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第1节
基因指导蛋白质的合成
第4章　基因的表达
第2课时
2
1
概述遗传信息翻译的过程
概述中心法则的内容和实质
脱氧核苷酸序列
核糖核苷酸序列
氨基酸序列
基因
蛋白质
转录
mRNA
翻译
碱基
氨基酸
核糖体是如何读懂mRNA上的遗传信息，并精准将其“翻译”成蛋白质的？
课 堂 小 结
中心法则
遗传信息的翻译
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
练 习 与 应 用
1
翻译的概念：
mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。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。
？
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
碱 基 序 列
氨基酸序列
碱基
氨基酸
4种
21种
翻译
难题一
mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系？
4种
21种

1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；
2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸；
3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸，
氨基酸
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
AUCG
4
氨基酸
AUCG
4
AUCG
4
4
64
16
第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要
2
密码子
第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家---克里克
1961年，克里克以 T4噬菌体为实验材料，将某个基因中增加或删除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。
由该实验可以得到什么结论
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫作密码子
肯定不是密码子的是哪一个 ATA、UUU、AUA、CCC、AGC
科学家：尼伦伯格、马太
实验过程：
1961年蛋白质的体外合成实验
除去DNA和mRNA的细胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
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）。
在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64种密码子，并编制出密码子表。
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、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 U
C
A
G
第1个碱基 第2个碱基 第3个碱基 密码子
苯丙氨酸 U U U UUU
精氨酸 A G A AGA
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、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 U
C
A
G
终止密码子： 、 、____ __
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） _____（缬氨酸、甲硫氨酸）
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
UAG
一种密码子决定____种氨基酸，
一种氨基酸由_________密码子决定。
1种或几种
1
任务一：分析密码子的特点
1．从教材P67的密码子表中可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
G
C
G
A
U
U
G
A
U
C
G
A
C
G
A
正常mRNA
G
C
G
A
U
C
G
A
C
C
G
A
C
G
A
错误mRNA
天冬氨酸
天冬氨酸
精氨酸
精氨酸
密码子的简并性
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提高使用频率。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。
说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。
密码的通用性
2.地球上几乎所有的生物体都共用同一个密码子表。
根据这一事实，你能想到什么？
任务一：分析密码子的特点
①相邻的密码子之间无间隔、不重叠;
②64个密码子都有作用，有3个终止密码子;
③绝大多数氨基酸都有几个密码子。
一种密码子决定一种氨基酸
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
2.密码子的简并性
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
3.密码子的通用性
1.密码子的专一性
游离在细胞质中的氨基酸,是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢
U
A
A
U
C
C
U
C
U
G
G
C
G
C
A
U
A
C
U
G
G
U
G
G
U
C
C
U
A
A
3’
5’
色
组
甲硫
精
半胱
半胱
脯
谷
丝
难题二、如何精准运送过来的？
tRNA
寻找证据：1955年詹美尼克等三位科学家分别很意外的在同一溶液中发现氨基酸先附着在一种小分子量的RNA上，然后这些氨基酸再被带到一种微粒体进行蛋白质合成，这种RNA后来被命名为tRNA 。
2
tRNA与反密码子
碱基配对
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
RNA链经过折叠，形成三叶草形。
1种tRNA只能识别并转运1种氨基酸
形态：
反密码子：
密码子
A
U
C
反密码子
U
G
A
位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
功能特点：
问：若密码子为UAA，则对应的反密码子是？
由于UAA是终止密码子，不决定氨基酸，所以没有与之对应的反密码子。
tRNA结构
核糖体与mRNA结合
翻译过程
探究活动：OB基因的mRNA进入细胞质中与核糖体结合，请利用泡沫、扭扭棒模拟出基因翻译过程。
起始密码子
mRNA进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入位点1。
第一步：
核糖体移动方向
E
1
2
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
甲
核糖体
3
翻译过程
E
1
2
甲
携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2。
通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。
组
5’
3’
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
第二步：
第三步：
3
翻译过程
E
1
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，继续肽链的合成。
精
色
半
半
甲
组
5’
3’
5’
3’
5’
3’
脯
5’
3’
5’
3’
5’
3’
核糖体移动方向
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
第四步：
3
翻译过程
肽链合成后，从核糖体上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。
第五步：
3
翻译过程
任务二：理解翻译的过程
该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗？
1．研究表明，当人体进食过多，机体中的瘦素含量水平快速上升，发现细胞内瘦素
合成时，存大多聚核糖体。请据图分析回答下列问题：
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？
不完全一样
复制 A—T、T—A、G—C、C—G
转录 A—U、T—A、C—G、G—C
翻译 A—U、U—A、C—G、G—C
(2)判断图甲中核糖体沿着mRNA移动的方向，并根据教材中的密码子表，写出图甲中翻译出的氨基酸序列。
甲硫氨酸
丙氨酸
丝氨酸
多肽链
tRNA
核糖体
(3)图乙中①⑥分别是什么分子或结构？
核糖体移动的方向是怎样的？
相同。因为它们的模板是同一条mRNA。
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
(4)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？
(5)图乙所示的翻译特点，其意义是什么？
①
②
③
④
⑤
⑥
mRNA
核糖体
2．请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。
原核生物：边转录边翻译
真核生物：先转录，后翻译
项目 复制 转录 翻译
场所
条件 模板
原料
能量
酶
产物
原则
细胞核（主要场所）
细胞核（主要场所）
核糖体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种游离的氨基酸
ATP
ATP
ATP
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
DNA
RNA
多肽
碱基互补配对
A-T T-A G-C C-G
碱基互补配对
A-U T-A G-C C-G
碱基互补配对
A-U U-A G-C C-G
特定的酶
4
列表比较DNA复制、转录和翻译
A—C—T—G—G—A—T—C —T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
基因表达的过程中，DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？
A—C—U—G—G—A—U—C —U
UGA CCU AGA
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
转录
翻译
ACU GGA UCU
DNA
1
3
6
mRNA
蛋白质
5
基因表达的相关计算
√
1．(2023·江苏盐城期末)下图表示细胞内进行的某种生理过程。下列有关叙述正确的是(　　)
A．赖氨酸对应的密码子是UUU
B．图中过程表示翻译，沿mRNA 5′端→3′端方向进行
C．该过程需要RNA聚合酶
D．图中只有两种RNA
√
2．根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子可能是(　　)
DNA双链
T G
mRNA
tRNA反密码子 A
氨基酸 苏氨酸 A.TGU　　　　　　　　　 B．UGA
C．ACU D．UCU
3．(2023·福建福州期中)一段原核生物的mRNA上有60个碱基，其中U和G有32个，转录出该mRNA的一段DNA中的C和A的个数以及翻译合成一条多肽链时最多脱去的水分子数分别是(　　)
A．60，19　　　　　　　 B．60，20
C．32，19 D．28，20
√
课 堂 小 结
中心法则
遗传信息的翻译
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
练 习 与 应 用
探究活动：请写出机体中肥胖基因（OB基因）表达产生瘦素的遗传信息
传递过程。
OB基因
瘦素
问题：所有生物遗传信息传递过程都相同吗？
不同生物遗传信息传递过程不一定相同
HIV病毒
烟草花叶病毒模式图
一些RNA病毒（烟草花叶病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA，体内存在RNA复制酶，实现RNA复制；
一些RNA病毒（HIV病毒）的遗传信息可以从RNA流向DNA，存在RNA逆转录酶，RNA逆转录合成DNA。
资料
RNA
RNA
RNA
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)
中心法则的完善
中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题：
(1)②表示_________过程，需要__________酶；④表示__________过程，需要__________酶的参与。
(2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是_________。
(3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是________________。
(4)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？
转录
RNA聚合
逆转录
逆转录
①②③
①②③④⑤
高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。
任务三：分析中心法则的内容
(5)请写出新型冠状病毒(一种RNA复制病毒)遗传信息传递表达的过程及发生场所。
要注意病毒遗传信息的传递过程发生于宿主活细胞内。
新冠病毒生活史模式图
评价反馈
探究活动：请从基因表达的角度，寻找研究肥胖的新思路。
√
1.右图表示某种生理过程，下列与此图相关的叙述错误的是（　　）
A．图中的“能量”直接来源于ATP水解
B．若X、Y均表示DNA，则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶
C.若X是RNA，则Y只能是蛋白质，图中“原料”为氨基酸
D．若X是DNA，Y是RNA，则此过程要以X为模板，酶是RNA聚合酶
√
2．中心法则提出了生物遗传信息的传递与表达的过程(如下图所示)。下列与图相关的叙述不正确的是(　　)

A．需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c
B．某些RNA病毒遗传信息的表达过程为d→b→c
C．真核细胞中，a、b两过程发生的主要场所相同
D．d过程与模板链上碱基配对的碱基有A、U、C、G
拓展延伸　　长句特训　　　　　　与高考接轨
1.多聚核糖体的意义是什么？
。
2.为什么说生命是物质、能量和信息的统一体？
___________________________________________________________________________________________________。
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
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
场所
模板
原料
产物
细胞核
DNA分子的一条链
4种核糖核苷酸
mRNA tRNA rRNA
场所
模板
原料
产物
核糖体
21种氨基酸
具有一定氨基酸顺序的肽链(蛋白质)
mRNA
转运
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
转录
翻译
密码子
编码
氨基酸
合成
mRNA
rRNA
tRNA
一、概念检测
1. 基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ）
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。（ ）
×
×
2. 密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指 （ ）
A. 基因上3个相邻的碱基
B. DNA上3个相邻的碱基
C. tRNA上3个相邻的碱基
D. mRNA上3个相邻的碱基
D
二、拓展应用
红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。
【提示】题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影响复制过程，利福平影响转录过程。
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸
环丙沙星 抑制细菌DNA的复制
利福平 抑制细菌RNA酶的活性

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