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第1节 基因指导蛋白质合成
第二课时
人教版 必修二
1.能概述遗传信息的翻译过程
2.能运用数学方法，分析碱基数目与氨基酸数目的对应关系
3.能阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的
资料：在棉花植株上提取叶肉细胞，然后在苏云金杆菌提取相应的抗虫基因（Bt基因），再将提取的Bt基因导入植物的叶肉细胞中的DNA(利用基因重组技术)中，此时通过培养出愈伤组织使其进行再分化，最后通过组织培养技术得到含有Bt基因的棉花植物。
问题1：Bt基因转录出的mRNA通过核孔进入细胞质后，mRNA的碱基序列是如何翻译成抗虫蛋白的呢？
遗传信息的翻译
一、遗传信息的翻译
1.翻译的概念及实质
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。
将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
(1)概念：
(2)实质：
？
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白质
碱 基 序 列
氨基酸序列
4种
21种
翻译
4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢
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
【活动1】请同学们自主阅读教材P66-68，图4-5、表4-1,思考并回答问题：
1.什么是密码子？
2.决定氨基酸的密码子有多少种？
3.起始密码子是什么？起始密码子编码什么氨基酸？终止密码子有几个？
4.一种密码子决定几种氨基酸？一种氨基酸酸有几种密码子？
(1)定义：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(2)识别：
mRNA
5'
密码子
密码子
密码子
密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠
决定
缬氨酸
决定
组氨酸
决定
精氨酸
怎么判断？
2.密码子
(2)位置：
mRNA上
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
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 G AGG
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
终止密码子（3种）： 、 、____ __
种类 不编码氨基酸
起始密码子(2种）： （甲硫氨酸）、
（ 种） 编码氨基酸 _____（缬氨酸、甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子______ 种
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
61 或62
UAG
连续性：一个起点开始连续不断的一个一个读到终止
简并性：一个氨基酸对应多个密码子
专一性：每种密码子只对应一种氨基酸
通用性：绝大多数生物共用密码子表
密码子的特点
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
tRNA是一类具有携带并转运氨基酸功能的核糖核酸。
1.形态：RNA链经过折叠，形成三叶草形
2.功能：识别并转运氨基酸
3.特点：①一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
②一种氨基酸可以由多种tRNA携带。
4.反密码子：每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。
游离的氨基酸，是怎样被运送到合成蛋白质的“生产线”上的呢？
3.转运RNA、反密码子
4.翻译的过程
①mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止
【活动2】请结合以下问题阅读教材图4-7及相关内容，概述翻译过程。
②根据遗传密码的阅读方式分析，图中mRNA上共有几个密码子
③翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的
第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
第2步：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
翻译的过程
第3步：甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。
翻译的过程
第4步：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原位点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。
就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。
翻译的过程
定义：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。
翻译过程小结
场所：
细胞质中的核糖体
原料:
21种游离的氨基酸
模板:
mRNA
产物:
多肽链
条件:
酶、能量等
原则:
碱基互补配对
①
②
③
④
⑤
⑥
1.如何快速高效地进行翻译呢？
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。
2.图中①、⑥分别是什么分子或结构？最终合成
的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？
为什么？
3.核糖体移动的方向是怎样的？
mRNA
核糖体
相同。因为它们的模板是同一条mRNA。
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
【思考】
多肽链合成之后，从核糖体中脱离，再经过盘曲折叠形成一定空间结构，最终形成具有一定功能的蛋白质分子。
信息传递
DNA上的遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序）
转录
细胞核
mRNA（核糖核苷酸的排列顺序）
翻译
细胞质
蛋白质（特定的氨基酸顺序）
DNA、RNA的碱基和氨基酸的数量关系
结论：
C
G
T
G
C
A
C
A
T
G
C
A
C
T
G
G
T
A
DNA
天冬酰胺
组氨酸
精氨酸
氨基酸
C
G
U
G
C
A
C
A
U
mRNA
G
C
A
C
U
G
G
U
A
tRNA
遗传信息
遗传密码
反密码子
氨基酸序列
基因的碱基 ：
信使RNA的碱基 ：
氨基酸 =
6 ：
3 ：
1
信息链
DNA复制、转录与翻译的比较
场所 模板 原料 产物 遗传信息传递方向
DNA复制： DNA DNA
转录： DNA RNA
翻译： RNA 蛋白质
游离的脱
氧核苷酸
游离的核糖核苷酸
游离的氨基酸
DNA
mRNA
蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
亲代DNA的 每一条链
DNA的一条链（模板链）
mRNA
细胞核
细胞核
细胞质
mRNA→蛋白质
二、中心法则
复
制
DNA
RNA
转录
蛋白质
翻译
遗传信息可以在组成生命的大分子间以这样的方式进行传递：
有细胞结构的生物和DNA病毒的遗传信息流，均按照以上方式进行！
RNA病毒的遗传信息传递方式又是怎样的呢？
EV71病毒遗传信息传递方式
核酸
肠道病毒EV71
衣壳蛋白
+RNA
-RNA
M
翻译
衣壳
蛋白酶
催化
①
②
+RNA
N
复
制
RNA
蛋白质
翻译
HIV病毒遗传信息传递方式
复
制
DNA
蛋白质
RNA
转录
逆转录
翻译
中心法则图解
DNA
蛋白质
RNA
转录
逆转录
翻译
复制
复制
中心法则图解
不同生物的遗传信息传递过程归纳
生物种类 遗传信息传递过程
真核生物
原核生物 DNA病毒 （T2噬菌体） RNA病毒 （烟草花叶病毒）
逆转录病毒 （艾滋病病毒）
复制 RNA 蛋白质
DNA RNA 蛋白质
复制
转录
翻译
翻译
蛋白质
RNA
DNA
RNA
转录
逆转录
翻译
复
制
1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译过程。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。（ ）
D
一、概念检测
×
×
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
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。
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聚合酶的活性
题中的三种抗生素是通过阻止遗传信息的传递或表达，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。
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

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