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第1节 基因指导蛋白质的合成
新人教版必修二《遗传与进化》
第2课时
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？
DNA
（脱氧核苷酸语言）
RNA
（核糖核苷酸语言）
特点氨基酸
序列的蛋白质
（氨基酸语言）
碱基
氨基酸
？
问题导入
中心法则
一
遗传信息的翻译
目
录
CONTENTS
二
资料：上世纪50～60年代，DNA分子结构的发现者克里克研究表明：在T4噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。
克里克T4噬菌体实验
为什么DNA上删掉三个碱基，对噬菌体合成蛋白质无影响，删掉一个或两个碱基，影响却那么大？
通过大量的尝试，科学家确定三个碱基决定一种氨基酸，并将64种碱基排列所控制的氨基酸编制成了表格。称为密码子表。
1. 定义：
游离在细胞质中各种氨基酸，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. 碱基与氨基酸之间的对应关系：
密码子
密码子
密码子
缬氨酸
组氨酸
精氨酸
DNA
mRNA
3’
5’
G
U
C
G
A
U
C
G
A
G
T
C
G
A
T
C
G
A
C
A
G
C
T
A
G
C
T
5’
3’
3’
5’
3. 密码子：
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。
一种氨基酸只能由一种密码子决定吗？
简并性：
一种氨基酸可由多种密码子决定；
密码子的特点
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。
专一性：
一种密码子决定一种氨基酸；
在正常情况下，UGA是终止密码子，但特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。
在原核生物中，GUG也可以做起始密码子，编码甲硫氨酸。
通用性：
几乎所有生物共用一套遗传密码；
说明地球上生物有共同起源。
终止密码子： 、 、 、
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、__ _（缬氨酸、甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子______种或_____种
64
UAA
UGA（硒代半胱氨酸） UAG
AUG
GUG
61
62
注意：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸；
通常一种密码子决定 种氨基酸，一种tRNA只能转运 种氨基酸。
每种氨基酸对应 密码子(密码子的简并性)，可由 tRNA转运。
一
一
一种或几种
一或多
4. 氨基酸的搬运工——tRNA：
反密码子
密码子
tRNA可识别并转运氨基酸。
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，
每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运；
tRNA折叠成三叶草形，其上有3个能与mRNA上的密码子互补配对的碱基，称为反密码子；
若反密码子为5’-A-C-U-3'，则携带的氨基酸是？
5’
3’
氨基酸
A
A
G
由密码子AGU所决定的丝氨酸
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。即：
▲不是所有的密码子都有与之对应的反密码子。
4. 氨基酸的搬运工——tRNA：
反密码子
密码子
5’
3’
氨基酸
A
A
G
（反密码子）
tRNA
mRNA
氨基酸
（21种）
运输
编码
互补配对
mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系
5. 翻译的过程：
原核、真核生物转录与翻译的区别
原核生物基因组转录和翻译可同时进行（边转录边翻译）。
真核生物由于核膜的阻隔，所以是先转录完成后，再进行翻译。
6. 翻译的条件：
① 模板：
② 原料：
③ 酶：
④ 能量：
⑤工具：
⑥装配机器：
mRNA
游离的氨基酸
多种酶
ATP
tRNA
核糖体
7. 翻译的结果：
多肽链
肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。
8.碱基配对方式：
A
U
C
G
U
A
G
C
7.模型制作
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。
在细胞质中翻译是一个快速高效的过程。通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
多聚核糖体——高效翻译的机制
Q2：多聚核糖体合成的肽链氨基酸排列顺序相同吗？
Q3：右图所示，核糖体移动的方向是什么？
相同，因为模板相同。
从左到右。
小组合作讨论：
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。请分析：
8.“列表法”比较DNA复制、转录和翻译
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
1．如图是人体某细胞中遗传信息的传递及表达过程示意图。
据图分析，以下描述正确的是( )
A．①②过程中两种酶的结合位点分别位于DNA和RNA分子上
B．②过程生成的mRNA长度与DNA分子的每一条链都不同
C．b中具有tRNA的结合位点，翻译时mRNA从右往左移动
D．该图可表示脂肪细胞中OB基因指导瘦素合成过程
B
2.下图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子(5′→3′)是：丝氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列叙述正确的是( )
A.图中①为亮氨酸
B.图中结构②从右向左移动
C.该过程中没有氢键的形成和断裂
D.该过程可发生在线粒体基质和细
　胞核基质中
B
A
3.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是( )
A．图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧
B．mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGU
C．图中碱基的配对方式有A－U、C－G、A－T
D．图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶
中心法则
一
遗传信息的翻译
目
录
CONTENTS
二
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
1957年，克里克率先提出遗传信息传递的一般规律——中心法则。
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
随着研究的深入，科学家对中心法则做出了补充。
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。
RNA
复制
转录
翻译
蛋白质
DNA
RNA
逆转录
RNA
的复制
物质、能量、信息
亲代传递给子代的也是信息：DNA上的遗传信息（DNA、RNA是信息的载体）；
亲代传递给子代的是物质：染色体、DNA；
遗传信息作为生命的“设计手册”，通过转录和翻译来支配对应的蛋白质合成，进而控制生物的性状（蛋白质是信息的表达产物）；
生命是物质、能量和信息的统一体。
无论是遗传信息的复制、转录、翻译还是个体的生命活动都离不开能量的持续输入。
A—C—U—G—G—A—U—C—U
mRNA：
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
肽链：
DNA：
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
（假设以B链为模板进行转录）
A链
B链
转录
翻译
基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系
基因中的碱基数：mRNA中的碱基数：合成蛋白质中的氨基酸个数 ＝
6∶ 3∶ 1
A
4．(2022·佛山一模)新型冠状病毒(单链RNA病毒)侵染人体细胞后，其增殖过程如图所示。以下说法错误的是
A．①和④所用到的酶和原料都不同
B．①除涉及病毒RNA外还有宿主细胞RNA的参与
C．①②③④中都会发生碱基互补配对的过程
D．新冠病毒的遗传物质中嘌呤和嘧啶的数量不一定相等
5．（2022·浙江·高考）“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是
A．催化该过程的酶为RNA聚合酶
B．a链上任意3个碱基组成一个密码子
C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连
D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
C
课堂小结
控制蛋白质合成（表达遗传信息）
DNA
复制
复制
转录
逆转录
翻译
蛋白质
（性状）
氨基酸序列
遗传密码
遗传信息
脱氧核苷酸序列
核糖核苷酸序列
遗传信息传递
翻译者
核糖体
转录
转运RNA
核糖体RNA
RNA
场所
探究活动：请从基因表达的角度，寻找研究肥胖的新思路。
THANK YOU

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