出遗传信息的传递方向示意图。弗朗西斯·克里克

￭中心法则的提出及其发展RNARNARNA复制酶RNADNA逆转录酶烟草花叶病毒资料二:1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。艾滋病病毒

￭中心法则的提出及其发展逆转录DNARNA翻译蛋白质复制转录复制生物种类遗传信息的传递过程以DNA作为遗传物质的生物原核生物真核生物DNA病毒以RNA作为遗传物质的生物一般RNA病毒逆转录病毒(HIV)翻译蛋白质复制DNA转录RNA复制RNA蛋白质翻译蛋白质翻译转录DNARNA逆转录RNA复制各种生物的遗传信息传递过程

￭中心法则的提出及其发展①对遗传信息流动过程的概括。②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见：生命是物质、能量和信息的统一体。中心法则的意义

￭中心法则的提出及其发展与遗传信息流动有关的几个过程比较：模板产物原料碱基互补DNA复制转录翻译RNA复制逆转录DNADNARNARNAmRNA脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸脱氧核苷酸DNADNARNARNA多肽A-TT-AG-CC-GA-UT-AG-CC-GA-UU-AG-CC-GA-TU-AG-CC-GA-UU-AG-CC-G

￭中心法则的提出及其发展真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNA复制转录翻译时间场所模板原料酶能量原则特点产物方向信息传递细胞分裂间期生长发育过程主要是细胞核主要是细胞核细胞质DNA的两条链基因特定的一条链mRNA四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸21种氨基酸解旋酶，DNA聚合酶RNA聚合酶肽酰转移酶ATPATPATP子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA特定氨基酸顺序的肽链A-T,T-A,C-G,G-CA-U,T-A,G-C,C-GA-U,U-A,G-C,C-G半保留复制边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质从起始密码子到终止密码子新链从5’端-3’端延伸新链从5’端-3’端延伸1.一个转运RNA一端的三个碱基是CGA，这个RNA运载的氨基酸是(

)A．酪氨酸(UAC) B．谷氨酸(GAC)C．精氨酸(CGA) D．丙氨酸(GCU)D2.如图为tRNA的结构示意图。下列有关叙述错误的是(

)A．a端是结合氨基酸的部位B．生物体中的tRNA一共有61或者62种C．一种tRNA只能携带一种氨基酸D．c端表示密码子，可以与mRNA碱基互补配对D

￭习题巩固3.如图为多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说法正确的是(

)A．图示表示多个核糖体合成一条多肽链的过程B．mRNA沿着三个核糖体从右向左移动C．三条肽链在氨基酸排列顺序上各不相同D．由图示可推测少量mRNA可以合成大量的蛋白质D

￭习题巩固由下图判断翻译的方向

￭习题巩固4.一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要有碱基多少个（

）

A.300；600B.900；1800C.900；900D.600；900B5.某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是(

)A．198个B．199个C．200个D．201个B

￭习题巩固6.某病毒的遗传物质是单链，－RNA和＋RNA，宿主细胞内病毒的增殖过程如图，－RNA和＋RNA的碱基序列是互补的。下列叙述正确的是(

)

A．－RNA和＋RNA均可与核糖体结合作为翻译的模板B．据图推测，只有－RNA上有RNA聚合酶的结合位点C．过程①所需的嘌呤数和过程③所需的嘧啶数相同D．过程②需要的tRNA来自病毒，原料及场所都由宿主细胞提供C

￭习题巩固7.在其他条件具备的情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。下列叙述正确的是(

)A．若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶B．若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷酸C．若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制性内切酶D．若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸D

￭习题巩固存在位置含义生理作用遗传信息密码子反密码子拓展：遗传信息、密码子、反密码子的比较DNA碱基的排列顺序直接决定mRNA中碱基排列顺序间接决定氨基酸排列顺序mRNAmRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序tRNAtRNA上与密码子互补配对的三个碱基识别密码子拓展：真核细胞和原核细胞转录和翻译的时间地点区别真核生物：

核基因先转录后翻译（异时异地）原核生物：边转录边翻译（同时同地）原核生物没有核膜，转录和翻译可以发生在同一空间内，所以可以边转录边翻译GCACGTGCA模板链丙氨酸