1、第1节基因指导蛋白质的合成学 习 目 标核 心 素 养1.辨析三种RNA的结构和功能。2.概述遗传信息转录、翻译的过程和特点。(重、难点)3.说明密码子、反密码子和遗传信息之间的关系。(重点)1.利用对比分析，归纳和概括，辨别三种RNA的结构和组成。2.通过图示和列表比较转录和翻译的异同。3.从存在位置、作用等方面，探讨密码子、反密码子和遗传信息之间的关系，构建知识脉络。一、RNA的结构与种类1RNA的结构(1)基本单位及组成磷酸；核糖；碱基：A、U、G、C；核糖核苷酸。(2)空间结构：一般是单链，且比DNA短。2RNA与DNA的比较 比较项目DNARNA组成单位基本组成单位不同脱氧核苷酸核糖
2、核苷酸五碳糖不同脱氧核糖核糖碱基不同特有的是胸腺嘧啶(T)特有的是尿嘧啶(U)结构不同规则的双螺旋结构一般为单链二、遗传信息的转录1概念2过程三、遗传信息的翻译1密码子与反密码子密码子反密码子种类64种61种位置mRNAtRNA实质决定一个氨基酸的3个相邻的碱基(终止密码除外)与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基2.翻译(1)概念的理解(2)过程起始：mRNA与核糖体结合运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上(一个mRNA分子上可以结合多个核糖体)终止：当核糖体读取到mRNA上的终止密码时，合成终止
3、脱离：肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1遗传信息转录的产物只有mRNA。()2转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。()3一个tRNA分子中只有一个反密码子。()4mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。()5在蛋白质合成过程中密码子都决定氨基酸。()提示：1.转录合成的RNA有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA。2转录的模板是DNA分子的一条单链，不是mRNA。34核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。5密码子共有64种，有3种终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。遗传
4、信息的转录问题探究1下面是几种核酸的结构示意图，据图回答问题：图1图2(1)图1为 ，含有脱氧核糖和碱基T，图2为 ，含有 。(2)图2中A是 ，功能是 ；B是 ，功能是 ；C是 ，功能是 。提示：(1)DNARNA核糖和碱基U(2)mRNA传递遗传信息rRNA组成核糖体tRNA识别并转运氨基酸2如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：(1)在图中方框内用“”或“”标出转录的方向。(2)图中a为启动上述过程必需的有机物，该物质为 。(3)图中b和c的名称分别是 、 。(4)在根尖细胞中上述过程发生的场所有 。提示：(1)(2)RNA聚合酶(3)胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶核
5、糖核苷酸(4)细胞核、线粒体3如图为一段DNA分子，如果以链为模板进行转录，试回答下列问题：DNA链：A T G A T A G G G A A A C 链：T A C T A T C C C T T T G(1)写出对应的mRNA的碱基序列。 (2)该mRNA与链的碱基序列 。(3)该mRNA与链的碱基序列有哪些异同？ 提示：(1)AUGAUAGGGAAAC。(2)互补配对(3)碱基序列基本相同，不同的是链中碱基T的位置，在mRNA中是碱基U。归纳总结 1三种RNA的比较mRNAtRNArRNA分布部位常与核糖体结合细胞质中与蛋白质结合形成核糖体结构功能翻译时作模板翻译时作搬运氨基酸的工具参
6、与核糖体的组成联系组成相同：4种核糖核苷酸；来源相同：都由转录产生；功能相同：都与翻译有关2.RNA适于作为DNA信使的原因(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。3转录有关问题分析(1)碱基互补配对关系：GC、CG、TA、AU。(2)mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。(3)转录特点：边解旋边转录，单链转录。误区警示：(1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mR
7、NA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。(3)完成正常使命的RNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。1下列关于DNA和RNA的结构与功能的说法，错误的是()A区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以依据碱基比率和种类判定B双链DNA分子中碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大C含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNAD含有RNA的生物，遗传物质是RNA不是DNAD组成DNA和RNA的碱基种类不完全相同，且双链DNA和RNA分子
8、中碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以根据碱基比率和种类判定，A正确；双链DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键，因此碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大，B正确；含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA，C正确；含有RNA的生物，遗传物质是RNA或DNA，D错误。方法规律：RNA功能总结2下图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是()A链的碱基A与链的碱基T互补配对B是以4种核糖核苷酸为原料合成的C如果表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D转录完成后，需通过两层生物膜才能与核糖体结合B本题考查的是转录过程，
9、其中链为模板链，链为RNA，链中的碱基A与链中的碱基U互补配对；表示RNA聚合酶；转录完成后，通过核孔进入细胞质，穿过0层生物膜。遗传信息的翻译问题探究如图表示遗传信息表达的某一环节，据图回答下列问题：(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种的数量关系？其意义何在？提示：a为mRNA，b为核糖体，c为肽链。图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，其意义在于可同时进行多条肽链的合成，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。(2)图示翻译方向是AB还是BA，判断依据是什么？提示：由c中三条链越往B侧越延长，可确认翻译方向是AB。(3)图中c所指的3条链其序列
10、是否相同？为什么？提示：图中c所指的三条链的模板相同(均为a)，故其氨基酸序列均相同。归纳总结 1DNA复制、转录和翻译的比较DNA复制转录翻译场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体模板DNA每一条母链DNA的一条链mRNA原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸约20种氨基酸条件酶(解旋酶、DNA聚合酶)、ATP酶(RNA聚合酶)、ATP酶、ATP产物DNARNA多肽链特点边解旋边复制、半保留复制边解旋边转录一个mRNA上可结合多个核糖体，同时合成多条相同肽链碱基配对AT，TA，GC，CGAU，TA，GC，CGAU，UA，GC，CG遗传信息传递DNADNADNARNARNA蛋白质意义将遗传信息从亲代细胞
11、传给子代细胞，从而保持遗传信息的连续性表达遗传信息，使生物表现出各种性状2.遗传信息、密码子、反密码子的比较项目遗传信息密码子反密码子概念DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基tRNA上与密码子互补的3个碱基作用控制生物的性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类多样性64种61种图解3.基因表达过程中的相关数量计算(1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系图示：规律：蛋白质中氨基酸数目1/3 mRNA中碱基数目1/6 DNA(或基因)中碱基数目。4原核生物与真核生物基因转录和翻译的辨别(1)真核细胞的转录主要发生在细胞核中，
12、翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，即先转录后翻译。(2)原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。过程如右图所示：图中是DNA模板链，表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是从下到上。1下图是某细胞内遗传信息的传递过程，下列说法正确的是()A图示表示原核细胞中遗传信息的转录和翻译B上含有的氨基酸数目与上含有的密码子数目是一致的C参与图示过程的RNA有mRNA、tRNA和rRNAD如果终止密码子为UAA，则与该密码子配对的反密码子为AUUC图示细胞核有核膜，故表示真核细胞，A项错误；上含有的氨基酸数目比上含有的密码子数目要
13、少，这是因为mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，B项错误；参与图示过程的RNA有mRNA、tRNA和rRNA，C项正确；没有与终止密码子互补配对的反密码子，D项错误。2一个mRNA分子有m个碱基，其中(GC)有n个；由该mRNA指导合成的蛋白质有两条肽链。则控制该mRNA合成的DNA分子至少含有的(AT)数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是()Am、(m/3)1Bm、(m/3)2C2(mn)、(m/3)1D2(mn)、(m/3)2D由题意知，mRNA分子有m个碱基且(GC)的数目为n，则此mRNA分子中(AU)的数目为(mn)，控制其合成的DNA分子模板链中(AT)的数目至少为(mn)，整
14、个双链DNA分子中(AT)的数目至少为2(mn)；由mRNA分子有m个碱基可知，以其为翻译模板可合成最多含m/3个氨基酸的蛋白质分子，题干中给出此蛋白质分子有两条肽链，脱去的水分子数最多应为(m/3)2。3(2019全国卷)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是()同位素标记的tRNA蛋白质合成所需的酶同位素标记的苯丙氨酸人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A BC DC若要在体外合成同位素标记的多肽链，需要原料(同位素标记的苯丙氨酸)、模板(人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸)以及除去了DNA和mRNA的
15、细胞裂解液(含有核糖体、tRNA、酶、能量等，又排除了mRNA及DNA可能转录形成mRNA等的干扰)。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。2转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。3翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(20种氨基酸)、酶和能量。4密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61 种，3种终止密码子不决定氨基酸。5一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子最多只决定一种氨基酸
16、。1不属于RNA功能的是()A作为某些细菌的遗传物质B在细胞质基质中搬运氨基酸C催化某些代谢反应D可穿过核孔进入细胞质作为翻译模板A细菌属于原核细胞，遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA，A错误；细胞质基质中搬运氨基酸的是tRNA，B正确；酶具有催化功能，而绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，C正确；基因表达包括转录和翻译两个过程，细胞核内转录产生mRNA需要穿过核孔到细胞质，作为翻译的模板，D正确。2对于下列图解，正确的说法有()表示DNA复制过程 表示DNA转录过程共有5种碱基共有8种核苷酸共有5种核苷酸A均代表同一种核苷酸A BCDC由题干信息可知，图为DNA转录过程。因为D
17、NA与RNA的基本单位不同，故相同碱基代表不同核苷酸，所以图示核苷酸种类为8，碱基种类数为5。3.下列关于如图所示生理过程的描述中，最合理的是()A该生理过程可能发生于硝化细菌细胞内B可表示噬菌体的转录和翻译过程C图中现象也可能出现在人体细胞核基因的表达过程中D图中两核糖体合成的肽链不同A由图示可以看出，转录和翻译同时进行。人体细胞核基因转录出mRNA后，mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合后指导肽链的合成，该过程与图示不符。噬菌体是非细胞结构的生物，不能独立进行代谢过程。图中两核糖体以同一mRNA为模板，合成的肽链相同。4下列关于密码子的叙述，正确的是()A密码子是mRNA中三个相邻的碱
18、基B密码子都能决定相应的氨基酸C起始密码子能够启动翻译过程D一个氨基酸只有一个密码子C密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基，A错误；在正常情况下，终止密码子只能起到终止翻译的作用，不能决定相应的氨基酸，B错误；起始密码子既能启动翻译过程又能决定相应的氨基酸，C正确；一个氨基酸可能有多个密码子，D错误。5如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，表示物质或结构。a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题。(可能用到的密码子：AUG甲硫氨酸、GCU丙氨酸、AAG赖氨酸、UUC苯丙氨酸、UCU丝氨酸、UAC酪氨酸)(1)完成遗传信息表达的是 (填字母)过程，a过程所需的酶有 。(2)图中含有
19、核糖的是 (填数字)；由指导合成的多肽链中氨基酸序列是 。(3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为 个。(4)若在AUG后插入3个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明 。解析分析图示过程可知：a为DNA的复制、b为转录、c为翻译。(1)完成遗传信息表达的是转录和翻译，即图中的b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。(2)RNA中含有核糖，所以图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据mRNA上的密码子可知指导合成的多肽链中氨基酸的序列：甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙
20、氨酸。(3)由图可知DNA片段含7个T，故第三次复制需要231728(个)胸腺嘧啶脱氧核苷酸。(4)三个核苷酸对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成。答案(1)b、c解旋酶和DNA聚合酶(2)甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸(3)28 (4)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成教材课后习题(教师用书独具)一、基础题1TGCCTAGAAUGCCUAGAA33半胱氨酸、亮氨酸、谷氨酸2C二、拓展题1提示：将变化后的密码子分别写出，根据密码子表查出对应的氨基酸(如下表所示)，从下表中可见密码子中的第三个碱基比前两个碱基具有较小的专一性。这个实例说明密码的简并在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。CUA第一位氨基酸CUA第二位氨基酸CUA第三位氨基酸UUA亮氨酸CCA脯氨酸CUU亮氨酸AUA异亮氨酸CAA谷氨酰胺CUC亮氨酸GUA缬氨酸CGA精氨酸CUG亮氨酸2.提示：因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码子等，所以只能根据RNA的碱基序列写出确定的氨基酸序列，却不能根据氨基酸序列写出确定的RNA的碱基序列。遗传信息就是在这一过程中损失的。
