1、生 物必修 人教版新课标导学第四章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 知 识 导 图目 标 素 养1从化学组成、结构、分布、功能等方面，概括说明 DNA 和 RNA 分子的异同。(体现科学思维)2结合图示图解，概述 DNA 分子上的遗传信息通过 RNA 指导蛋白质的合成。(体现科学思维、符合生命观念)3从存在位置、作用等方面，概括说明遗传信息、密码子、反密码子的区别。(体现科学思维)1 基础知识 3 指点迷津 4 问题释疑 5 学霸记忆 6 训练巩固 2 课内探究 7 课时作业 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 基 础 知 识返回导航
2、第四章 基因的表达 生物必修人教版 一、遗传信息的转录1RNA的组成、结构和种类：基本单位_组成成分腺嘌呤_G_C_U结构一般是_，长度比 DNA_种类_核糖核苷酸 A 鸟嘌呤 胞嘧啶 尿嘧啶 单链 短 mRNA、tRNA和rRNA 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 2.遗传信息的转录：(1)概念主要场所：_模板：_原料：四种游离的_产物：_细胞核 DNA的一条链 核糖核苷酸 RNA 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(2)过程：返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 二、遗传信息的翻译1概念(对翻译概念的解读连线)：(1)场所 a20种氨基酸(2)模板b具有一定氨基酸顺
3、序的蛋白质(3)原料c细胞质的核糖体上(4)产物dmRNA_(1)c(2)d(3)a(4)b 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 2密码子和反密码子的比较：项目位置实质种类密码子_ 决定氨基酸的_相邻的碱基共有_种，决定氨基酸的有_种反密码子_ 与_上的密码子互补配对的_相邻碱基共有_种mRNA 3个 64 61 tRNA mRNA 3个 61 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 3.翻译过程：起始：mRNA 与_结合运输：_携带氨基酸置于特定位置延伸：核糖体沿_移动，读取下一个密码子，由对应_运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上终止：当核糖体到达 mRNA 上的_时，合成停止脱
4、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_和_的蛋白质分子 核糖体 tRNA mRNA tRNA 终止密码子 空间结构 功能 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子对应一种氨基酸(终止密码子除外)，但一种氨基酸可以有多个密码子。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 1转录的场所是细胞核。()提示：转录主要发生在细胞核中，线粒体和叶绿体中也能发生转录。2转录时以DNA的两条链同时作模板，以4种核糖核苷酸为
5、原料。()提示：转录的模板是DNA的一条链。3密码子与氨基酸是一一对应关系。()提示：三个终止密码子不对应氨基酸。判断题 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 4细胞中游离的核糖核苷酸在DNA聚合酶的作用下依次连接而成一个mRNA分子。()提示：催化转录的酶应为RNA聚合酶。5已知氨基酸的序列，可确定mRNA中的碱基排列顺序。()提示：不能确定，因为一种氨基酸可对应多个密码子。6蓝藻细胞的遗传信息的转录在细胞核中进行。()提示：主要在拟核中进行。7终止密码子没有与其对应的tRNA，不能编码氨基酸。()8反密码子存在于tRNA上，有64种。()返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 课
6、 内 探 究返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 知识点1 遗传信息的转录1DNA与RNA的比较比较项目项目DNARNA化学组成基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸碱基A、G、C、TA、G、C、U五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 比较项目项目DNARNA空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构分类通常只有一类分mRNA、tRNA、rRNA三类功能主要的遗传物质在不存在DNA的生物里是遗传物质，在存在DNA的生物里辅助DNA完成功能存在(真核生物)主要存在于细胞核中的染色体上主要存在于细胞质中返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 2RNA的分类(1)信
7、使RNA(mRNA)：单链结构，由DNA转录而来，其碱基序列包含遗传信息，因将DNA中遗传信息转录下来得名。遗传密码位于mRNA上。(2)转运RNA(tRNA)：三叶草结构，头端特定的三个碱基叫反密码子，尾端连接特定的氨基酸，在蛋白质合成中运输氨基酸，所以叫做转运RNA。(3)核糖体RNA(rRNA)：是核糖体的重要组成部分。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 3转录(1)转录的概念：RNA是在细胞核中以DNA一条链为模板合成的，这一过程称为转录。转录的场所：主要在细胞核中。模板：以DNA分子的一条链为模板。结果：产生mRNA。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(2)转录的过程
8、：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。(3)转录与DNA分子复制的区别：复制转录时间有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期生长发育过程中场所主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸模板DNA的两条链DNA中的一条链条件特定的酶和ATP返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 复制转录过程DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA(单链)，进入细胞质与核糖体结合模板去向
9、分别进入两个子代DNA分子中恢复原样，DNA分子重新形成双螺旋结构特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，DNA双链全保留产物两个双链DNA分子一条单链mRNA意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代传递遗传信息，为翻译做准备返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 知识贴士1转录区别于DNA分子自我复制的地方为原料是核糖核苷酸。遵循碱基互补配对原则，但DNA单链中的A(腺嘌呤)与RNA中的U(尿嘧啶)配对。2新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上，此处用到的酶为RNA聚合酶。3合成的mRNA从DNA分子上释放，而后DNA双链恢复。4DNA分子的两条链中，被转录的那条链叫模板链
10、，也叫有意义链或信息链。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 (2019潍坊模拟)对如图所示片段的分析不正确的是()A该图所示的情况仅发生于转录过程中B彻底水解该片段得到5种碱基、2种五碳糖、1种磷酸C该片段中共含有8种核苷酸D一般情况下，该图所示过程主要发生于细胞核或拟核中典例 1A 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 解析 由于一条链中含T碱基，另一条链中含U碱基，因此该片段是由DNA和RNA组成的。该图所示也可以是由RNADNA过程中的一个片段，A项错误；彻底水解该片段得到A、T、C、G、U这5种碱基、核糖和脱氧核糖2种五碳糖、1种磷酸，B项正确；该片段中共含有4种核糖核苷
11、酸和4种脱氧核苷酸，C项正确；一般情况下，该图表示转录过程，主要发生于细胞核或拟核中，D项正确。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 变式训练 1 右图是真核生物 mRNA 合成过程图，请据图判断下列说法中正确的是()AR 表示的节段正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶B图中是以 4 种脱氧核苷酸为原料合成的C如果图中表示酶分子，则它的名称是 DNA 聚合酶D图中的合成后，在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成A 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 解析 R所示的节段正处于解旋状态，DNA解旋需要解旋酶参与，A项正确；合成mRNA需要的原料为4种核糖核苷酸，B项错误；是合成R
12、NA的酶，名称为RNA聚合酶，C项错误；在真核细胞内mRNA合成后，要通过核孔进入到细胞质中与核糖体结合并控制蛋白质的合成，D项错误。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 知识点2 遗传信息的翻译1翻译的概念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顺序的蛋白质，这一过程叫翻译。(1)部位：细胞质。(2)原料：各种游离氨基酸。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(3)模板：mRNA。(4)结果：一定氨基酸顺序的蛋白质。(5)实质：将mRNA中的碱基序列(携带遗传信息)翻译为蛋白质的氨基酸序列(具体性状)。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 2碱基与氨基酸
13、之间的对应关系DNA、RNA各自只有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，4种碱基和20种氨基酸的对应关系是怎样的呢？若1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定4种氨基酸，这显然是不够的；若2个碱基编码1个氨基酸，最多能编码4416个氨基酸，这与20种氨基酸相比也是不够的。由以上分析可知，1个氨基酸的编码至少需要3个碱基，3个碱基有44464种组合，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸。密码子：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基叫做密码子，共64个遗传密码子。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 3氨基酸的“搬运工”tRNAtRNA的基本结构单位为核糖核苷酸，为RNA的一种
14、。tRNA种类众多，但每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA呈三叶草形，其一端为携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 4翻译过程(1)比较转录和翻译的不同点步骤场所模板条件原料产物其他转录细胞核基因一条链RNA聚合酶核糖核苷酸mRNAmRNA从核孔穿出，移到细胞质的核糖体上翻译细胞质的核糖体mRNA酶、tRNA为运载工具氨基酸多肽链一条或几条多肽链再进一步形成蛋白质的空间结构返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(2)蛋白质合成过程中的重难点归纳与突破转运RNA(tR
15、NA)具有两个特异性端，一为氨基酸臂，是携带一定氨基酸的，一为反密码子环，其上裸露着三个碱基，称反密码子，不同的转运RNA其反密码子是不同的。氨基酸的遗传密码是在信使RNA(mRNA)上而不是在氨基酸上，氨基酸上是没有碱基的。这一点容易误解，应注意。若一个tRNA的反密码子是CGA，那么它运载的氨基酸一定是丙氨酸，因为丙氨酸的遗传密码(GCU)是与其反密码子(CGA)具有互补配对关系的。也就是说，tRNA所携带的氨基酸，其遗传密码一定是与该tRNA的反密码子互补配对。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 蛋白质的合成过程比较难理解，让我们打个比方来理解这个过程：许多大人各自领着自己的孩子
16、，将他们安排到电影院的一排座位上看电影，就类似于蛋白质的合成过程。大人(转运RNA)有两个特异性端，即左手和右手，左手拿着电影票(反密码子)，右手领着自己的小孩(氨基酸)，来到电影院(核糖体)，找到座号(遗传密码)，将自己的小孩安排下，离开电影院。这样，许多小孩(氨基酸)，就通过大人(tRNA)领着(携带)，按照影院座号(mRNA上的遗传密码)，排成了一定顺序(多肽)。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 知识贴士1密码子是在mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。tRNA上与其配对的三个碱基称为反密码子。从理论上讲，4种碱基可以组合成64个密码子(4364个)，决定20种氨基酸，所以有
17、的氨基酸不止有一种密码子。2一种密码子只能决定一种氨基酸(终止密码子除外)，一种氨基酸可以有几种密码子对应着。一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可由多种tRNA转运。3UAA、UAG、UGA三种密码子不能决定氨基酸，称为蛋白质合成的终止密码。4密码子在生物界是通用的，说明生物是由共同的原始祖先进化来的，彼此之间存在着或远或近的亲缘关系。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 典例 2 右图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程(AA 代表氨基酸)，下列叙述正确的是()A能给该过程提供遗传信息的只能是 DNA B该过程合成的产物一定是酶或激素C有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应D
18、该过程有水产生D 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 解析 翻译的直接模板是mRNA，而不是DNA，A项错误。翻译的产物是多肽，经加工后形成蛋白质，但并不是所有的蛋白质都是酶或激素，B项错误。终止密码子不与氨基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密码子，C项错误。氨基酸脱水缩合形成多肽，D项正确。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 变式训练2 大多数生物的翻译起始密码子为AUG或GUG。在下图所示的某mRNA部分序列中，若下划线“0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子，则该mRNA的起始密码子可能是()A1 B2 C3 D4解析 从核糖体移动方向分析，该起始密码子应在下划线“0”的
19、左侧，由下划线“0”开始以3个碱基为单位往左推，得出“2”GUG为起始密码子。B 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 指 点 迷 津返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 一、基因表达中有关的数量计算转录、翻译过程中DNA(基因)碱基个数mRNA碱基个数肽链(蛋白质)中氨基酸个数631，可参考下图理解。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 1翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。2DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中，有的片段起调控作用，也不转录。因此，基因或DNA上的碱基数
20、目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。3在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 一个mRNA分子有m个碱基，其中GC有n个，由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链，则相应DNA分子的AT数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是()Am、m/31Bm、m/32C2(mn)、m/31D2(mn)、m/32解析 DNA模板链的碱基与mRNA的碱基互补，mRNA中GCn，则AUmn，所以相应DNA分子中AT2(mn)。该mRNA分子有m个
21、碱基，对应的氨基酸数最多为m/3，形成的蛋白质有两条肽链，所以合成蛋白质时最多脱去的水分子数是m/32。方法：基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目参加转运氨基酸的tRNA数目1/3 mRNA的碱基数目1/6基因中的碱基数目。典例 3D 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 二、真核生物DNA复制、转录和翻译的比较项目DNA复制转录翻译时间有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期生长发育的整个过程中场所主要在细胞核中，小部分在线粒体和叶绿体中主要在细胞核中，小部分在线粒体和叶绿体中细胞质中的核糖体上原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA条件特定的酶
22、和ATP等返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 项目DNA复制转录翻译模板去向分别进入两个子代DNA分子中模板链与非模板链重新组成双螺旋结构分解成单个核糖核苷酸特点 边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，DNA双链全保留一个mRNA上可相继结合多个核糖体，顺次合成多条肽链产物 两个双链DNA分子RNA肽链意义 复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 下图中甲、乙表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是()A甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B甲所示过程在细胞核内进行，乙在细
23、胞质中进行CDNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次典例 4D 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 解析 甲过程表示多起点的DNA半保留复制，合成的产物是双链DNA分子，该过程主要发生在细胞核内，一个细胞周期中，DNA只复制一次；乙过程为转录，合成的产物为单链RNA分子，该过程主要发生在细胞核内，一个细胞周期中，转录可起始多次；DNA复制和转录均需要解旋，甲过程利用的是解旋酶，乙过程利用的是RNA聚合酶。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 三、遗传信息、密码子、反密码子的比较比较项目本质存在位置联系遗传
24、信息DNA 中脱氧核苷酸的排列顺序DNA密码子mRNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基mRNA反密码子位于 tRNA 上，能与mRNA 上对应的密码子配对的 3 个碱基tRNA遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，遗传信息传递到 mRNA 的核糖核苷酸的排列顺序上密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()ATGU BUGACACU DUCU典例 5C DNA双链TGmRNA(密码子)tRNA(反密码子)A氨基酸苏氨酸返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 解析
25、 密码子为mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，因此根据转录和翻译过程中的碱基配对关系，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U；由DNA链上的碱基T、G可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C或U和G，再结合选项可知，苏氨酸的密码子为ACU。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 四、翻译过程中多聚核糖体模式图解读1信息解读(1)图甲表示真核细胞中的翻译过程，图中是mRNA，是核糖体，表示正在合成的4条肽链，翻译的方向是自右向左。(2)图乙表示原核细胞中的转录和翻译过程，图中是DNA模板链，表示正在合成的4个mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。返回导
26、航第四章 基因的表达 生物必修人教版 2解题技法(1)分析此类问题要正确分清mRNA和肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，而在同一个mRNA上结合的多个核糖体，同时合成的是若干条肽链。(2)解答此类问题还要明确真核细胞的转录和翻译一般不同时进行，而原核细胞能边转录边翻译。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 下图为细胞中合成蛋白质的示意图，相关说法不正确的是()A该图说明少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质B该过程的模板是mRNA，原料是氨基酸C的最终结构各不相同D合成的场所主要在细胞核，的合成与核仁有关典例 6C 返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教
27、版 解析 据图分析，一个mRNA分子可以结合多个核糖体同时进行翻译过程，可见少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质，A正确；图示表示翻译过程，该过程的模板是mRNA，原料是氨基酸，B正确；都是以同一个mRNA为模板翻译形成的，因此的最终结构相同，C错误；为mRNA，主要是在细胞核中转录形成的，是核糖体，其合成与核仁有关，D正确。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 问 题 释 疑返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(一)问题探讨提示：此节问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗
28、传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(二)思考与讨论一1提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。2提示：转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U，不是
29、T；与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(三)思考与讨论二1最多能编码16种氨基酸。2至少需要3个碱基。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(四)思考与讨论三1对应的氨基酸序列是：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸。2提示：这是一道开放性较强的题，答案并不唯一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维，通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的，等等。3提示：此题具有一定的开放性，旨在促进学生积极思考，不必对答案做统一要求。可以从增强密码子容错性
30、的角度来解释，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；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版(五)思考与讨论四1提示：此题旨在检查对蛋白质合成过程的理解。可以参照教材中图的表示方法来绘制。2提示：根据mRNA的碱基序列和密码子表就可以写出肽链的氨基酸序列。(六)想像空间DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动
31、的高效、准确进行。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 学 霸 记 忆返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 1RNA与DNA在化学组成上的区别在于：RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。2转录是以DNA的一条链作为模板，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。3密码子位于mRNA上，由决定一个氨基酸的三个相邻碱基组成。4一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。5决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，理论上也有61种。返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 训 练 巩 固返回导航第四章 基因的表达 生物必修人教版 课 时 作 业
