【生物】基因指导蛋白质的合成课件-2023-2024学年高一下人教版（2019）必修二

高中生物学 人民教育出版社 必修2 第4章基因指导蛋白质基因指导蛋白质的合成的合成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第1 1节节第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：回顾单元大情境：拍卖出拍卖出20002000万日元的招财猫万日元的招财猫三三花花公公猫猫资料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三花猫的色素相关基因转录得到的是mRNmRNA A，而不是蛋白质而不是蛋白质(酶酶)。那么，。那么，m 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：游离在翻译：游离在细胞质细胞质中的各中的各种氨基酸，以种氨基酸，以mRNA为模板为模板合成具有合成具有一定氨基酸序列的蛋白质一定氨基酸序列的蛋白质，这一过程叫作翻译，这一过程叫作翻译。碱基碱基(4(4种种)?氨基酸氨基酸(21(21种种)蛋白质的蛋白质的氨氨基基酸酸序列序列翻译的实质：翻译的实质：mRNAmRNA的的碱基碱基序列序列学习任务学习任务1 1探讨探讨mRNAmRNA的碱基与氨的碱基与氨基酸的对应基酸的对应关系关系自主阅读教材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？假设假设：1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸，4 4种碱基能决定多少种氨种碱基能决定多少种氨基基酸？酸？假设假设：2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸，4 4种碱基能决定多少种碱基能决定多少种种氨基酸？氨基酸？假设假设：3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸，4 4种碱基能决定多少种氨种碱基能决定多少种氨基基酸？酸？组成人体蛋白质的氨基组成人体蛋白质的氨基酸有酸有2121种，至少需要种，至少需要3 3个碱基对应个碱基对应1 1 个氨基个氨基酸酸学习任务学习任务1 1：探讨探讨mRNAmRNA的碱基与氨基酸的碱基与氨基酸的的对应关系对应关系推测推测：密码子：密码子：mRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。个相邻碱基。位置：在位置：在mRNA上上 识别：密码子认读是从识别：密码子认读是从mRNA的的53，相邻的密码子无间隔、不重，相邻的密码子无间隔、不重叠。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。学习任务学习任务1 1：探讨探讨mRNAmRNA的碱基与氨基酸的碱基与氨基酸的的对应关系对应关系密码子的示意图布置作业布置作业任任务务1 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。学习任务学习任务1 1：探讨探讨mRNAmRNA的碱基与氨基酸的碱基与氨基酸的的对应关系对应关系学习任务学习任务2 2探索密码子探索密码子的特性及的特性及密码子表的检索密码子表的检索方方法法苯丙：苯丙：UUUUUU、UUUUC C亮：亮：UUAUUA、UUGUUG、CUCUU U、CUCCUC、C CUAUA、CUGCUG色：色：UGUGG G绝大多数氨基绝大多数氨基酸酸具有两具有两 个及以上不同密码个及以上不同密码子子。1.根据密码子表根据密码子表 中中 的的64个个密码子可知密码子可知，起始密码，起始密码子子 有几种？有几种？分别为？分别为？终止密终止密 码子有几种？分别为码子有几种？分别为？2.编码苯丙氨酸、亮编码苯丙氨酸、亮氨氨酸、酸、色氨酸的密码子有哪些色氨酸的密码子有哪些？学习任务学习任务2 2：探索密码子的特性及探索密码子的特性及密码子表的检索方法密码子表的检索方法学习任务学习任务2 2：探索探索密码子的特性及密码子的特性及密密码子表的检索方法码子表的检索方法 讨论讨论11从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸酸这样，绝大多数氨基酸这样，绝大多数氨基酸 都有几个密码子，这一都有几个密码子，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物体的生存发展有什么意义？(1)(1)增强密码子的容错性。增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简时，由于密码子的简 并性，可能并不会改变其对应并性，可能并不会改变其对应的的氨基酸；氨基酸；(2)(2)密码子的使用频率。密码子的使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都几种不同的密码子都 编码同一种氨基酸可以保证翻译编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。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，从而促进生物的发发展进化。展进化。讨论讨论22几乎所有的生物体都共用上述密码子。你能想到几乎所有的生物体都共用上述密码子。你能想到什什么？么？说明当今生物可能有着共同的起源，或生物界具有统说明当今生物可能有着共同的起源，或生物界具有统一一性。性。第第一一个个碱碱基基第二个碱基第二个碱基第第三三个个碱碱基基UCAGU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GC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GA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GG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密码子特密码子特性性绝大多数氨基酸具有两个及以绝大多数氨基酸具有两个及以 上不同密码子上不同密码子。通常一种密码子只决通常一种密码子只决定一种氨定一种氨基酸。基酸。地球上几乎所有生物都共用一地球上几乎所有生物都共用一 套密码子套密码子。学习任务学习任务2 2：探索密码子的特性及探索密码子的特性及密码子表的检索方法密码子表的检索方法简并性简并性专一性专一性通用性通用性三花猫的三花猫的mRNAmRNA进入细胞质后与进入细胞质后与核糖核糖体体结合，结合，形成合成生产形成合成生产蛋白质蛋白质(酶酶)的的 “生产线生产线”。游离在细胞之中的游离在细胞之中的氨基酸氨基酸是如是如何运到何运到合成蛋白质的合成蛋白质的“生产线生产线”上的上的呢呢？学习任务学习任务3 3认识认识tRNtRNA A及探究遗传及探究遗传信息翻译的信息翻译的过过程程3学习任务学习任务3 3：认认识识tRNAtRNA及探究遗传信息翻译的及探究遗传信息翻译的过过程程合作探究：合作探究：自主阅读教材自主阅读教材6767页至页至6 68 8页，小组合作探究下列问题。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)(2)功能：功能：识别识别氨基酸氨基酸 转运转运氨基氨基酸酸(3)(3)反密码反密码子子35碱基配对碱基配对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)(1)形态：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？学习任务学习任务3 3：认识认识tRNAtRNA及探究遗传信息及探究遗传信息翻翻译的过程译的过程反密码反密码子子位于位于tRNA上，其实质上，其实质是是 与密码子发生碱基互与密码子发生碱基互补补 配对的配对的3个相邻的碱基个相邻的碱基。结合结合氨基酸的氨基酸的部位部位密码密码子子C A UmRNA35学习任务学习任务3 3：认认识识tRNAtRNA及探究遗传信息及探究遗传信息翻翻译的过程译的过程tRNtRNA A与氨基酸对应关系：与氨基酸对应关系：每种每种tRtRN NA A只能识别并转运只能识别并转运_ _一一_种氨基酸；种氨基酸；而一种氨基酸可由而一种氨基酸可由_一一_或或_多多_种种tRNtRNA A转运；转运；5 5 3 3 缬氨缬氨酸酸 C C A A A A3 3 5 5 A A 3 3 5 5 3 3tRNAtRNA 甲硫氨甲硫氨酸酸缬氨缬氨酸酸U U A A C C5 5 mRNAmRNAA AC CC CG GG GG GG GU UU UU UU U模板：模板：mRNmRNA A原料：原料：游离的游离的2121种氨基种氨基酸酸2.2.翻译的条件翻译的条件 能量：能量：ATPATP供供能能多种多种酶酶工具：工具：tRNtRNA A3.3.碱基互补配对方式碱基互补配对方式 mRNAmRNA和和tRNAtRNA碱基互补配碱基互补配对对思考：与转录过程中的配对方式一样吗思考：与转录过程中的配对方式一样吗？A-_A-_U U_ G-_G-_C C_ C C-_-_G G_ U U-_-_A A_1.1.翻译的场所：翻译的场所：细胞质中的细胞质中的核核糖糖体体细胞质基因细胞质基因(线粒体和叶绿体中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在控制蛋白质合成的过程中也进行行 转录，翻译转录，翻译(注：注：线线粒体、叶绿体内含有核糖体，可以合成蛋白质粒体、叶绿体内含有核糖体，可以合成蛋白质)学习任务学习任务3 3：认识认识tRNAtRNA及探究遗传信息及探究遗传信息翻翻译的过程译的过程小结翻译的过程5.mRN5.mRNA A与核糖体数量、与核糖体数量、翻译速度的关系翻译速度的关系数量关系：数量关系：一个一个mRmRN NA A分子上可以相继结合分子上可以相继结合_ _多多_个核个核糖体，同时进行糖体，同时进行_ _ _ _ _条条肽肽链链的合成。的合成。多聚核糖体：多聚核糖体：结合在同一条结合在同一条mRmRNANA上的核糖体上的核糖体意义：意义：少量的少量的mRmRN NA A分子可以分子可以迅速迅速合成合成大量大量的蛋白质。的蛋白质。6.6.遗传信息传递方向：遗传信息传递方向：mRmRN NA A 蛋白质蛋白质学习任务学习任务3 3：认认识识tRNAtRNA及探究遗传信息及探究遗传信息翻翻译的过程译的过程4.4.翻译能精确进行的原因：翻译能精确进行的原因：mRNAmRNA为翻译提供了精确为翻译提供了精确的的模板模板,通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确进行。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。学习任务学习任务3 3：认识认识tRNAtRNA及探究遗传信息及探究遗传信息翻翻译的过程译的过程请绘制三花请绘制三花猫的色素相关基因指导