1、第三单元 遗传与变异的分子基础 第二章 基因对性状的控制 第二节 基因的表达 学习目标 1.描述遗传信息的转录和翻译过程。(重难点)2.理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。(重点)3.说明中心法则的含义。自 主 预 习 探 新 知 一、转录1基因的表达基因表达是指基因通过和而产生蛋白质，或转录后直接产生的过程。2转录在细胞核中，DNA 分子首先解开双链，以其中的一条链为_，按照原则合成 RNA 的过程称为转录。3场所：主要在中进行。其意义是使 DNA 中遗传信息传递到 RNA 中。转录翻译RNA模板碱基互补配对细胞核一、转录4RNA 的结构和种类(1)RNA 与 DNA 结构的比较DNARN
2、A 结构双螺旋结构通常呈结构 基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基_ 五碳糖_核糖 主要存在部位_细胞质细胞核单链A、T、C、GA、U、C、G脱氧核糖一、转录(2)种类信使RNA（）转运RNA（）核糖体RNA（）rRNAmRNAtRNA一、转录5转录的过程二、翻译1概念：在细胞质中以为模板，以为运载工具，合成具有一定的蛋白质的过程称为翻译。2翻译场所：核糖体。密码子：mRNA 上决定一个特定氨基酸的。反密码子：RNA 上能与密码子配对的三个相邻的碱基叫作一个反密码子。转运mRNAtRNA氨基酸序列碱基三联体二、翻译3过程起始：mRNA 与结合。运输：携带氨基酸置于特定位置。tRNA核糖体二、翻
3、译延伸：核糖体沿移动，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 可以结合多个核糖体)终止：当核糖体到达 mRNA 上的时，合成停止。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和的蛋白质。功能mRNA终止密码子空间结构二、翻译4中心法则及其发展(1)要点：遗传信息只能由 DNA 传递到，或由 DNA 传递到_，然后决定的特异性。蛋白质DNARNA二、翻译(2)补充研究对象：。内容：RNA 在宿主体内可以进行，也能以 RNA 为模板来合成。(3)完善后的中心法则示意图DNARNA病毒自我复制1判断对错(1)转录和翻译都是
4、以 mRNA 为模板合成生物大分子的过程。()(2)转录以 DNA 的两条链为模板，只发生在细胞核中，以 4 种核糖核苷酸为原料。()(3)真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子。()答案(1)分析：转录是以 DNA 的一条链为模板合成 RNA的过程，翻译是以 mRNA 为模板合成蛋白质的过程。(2)分析：对于真核生物而言，RNA 主要是在细胞核中以 4种核糖核苷酸为原料、以 DNA 的一条链为模板合成的，除细胞核外，叶绿体和线粒体内也能合成 RNA。原核生物中，RNA 是在细胞质中合成的。(3)分析：tRNA 上的三个碱基能与 mRNA 上的三个相邻的碱基互补，称为反密码子。2如图表
5、示某细胞中的转录过程，相关叙述不正确的是()Aa 表示 DNA Bb 表示 RNACc 表示解旋酶D图中有 5 种碱基C 本题考查基因表达中的转录过程。由题图可知，a 表示双链DNA，A 项正确。b 表示转录形成的单链 RNA，B 项正确。RNA 在c 的作用下合成，c 表示 RNA 聚合酶，C 项错误。图中 DNA 含有 A、T、C、G 4 种碱基，RNA 含有 A、U、C、G 4 种碱基，共 5 种碱基，D 项正确。3DNA 分子复制、转录、翻译所需的原料依次是()A脱氧核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸B脱氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白质C核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸D脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基
6、酸D 组成 DNA 分子的基本单位是脱氧核苷酸，而 DNA 复制是合成 DNA 分子的过程，需要的原料是脱氧核苷酸。转录是以 DNA分子的一条链为模板合成 RNA，而 RNA 的基本组成单位是核糖核苷酸。翻译是合成蛋白质，其原料是氨基酸。合 作 探 究 攻 重 难 转录思考交流1现有一核酸片段，欲确定是 DNA 还是 RNA，你能从哪些方面进行判断？提示：(1)根据五碳糖不同；(2)根据含氮碱基不同。2下图是一小段 DNA 片段，链是模板链，请写出其转录生成的 RNA 的碱基序列，并分析 RNA 的碱基序列与 DNA 两条链碱基序列的关系。提示：(1)(2)生成的 RNA 的碱基序列与模板链互
7、补，与非模板链碱基序列基本相同(除 T 和 U 外)。3转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是 mRNA 吗？提示：含有 DNA 的部分(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录，产物有 mRNA、tRNA、rRNA 等。4转录和复制都遵循碱基互补配对原则，碱基配对方式有何不同？提示：复制时 AT 配对，转录时 AU 配对。归纳总结 1三种 RNA 的比较 类型mRNAtRNArRNA 空间 结构 功能转录 DNA 上的遗传信息，是蛋白质合成的直接模板一端以反密码子识别 mRNA 上的密码子，另一端携带一个特定的氨基酸进入核糖体是核糖体的组成成分，参与蛋白质的合成 另外：有的 RNA 还具有
8、催化作用。2转录的过程(1)第 1 步(解旋)：DNA 的双螺旋结构打开，双链的碱基得以暴露。(2)第 2 步(配对)：以解开的 DNA 的一条链作为模板，按照碱基互补配对原则，将对应的核糖核苷酸与模板链上的碱基配对，两者以氢键连接。(3)第 3 步(连接)：在 RNA 聚合酶的作用下，将新结合的核糖核苷酸依次连接到正在合成的 RNA 分子上。(4)第 4 步(释放)：合成的 RNA 分子从模板链上释放，DNA 恢复双螺旋结构。3DNA 复制和转录的比较 项目DNA 复制转录 时间细胞有丝分裂的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
9、苷酸四种核糖核苷酸 模板DNA 的两条链DNA 中的一条链 条件解旋酶、DNA 聚合酶和 ATPRNA 聚合酶和 ATP 特点 边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，转录后 DNA仍恢复原来的双链结构 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，为翻译作准备 1关于 DNA 和 RNA 的叙述，正确的是()ADNA 有氢键，RNA 没有氢键B一种病毒同时含有 DNA 和 RNAC原核细胞中既有 DNA，也有 RNAD叶绿体、线粒体和核糖体都含有 DNAC 本题主要考查 DNA 和 RNA 的相关知识。DNA 一般为双链结构，其碱基对间为
10、氢键，RNA 虽然一般为单链，但 tRNA 形成的“三叶草”结构中，也存在碱基配对现象和氢键；DNA 病毒只含DNA，RNA 病毒只含 RNA，一种病毒不可能同时含有 DNA 和 RNA；原核细胞与真核细胞一样，既有 DNA，也有 RNA；叶绿体和线粒体均含有 DNA 和 RNA，而核糖体只含有 RNA。2如图是三种 RNA 的模式图，下列说法错误的是()A可以携带遗传信息B可与发生碱基互补配对C终止密码子对应的不携带氨基酸D翻译过程需要的参与C 图中依次为 mRNA、tRNA、rRNA，mRNA 可以密码子的形式携带 DNA 上的遗传信息，翻译过程中 tRNA 和 mRNA上的碱基互补配对，
11、终止密码子没有对应的 tRNA。翻译过程中mRNA 为模板，tRNA 为运载氨基酸的工具，rRNA 参与构成核糖体。翻译思考交流1所有的密码子和反密码子都是一一对应的关系吗？提示：不是。密码子共有 64 种，其中 3 个终止密码子不决定氨基酸，没有反密码子与之相对应。2若指导蛋白质合成的基因中某一碱基发生改变，其控制合成的氨基酸是否一定发生改变？为什么？提示：不一定。因为一种氨基酸可对应一种或多种密码子。3根据每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸，能否判定 tRNA与氨基酸之间是一一对应关系？并分析原因。提示：不能。虽然一种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可能被多种 tR
12、NA 转运。4一个 mRNA 可结合多个核糖体，每个核糖体只合成多肽链中的一段，还是独立合成一条完整的多肽链？提示：每个核糖体合成一条完整的多肽链。5烟草花叶病毒的遗传信息传递场所是什么？提示：病毒的遗传信息传递过程应在其寄主细胞中进行，故烟草花叶病毒的相关过程应在烟草细胞中进行。归纳总结 1转录与翻译的不同点比较 比较项目转录翻译 场所细胞核核糖体 原料核糖核苷酸氨基酸 碱基配 对原则DNAmRNA AU TA CG GCmRNAtRNA AU UA CG GC 信息传递DNAmRNAmRNA蛋白质 时间生物生长发育的过程中 产物mRNA有一定氨基酸排 列顺序的蛋白质 2.列表比较法理解遗传
13、信息、密码子与反密码子 存在位置含义联系 遗传信息DNA脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序 密码子mRNAmRNA 上决 定一个氨基酸的 3个相邻的碱基 反密码子tRNA与 密 码 子 互 补配对的 3 个碱基遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到 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 3.辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性)，可由一种或几种 tRNA 转运。(2)一种密码子只能决定一种氨基酸，一种 tRNA 只能转运一种氨基酸。(3)密码子有 64
14、 种(3 种终止密码子，61 种决定氨基酸的密码子)；反密码子理论上有 61 种。(4)在不考虑非编码区、内含子和终止密码子的条件下，转录、翻译过程中 DNA(基因)碱基数mRNA 碱基数多肽链氨基酸数631，参考图解如下：特别提醒：密码子的两大特性(1)简并性：a.当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。b.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保证翻译的速度。(2)通用性：说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。4不同生物体内的遗传信息传递规律(1)以 DNA 为遗传物质的生物的遗传信息传递(2)以 RNA 为遗传
15、物质的生物的遗传信息传递 RNA 复制病毒 RNA 逆转录病毒 名师点拨：三看法剖析“中心法则”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。据图回答下列问题：(已知：AAG赖氨酸、UUC苯丙氨酸)(1)物质为_，b 过程为_，c 过程为_。(2)图中为_；携带的氨基酸为_。(3)该 DNA 片段中碱基数目为_个，该 DNA 复制一次要消耗_个鸟嘌呤脱氧核苷酸。(4)以下生物能独立完成 a、b、c 三个过程的是()A肌肉细胞B烟草花叶病毒C洋葱根尖分生区细胞 D噬菌体解析(1)由题意可知，是 mRNA，b 表示转录过程，c 表示翻译过程。(2)为核糖体，
16、是 tRNA，其反密码子为 AAG，密码子为 UUC，决定的氨基酸为苯丙氨酸。(3)mRNA 碱基序列为 AUGGCUUCUUUC，共含有 12 个碱基，因此双链 DNA 中碱基数目为 24 个，根据 mRNA 中的 C 和 G 的数目可知该 DNA 片段中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸 5 个，因此 DNA 复制一次要消耗 5 个鸟嘌呤脱氧核苷酸。(4)a、b、c 表示的过程只有由细胞构成的生物才能独立完成，病毒不能独立完成，肌肉细胞高度分化，不分裂，不能完成 a 过程。答案(1)mRNA 转录 翻译(2)核糖体 苯丙氨酸(3)24 5(4)C1下列关于遗传密码子的叙述中，错误的是()A一种氨基酸可能
17、有几种与之相对应的遗传密码BGTA 肯定不是遗传密码子C每种密码子都有与之对应的氨基酸D信使 RNA 上的 GCA 在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸C 密码子是 mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，RNA 分子中不含有碱基 T。由于 mRNA 上的四种碱基组合成的遗传密码子有 64 种，氨基酸只有 20 种，所以一种氨基酸可能有多种遗传密码子，遗传密码子在生物体中都是一样的。因为密码子有 UAA终止密码，终止密码没有对应的氨基酸。21983 年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列能正确表示 HIV 感染人体过程的“遗传信息流”示意图的是()
18、A.B.C.D.D HIV 是以 RNA 为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以 RNA 为模板逆转录成 DNA，该 DNA 又和人体细胞核内的 DNA 整合在一起，整合后的 HIV-DNA 分子在人体细胞又可以复制，还可以转录出 RNA，以 RNA 为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA 转录而来的 RNA 可作为 HIV 的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成 RNA 复制酶，故 HIV 的 RNA 不能复制，所以 A、B、C 错误。当 堂 达 标 固 双 基 1下图为某同学在学习了 DNA 分子的结构后画的含有两个碱基对的 DNA 分子片段(其中代表磷酸基团)。下列为几位同学对此图
19、的评价，其中正确的是()A甲说：该图没有什么物质和结构上的错误B乙说：该图有一处错误，就是 U 应改为 TC丙说：该图中核糖应改为脱氧核糖D丁说：如果他画的是双链 RNA 分子，则该图就是正确的C 该同学要画的为 DNA 分子结构图，图中的错误：五碳糖应为脱氧核糖；碱基不能含尿嘧啶(U)；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。2下图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙)，下列有关叙述中正确的是()A遗传信息储存在甲上B乙由三个碱基组成C甲的合成需要 RNA 聚合酶的参与D乙可以转运多种氨基酸C 甲为 mRNA，乙为 tRNA，真核生物的遗传信息存在于 DNA中
20、，A 错。乙由多个碱基构成，B 错。甲的合成称为转录，需 RNA聚合酶的催化，C 对。一种 tRNA 只识别并转运一种氨基酸，D 错。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 BCDC 本题考查翻译所需的条件，意在考查考生的理解能力。蛋白质合成需要 mRNA 模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA 以及相关酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板；要获得同位素
21、标记的多肽链，需要使用同位素标记的氨基酸；除去了 DNA 和 mRNA 的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA 以及相关酶等，所以 C 选项符合题意。4下图为蛋白质合成的一个过程，据图分析并回答问题：氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸 GCAACUCGUUGG GCGACCCGC GCCACACGA 密码子GCUACGCGG (1)图示属于蛋白质合成过程中的_步骤，该过程的模板是 _。(2)由 图中 信 息 可 推 知 DNA 模 板 链 上 对 应 的 碱 基 序 列为_。(3)根据图并参考上表分析：1_上携带的氨基酸是_，这个氨基酸与前接的氨基酸是通过_反应连接在一起的。解析 图示过程为翻译，以 mRNA 链为模板，按碱基互补配对原则进行的。答案(1)翻译 3 mRNA(2)ACCCGATTTGGC(3)tRNA 丙氨酸 脱水缩合课 时 分 层 作 业 点击右图进入 Thank you for watching!