資源簡介

第四章基因的表達
第1節 基因指導蛋白質的合成（第2課時）
教學目標
目標
01
02
03
概述遺傳信息的轉錄和翻譯過程，闡明中心法則的具體內容。（生命觀念）
由中心法則的提出到完善，認同科學是不斷發展的；基于地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實，認同當今生物可能有著共同的起源。（生命觀念、科學探究）
計算DNA堿基數目、RNA堿基數目與氨基酸數目之間的對應關系。（科學思維）
溫故知新
DNA
核苷酸語言
mRNA
核苷酸語言
氨基酸的種類、數目、排列順序
（氨基酸語言）
DNA的遺傳信息怎么傳給mRNA的？
mRNA的堿基序列如何決定蛋白質的氨基酸序列？
轉錄
翻譯
1.翻譯的概念：
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
蛋白質
堿 基 序 列
氨基酸序列
堿基
氨基酸
4種
21種
翻譯
難題
游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。
三、翻譯
41=4
42=16
43=64
如果1個堿基決定1個氨基酸就只能決定___種 ?? ??
如果3個堿基決定1個氨基酸就可決定 種 ?
如果2個堿基決定1個氨基酸就只能決定___種
4
16
64
假設：數學分析
2.密碼子：mRNA上3個相鄰（連續）的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基叫做1個密碼子。
任務1：4種堿基如何決定21種氨基酸?
三、翻譯
實驗證據
1961年克里克實驗
實驗材料：T4噬菌體
實驗過程：增加或刪除1個/2個/3個堿基，觀察是否能正常產生蛋白質。
實驗結果：
①增加或刪除1個/2個堿基,無法正常產生蛋白質；
②增加或刪除3個堿基，可以正常產生蛋白質。
實驗結論：
遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸。
密碼子：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸。每3個這樣的堿基叫作1個密碼子。
三、翻譯
2.密碼子：
任務2：請同學們閱讀課本67頁，小組合作，討論并回答下列問題：
1.密碼子共有多少種？起始密碼子幾種？分別為？終止密碼子有幾種？分別為？所有的密碼子都編碼氨基酸嗎？
2.查閱密碼子表，ACU編碼什么氨基酸？蘇氨酸的密碼子是什么？根據此結果，你能得到什么結論？
3.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子。根據這一事實，你能想到什么？
三、翻譯
{21E4AEA4-8DFA-4A89-87EB-49C32662AFE0}第一個堿基
第二個堿基
第三個堿基
U
C
A
G
U
苯丙氨酸
絲氨酸
酪氨酸
半胱氨酸
U
苯丙氨酸
絲氨酸
酪氨酸
半胱氨酸
C
亮氨酸
絲氨酸
終止
終止、硒代半胱氨酸
A
亮氨酸
絲氨酸
終止
色氨酸
G
C
亮氨酸
脯氨酸
組氨酸
精氨酸
U
亮氨酸
脯氨酸
組氨酸
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
異亮氨酸
蘇氨酸
天冬酰胺
絲氨酸
U
異亮氨酸
蘇氨酸
天冬酰胺
絲氨酸
C
異亮氨酸
蘇氨酸
賴氨酸
精氨酸
A
甲硫氨酸（起始）
蘇氨酸
賴氨酸
精氨酸
G
G
纈氨酸
丙氨酸
天冬氨酸
甘氨酸
U
纈氨酸
丙氨酸
天冬氨酸
甘氨酸
C
纈氨酸
丙氨酸
谷氨酸
甘氨酸
A
纈氨酸、甲硫氨酸（起始）
丙氨酸
谷氨酸
甘氨酸
G
三、翻譯
1.密碼子共有多少種？起始密碼子幾種？分別為？終止密碼子有幾種？分別為？所有的密碼子都編碼氨基酸嗎？
2.查閱密碼子表，ACU編碼什么氨基酸？蘇氨酸的密碼子是什么？根據此結果，你能得到什么結論？
密碼子共有64種，起始密碼子有2種，分別是AUG、GUG，終止密碼子有3種，分別是UAA、UAG、UGA
ACU編碼的氨基酸為蘇氨酸，蘇氨酸的密碼子是ACU、ACC、ACA、ACG
絕大多數氨基酸都有幾個密碼子。
②密碼子的簡并性
③密碼子的通用性
一種密碼子決定一種氨基酸。
①密碼子的專一性
地球上幾乎所有的生物都共用同一套密碼子。
三、翻譯
3.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子。根據這一事實，你能想到什么？
思考：你認為密碼子的簡并性對生物體的生存發展有什么意義？
①增強密碼子的容錯性：當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應的氨基酸（比如密碼子AUG突變為ACC，但都對應蘇氨酸）
②從密碼子的使用頻率來看，當某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸，這樣可以保證翻譯的速度。
當今生物可能有著共同的起源。（通用性）
三、翻譯
3'
5'
結合氨基酸的部位
堿基配對
mRNA
5'
3'
A
C
U
密碼子
U
G
A
反密碼子
3.運輸氨基酸的工具——tRNA
比mRNA小，RNA單鏈經過折疊形成4環4臂，環的部分沒有堿基互補配對，臂的部分由于堿基互補配對形成氫鍵。
(1)形態：
RNA鏈經過折疊，形成三葉草形
(2)功能：
①識別氨基酸 ②轉運氨基酸
①一種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸
②一種氨基酸可以由多種tRNA轉運
③tRNA不識別終止密碼子
(3)功能特點：
(4)反密碼子
位于tRNA上，其實質是與密碼子發生堿基互補配對的3個相鄰的堿基，有61或62種。
三、翻譯
mRNA進入細胞質后與核糖體結合，合成生產蛋白質的“生產線”，那么游離在細胞之中的氨基酸是如何運到合成蛋白質的“生產線”上的呢？
A
C
G
U
G
A
U
U
A
異亮氨酸
甲硫氨酸
谷氨酸
亮氨酸
三、翻譯

1．mRNA上的什么信息決定翻譯的起始和終止？
2．核糖體上有幾個tRNA的結合位點？核糖體移動的方向是什么？
3．氨基酸的排列順序是由mRNA的堿基序列決定還是由tRNA決定？
4．翻譯合成的肽鏈能直接承擔相應的生物學功能嗎？
任務三：游離在細胞質中的氨基酸，是怎么送到合成蛋白質的“生產線”上的？
觀看翻譯的視頻，結合教材68頁圖4-7，嘗試描述翻譯的過程并回答以下問題。
三、翻譯
P
E
A
甲
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密碼子
C
A
U
5’
3’
第1步配對：mRNA進入細胞質，與核糖體結合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補配對進入P位點。
核糖體移動方向
三、翻譯
P
E
A
甲
第2步：攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方法進入A位點。
C
A
U
5’
3’
組
G
U
G
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
3’
5’
起始
密碼子
第3步：通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉移到占據A位點的tRNA上。
核糖體移動方向
三、翻譯
P
E
A
甲
C
A
U
5’
3’
色
C
C
A
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
3’
5’
起始
密碼子
組
G
U
G
5’
3’
精
A
C
G
5’
3’
半
G
C
A
5’
3’
半
A
C
A
5’
3’
脯
A
G
G
5’
3’
第4步：核糖體沿著mRNA移動，
讀取下一個密碼子，合成肽鏈。
核糖體移動方向
三、翻譯
P
E
A
A
U
G
C
A
C
U
G
G
C
G
U
U
G
C
U
G
U
C
C
U
U
A
A
3’
5’
起始
密碼子
A
C
A
5’
3’
甲
色
組
精
半
半
脯
A
G
G
5’
3’
釋放因子
直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。
肽鏈釋放后，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子。
核糖體移動方向
三、翻譯
肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復合物上脫離，通常經過一系列步驟，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子，然后開始承擔細胞生命活動的各項職責。
三、翻譯
一個mRNA分子上結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈合成。
（1）如何快速高效地進行翻譯呢？
相同，因為其模板相同
（3）意義是？
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質
（4）翻譯的方向？
（即核糖體移動的方向）
由肽鏈_____→肽鏈_____的方向進行
短
長
（2）多條肽鏈的氨基酸序列是否相同？
三、翻譯
思考
轉錄、翻譯與DNA復制的比較
場所
模板
原料
產物
遺傳信息傳遞方向
DNA復制：
DNA DNA
轉錄：
DNA RNA
翻譯：
RNA 蛋白質
游離的脫
氧核苷酸
游離的核
糖核苷酸
游離的氨基酸
DNA
RNA
多肽鏈
DNA→DNA
DNA→RNA
親代DNA的 兩條鏈
DNA的一條鏈（模板鏈）
mRNA
RNA
基因
蛋白質
轉錄
翻譯
主要細胞核
細胞核
和細胞質
細胞質
RNA→蛋白質
細胞分裂間期
主要是細胞核
DNA的兩條鏈
四種脫氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶
ATP
A-T,T-A,C-G,G-C
半保留復制
邊解旋邊復制
子代DNA分子
主要是細胞核
基因特定的一條鏈
四種核糖核苷酸
RNA聚合酶
ATP
A-U,T-A,G-C ,C-G
邊解旋邊轉錄
mRNA、tRNA、rRNA
生長發育過程
細胞質
mRNA
21種氨基酸
肽酰轉移酶
ATP
特定氨基酸順序的肽鏈
A-U,U-A,G-C,C-G
一個mRNA可結合多個核糖體同時翻譯多條肽鏈
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白質
從起始密碼子到終止密碼子
新鏈從5’端-3’端延伸
新鏈從5’端-3’端延伸
真核細胞中復制、轉錄、翻譯的比較
三、翻譯

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