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(共31张PPT)
高中生物学 人民教育出版社 必修2 第4章
基因指导蛋白质的合成
2022年安徽省普通高中新课程新教材优质课评选活动
围绕《从信息到物质，从蓝图到现实》大单元主题
遗传信息的翻译与中心法则
第1节
第2课时
色猫也就是我们俗称的“三花猫”，身上带有橘色、黑色和白色 三种毛色。招财猫的原型是日本短尾猫,又称为三花猫。
三花猫公猫是非常罕见的，大约3万只三花猫中才有可能出现 一只公猫，概率仅为0.003%。为什么三花猫公猫如此罕见呢？
资料2：猫的颜色看起来有很多种，但其实只有两种，黑色和 红色。这是因为猫的色素细胞能且仅能分泌两种黑色素，即真黑 素和褐黑素。对猫来说，真黑素表达产生黑色和褐色。位于常染 色体上的褐变基因B、b和b’，其控制的酶参与真黑素的代谢， 能使真黑素表达为黑色或褐色......位于性染色体X上的橘色( Orange)基因决定猫是否会产生褐黑素......
回顾单元大情境： 拍卖出2000万日元的招财猫—三花公猫
资料1： 在日本的一个拍卖会上，一只橘黑白的三色公猫，拍 出了2000万日元 (按最新的汇率折合人民币约105万) 的天价， 让网友们一阵哗然！为什么三色公猫能拍出如此高的价格呢？三
解决三花猫大单元情境中的问题1：
三花猫的色素相关基因转录得到的是mRNA， 而不是蛋白质(酶)。那么， mRNA上的碱基 序列如何能变成蛋白质中氨基酸排列顺序呢
？
mRNA通过核孔进入细胞质中，与核 糖体结合，开始它新的历程——翻译。
遗传信息的翻译
翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板
合成具有一定氨基酸序列的蛋白质，这一过程叫作翻译。
碱基(4种
)

氨基酸(21种)
蛋白质的氨基酸序列
翻译的实质：
mRNA的碱基序列
学习任务1
探讨mRNA的碱基与氨
基酸的对应关系
自主阅读教材66-67页，小组讨论交流解决以下问题：
组成mRNA的碱基只有4种，却能决定21种氨基酸，根据以下假设并
推测出碱基和氨基酸之间的对应关系是怎样的呢？
假设①：1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？
假设②：2个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？
假设③：3个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？
组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1 个氨基酸
学习任务1：探讨mRNA的碱基与氨基酸的对应关系
推测：
密码子： mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。
位置：在mRNA上
识别：密码子认读是从mRNA的5'→3' ，相邻的密码子无间隔、不重叠。
后来科学家又通过一步步的推测和实验，证明了确实是mRNA上三个相邻 的碱基决定一个氨基酸， 最终破解了64个遗传密码子。
学习任务1：探讨mRNA的碱基与氨基酸的对应关系
密码子的示意图
布置作业任务1：
课后请同学们自主阅读教材70页 生物科学史话，以学习小组为单 位共同探讨遗传密码的破译。
学习任务1：探讨mRNA的碱基与氨基酸的对应关系
学习任务2
探索密码子的特性及
密码子表的检索方法
苯丙： UUU、UUC
亮： UUA、UUG、CUU、
CUC、CUA、CUG
色： UGG
绝大多数氨基酸具有两 个及以上不同密码子。
1.根据密码子表 中 的64个
密码子可知 ，起始密码子 有几种？ 分别为？ 终止密 码子有几种？分别为？ 2.编码苯丙氨酸、亮氨酸、 色氨酸的密码子有哪些？
学习任务2：探索密码子的特性及密码子表的检索方法
学习任务2：探索密码子的特性及密码子表的检索方法
[讨论1]从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸 都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生 物体的生存发展有什么意义？
(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。
保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化。
[讨论2]几乎所有的生物体都共用上述密码子。你能想到什么？
说明当今生物可能有着共同的起源，或生物界具有统一性。
第一 个碱 基 第二个碱基
第三
个碱
基
U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨 酸
A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸
G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸
U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 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
G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸
C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸
A
甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸
G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸
C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸
A
缬氨酸、甲硫氨酸(起 始) 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸
G
密码子特性
绝大多数氨基酸具有两个及以 上不同密码子。
通常一种密码子只决定一种氨
基酸。
地球上几乎所有生物都共用一 套密码子。
学习任务2：探索密码子的特性及密码子表的检索方法
简并性
专一性
通用性
三花猫的mRNA进入细胞质后与核糖体
结合， 形成合成生产蛋白质 (酶) 的 “生产线”。
游离在细胞之中的氨基酸是如何运到
合成蛋白质的“生产线”上的呢？
学习任务3
认识tRNA及探究遗传
信息翻译的过程
3'
学习任务3：认识tRNA及探究遗传信息翻译的过程
合作探究： 自主阅读教材67页至68页，小组合作探究下列问题。
10.翻译的遗传信息传递方向是？
9.多聚核糖体的意义？
8.什么是多聚核糖体？
7.翻译的直接产物是？最终产物是？
6.翻译能精确进行的原因？
1.tRNA的形态、结构？
3.氨基酸与tRNA是一一对应吗
4.翻译的场所在哪里？
5.翻译的条件？
2.什么是反密码子
？
？
(2)功能： ①识别氨基酸 ②转运氨基酸
(3)反密码子
3'
5'
碱基配对
G U A
比mRNA小，环的部分没有碱基互补 配对，臂的部分由于碱基互补配对形成 氢键。
(1)形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形。
氨基酸与tRNA是一一对应的吗？
学习任务3：认识tRNA及探究遗传信息翻译的过程
反密码子
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。
结合
氨基酸的部位
密码子
C A U
mRNA
3'
5'
学习任务3：认识tRNA及探究遗传信息翻译的过程
tRNA与氨基酸对应关系：
每种tRNA只能识别并转运_一___种氨基酸；
而一种氨基酸可由__一__或__多____种tRNA转运；
5 3
’ ’
缬氨酸
C A A
3 5 ’ ’
A
3 5 ’ ’
3
tRNA ’
甲硫氨酸
缬氨酸
U A C
5 ’
mRNA
A
C
C
G
G
G
G
U
U
U
U
模板： mRNA
原料： 游离的21种氨基酸
2.翻译的条件 能量： ATP供能
多种酶
工具： tRNA
3.碱基互补配对方式 mRNA和tRNA碱基互补配对
思考：与转录过程中的配对方式一样吗？
A-__U__ G-_C___ C-_G___ U-_A___
1.翻译的场所： 细胞质中的核糖体
细胞质基因(线粒体和叶绿体中基因)在控制蛋白质合成的过程中也进行 转录，翻译(注： 线粒体、叶绿体内含有核糖体，可以合成蛋白质)
学习任务3：认识tRNA及探究遗传信息翻译的过程
小结翻译的过程
5.mRNA与核糖体数量、 翻译速度的关系
数量关系： 一个mRNA分子上可以相继结合_多__个核
糖体，同时进行_ __条肽链的合成。
多聚核糖体： 结合在同一条mRNA上的核糖体
意义： 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
6.遗传信息传递方向： mRNA 蛋白质
学习任务3：认识tRNA及探究遗传信息翻译的过程
4.翻译能精确进行的原因： ①mRNA为翻译提供了精确的模板,
②通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确进行。
演示活动，构建翻译的过程
1.请生物学课外活动兴趣小组的 同学采用角色扮演和物理模型结合 的方式，演示课前筹备的翻译的过 程。
2.其他学习小组用评价量化表给 他们打分。
学习任务3：认识tRNA及探究遗传信息翻译的过程
请绘制三花猫的色素相关基因指
导蛋白质(酶) 合成的遗传信息传递 方向图。
探讨单元大情境中的问题1：
小活动：
学习任务4
了解中心法则的提出
和修正过程
内容
遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；
也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗 传信息的转录和翻译。
复制 DNA 转录
翻译 RNA
学习任务4：了解中心法则的提出和修正过程
提出者：克里克(F.Crick)
克里克(F.Crick)
蛋白质
资料一 1965年，科学家在RNA病毒里发现了
一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一 样， RNA复制酶能对RNA进行复制。
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。
资料一： RNA和DNA一样, 能进行自我复制
资料二：遗传信息能反过来从RNA流向DNA
学习任务4：了解中心法则的提出和修正过程
合作探究：
烟草花叶病毒 模式图
HIV
病毒
学习任务4：了解中心法则的提出和修正过程
复制 复制
DNA RNA 翻译 蛋白质
中心法则图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向)
DNA 、RNA是信息的载体；
蛋白质是信息的表达产物；
ATP为信息的流动提供能量。
生命是物质、能量和信息的统一体。
逆转录
转录
能解决本单元情境中三花猫的问题了吗？
1.猫的色素相关基因如何控制酶(蛋白质)的合成？
2.猫的性状与基因表达具有什么关系？
3.猫身上所有的细胞都能合成真黑素吗？
4.三花猫的形成原因？为什么雄性三花猫比较罕见？
2.利用学习小组的物理模型，设计动态演示转录与翻译的过程。
3.请同学们自主阅读教材70页生物科学史话，以学习小组为单位共同
探讨遗传密码的破译。
4.搜集资料，结合课本69页“练习与应用”说明抗菌药物可用于治疗
疾病的道理。
5.结合刚刚观看的视频及同学们的演示活动课后填表并互评。
1.完成本课时的相应习题。
作业提醒：
项目 DNA复制 转录
翻译
时间
场所
模板
原料
条件
原则
特点
产物
遗传信息 传递方向
5.课后填表并互评：
作业提醒：
感谢聆听！

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