1、第1节基因指导蛋白质的合成学习目标1.简述DNA与RNA的主要区别。2.概述遗传信息的转录与翻译过程。3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。4.结合“中心法则的提出及其发展”归纳并理解中心法则。知识点一遗传信息的转录1基因的表达:基因可以控制蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。2RNA可以作为信使的原因(1)RNA是由基本单位核糖核苷酸连接而成的,核糖核苷酸含有4种碱基,这些特点使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。组成RNA的五碳糖是核糖,组成DNA的五碳糖是脱氧核糖。RNA特有的碱基是U,DNA特有的碱基是T。(2)RNA一般是单链,而且比DNA短,因此能够通过核孔,从细胞核转移
2、到细胞质中。3RNA的种类 4遗传信息的转录(1)概念:RNA是在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的,这一过程叫作转录。(2)图示mRNA合成方向是5端到3端。除了mRNA、tRNA、rRNA,还有没有具备其他功能的RNA?提示:有。有的RNA具有催化功能(如少数酶的本质是RNA);有的RNA可作遗传物质(如RNA病毒)。转录的场所一定是细胞核吗?提示:不一定,含有DNA的部位(线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录。1一个DNA分子上有很多基因,转录是以基因的一条链为模板的。()2转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。()3由于基因选择性表达,一个DNA分
3、子在不同细胞内转录出来的mRNA不完全相同。()4三种RNA均由DNA转录而来。()(3)过程(以合成mRNA为例)第1步:DNA双链解开,DNA双链的碱基得以暴露。当细胞开始合成某种蛋白质时,RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合,使得DNA双链解开,双链的碱基得以暴露。第2步:游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对,在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。第3步:新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。第4步:合成的mRNA从DNA链上释放,而后DNA双螺旋恢复。 场所:主要在细胞核中模板:DNA的一条链原料:4种游离的核糖核苷酸能量:ATP酶:RNA聚合酶产物:
4、RNA例1下列有关真核生物转录过程的叙述,正确的是()A转录的场所只有细胞核BDNA双链解开需要RNA聚合酶Ca为DNA,b为RNA,c为RNA聚合酶,转录方向为3端到5端,即从左到右D游离的脱氧核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下合成RNA解题分析真核生物转录的主要场所是细胞核,少量在线粒体和叶绿体,A错误;转录方向为从5端到3端,C错误;核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下合成RNA,D错误。答案B例2下列叙述正确的是()A胞嘧啶存在于RNA中而不存在于DNA中B核糖存在于RNA中而不存在于DNA中CmRNA合成于细胞核并在细胞核中传递遗传信息DDNA都是双螺旋结构而RNA是单链结构解题分析胞嘧啶
5、是组成核苷酸的基本组成成分之一,在RNA和DNA中都存在,A错误;核糖存在于RNA中,不存在于DNA中,而构成DNA的五碳糖是脱氧核糖,B正确;一般情况下,mRNA在细胞核中合成,并在细胞质中发挥作用,C错误;结构上,DNA一般为双螺旋结构,RNA通常为单链结构,D错误。答案B方法技巧DNA与RNA的快速判定知识点二遗传信息的翻译1概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质,这一过程叫作翻译。2实质:将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。3密码子(1)含义:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫作1个密码子。 1每种密码子都有
6、对应的反密码子。()2tRNA中只含有三个含氮碱基。()3细胞中能运输氨基酸的物质,其化学本质为蛋白质。()43种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。()5翻译过程中mRNA并不移动,只是核糖体沿mRNA移动。()(2)种类:64种。一般情况下,能编码氨基酸的密码子有61种,其中包含起始密码子2种AUG、GUG。不编码氨基酸的密码子有3种,为终止密码子,UAA、UGA、UAG。(3)密码子与氨基酸对应关系一种密码子决定1个氨基酸,GUG除外。1个氨基酸可能对应一种或多种密码子。4tRNA(1)结构:比mRNA小得多,类似三叶草的叶形,一端是携带氨基酸的部位,另一端有3个相邻的碱基能和mRNA上
7、的密码子互补配对,叫作反密码子。(2)功能:携带并转运氨基酸,识别密码子。(3)种类:61种。(4)与氨基酸对应关系每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。一种氨基酸可由一种或几种tRNA运输。5翻译过程(1)第1步起始:mRNA进入细胞质,与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对,进入位点1。(2)第2步运输:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。(3)第3步脱水缩合:甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键,从而转移到位点2的tRNA上。(4)第4步延伸:核糖体沿mRNA移动,读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体,原位点2的tRNA进入位点1,一个新的携带氨基酸
8、的tRNA进入位点2,继续肽链的合成。(5)第5步终止:随着核糖体的移动,tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来,以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子,合成才告终止。(6)第6步脱离:肽链合成后,就从核糖体与mRNA的复合物上脱离,通常经过一系列步骤,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子,然后开始承担细胞生命活动的各项职责。6转录和翻译过程都有AU和TA的配对。()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,为什么?提示:能。不能,因为有几种密码子决定同一种氨基酸的情况。几乎所有生物共用一套密码子给我们什么启示
9、?提示:生物界具有统一性。场所:核糖体(rRNA和蛋白质组成)原料:氨基酸模板:mRNA转运工具:tRNA原则:碱基互补配对原则产物:蛋白质多聚核糖体上合成的多条肽链是否相同?提示:相同,因为模板链mRNA相同。例1下列相关叙述正确的是()A密码子有64种,每个密码子都与一个反密码子相对应B反密码子位于mRNA上,密码子位于tRNA上C除原核生物外,一个密码子最多只能对应一个氨基酸D每种氨基酸可以对应多种tRNA,每个tRNA也可以对应多种氨基酸解题分析密码子有64种,三个终止密码子不编码氨基酸,故终止密码子不与反密码子相对应,A错误;反密码子位于tRNA上,密码子位于mRNA上,B错误;真核
10、生物中一个密码子最多只能对应一个氨基酸,原核生物中GUG可对应两种氨基酸,C正确;由于密码子的简并性,绝大多数氨基酸可以对应多种tRNA,但是每个tRNA只可以对应一种氨基酸,D错误。答案C例2如图为基因表达过程的示意图,下列叙述正确的是()A是DNA,其一条链可进入细胞质作为转录的模板B该图可以表示原核生物基因表达过程C是核糖体,翻译过程中将由3向5方向移动D是tRNA,一端能结合氨基酸的部位是3,另一端的反密码子能识别mRNA上的密码子解题分析据图可判断依次代表DNA、mRNA、核糖体、tRNA,其中mRNA是以DNA的一条链为模板合成的,场所是细胞核,A错误;原核生物是在细胞质中边转录边
11、翻译的,B错误;核糖体沿着mRNA由5向3方向移动,C错误。答案D题后归纳1.翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,mRNA不移动。2一个mRNA上可相继结合多个核糖体,同时合成多条相同的多肽链,而不是多个核糖体共同完成一条肽链的合成。3真核细胞的转录主要发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中,在空间和时间上被分隔开,而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。例3一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数,依次为()A33,11 B36,12C12,36 D11,36解题分析由题干知此多肽有11
12、个肽键,可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成,对应mRNA上的碱基数目至少应为12336(个),而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。答案B题后归纳DNA、mRNA中碱基数与蛋白质中氨基酸数的关系翻译过程中,mRNA上每3个相邻碱基决定一个氨基酸,所以不考虑终止密码时及基因中有的片段不编码蛋白质,经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3,是DNA(基因)中碱基数目的1/6。知识点三中心法则1提出者:克里克。2中心法则:遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA复制;也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即遗传信息的转录和翻译。3中心法则的补充:少数生物(如一
13、些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。以DNA作为遗传物质的生物(包括原核生物、真核生物和DNA病毒)的遗传信息流动方向?提示:。4.中心法则图解5生命是物质、能量和信息的统一体:在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的载体,蛋白质是信息的表达产物,而ATP为信息的流动提供能量,可见,生命是物质、能量和信息的统一体。以RNA作为遗传物质的生物的遗传信息流动方向?提示:;。6总结:中心法则几个过程分析例1下图表示中心法则及其补充的内容,有关说法正确的是()A分别表示转录、复制、翻译B人体的所有细胞都具有过程C在洋葱根尖分生区细胞中只有过程D过程均有碱基互补配
14、对现象解题分析过程分别表示DNA复制、转录、翻译,A错误;过程只能发生在分裂的细胞中,B错误;洋葱根尖分生区细胞既可以完成过程,也能完成过程,C错误;图中中均有碱基互补配对的现象,D正确。答案D例2在其他条件具备的情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应产物Y。下列叙述正确的是()A若X是DNA,Y是RNA,则Z是逆转录酶B若X是DNA,Y是mRNA,则Z是脱氧核苷酸C若X是RNA,Y是DNA,则Z是限制酶D若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,则Z是氨基酸解题分析若X是DNA,Y是RNA,则Z是RNA聚合酶,A错误;若X是DNA,Y是mRNA,则Z是核糖核苷酸,B错误;若X是RN
15、A,Y是DNA,则Z是逆转录酶,C错误;若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,即蛋白质,则Z是氨基酸,D正确。答案D技法提升由中心法则判断生理过程的方法(1)从模板分析如果模板是DNA,生理过程可能是DNA复制或DNA转录。如果模板是RNA,生理过程可能是RNA复制或RNA逆转录或翻译。(2)从原料和产物分析如果原料为脱氧核苷酸,产物一定是DNA,生理过程可能是DNA复制或逆转录。如果原料为核糖核苷酸,产物一定是RNA,生理过程可能是DNA转录或RNA复制。如果原料为氨基酸,产物一定是蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。1如图表示发生在某细胞内一重要物质的合成过程,下列相关叙述正确的是()
16、A该图所示的合成方向为35B该图所示过程只发生在细胞核内C图中A最可能代表核糖体D为DNA模板链答案D解析图中是以为模板转录产生RNA的过程,RNA的合成方向为53,A错误,D正确;转录过程主要发生在细胞核中,原核细胞、叶绿体和线粒体中也有转录过程,B错误;图中A最可能是RNA聚合酶,C错误。2下列对蛋白质的翻译过程的说法中,错误的是()A以细胞质中游离的氨基酸为原料B以核糖体RNA作为遗传信息模板C以转运RNA为氨基酸运输工具D合成具有一定氨基酸序列的蛋白质答案B解析翻译是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程,tRNA和rRNA参与蛋白质的合成过程,但这两种RNA不会翻译为蛋
17、白质,B错误,A、D正确;在翻译过程中,搬运工是tRNA,C正确。3基因、遗传信息和密码子分别是指()mRNA上核苷酸的排列顺序基因中脱氧核苷酸的排列顺序DNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基tRNA上一端的3个碱基mRNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基通常是有遗传效应的DNA片段A B C D答案B解析基因通常是有遗传效应的DNA片段;遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序;密码子是位于mRNA上决定氨基酸的3个相邻碱基。4如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直接给该过程提供遗传信息的是DNAB核糖体的移动方向为35C有多少个密码子,就有多少个反密码子与之对
18、应D该过程有水产生答案D解析翻译的直接模板是mRNA而不是DNA,A错误;核糖体的移动方向为53,B错误;正常情况下,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错误;氨基酸脱水缩合形成多肽时,此过程有水的生成,D正确。5下列关于中心法则的叙述中,不正确的是()A它是指遗传信息在生物大分子间的传递过程B它首先由英国科学家克里克提出,揭示了遗传的本质C遗传信息的传递方向不可能从RNA传向DNAD遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的载体,ATP为信息的流动提供能量答案C解析逆转录病毒侵染宿主细胞时存在逆转录酶能催化以RNA为模板合成DNA的过程,C错误。6中心法则揭示了
19、生物遗传信息由DNA向蛋白质传递的过程。请回答下列问题。(1)图中a、b、c、d所表示的四个过程分别是_、_、_和_。(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是_(用图中的字母回答)。(3)a过程发生在真核细胞分裂前的_期。(4)在真核细胞中,a和b两个过程发生的主要场所是_。(5)能特异性识别信使RNA上密码子的分子是_,其能携带的分子是_。(6)RNA病毒的遗传信息传递的途径有(用类似本题图中的形式表述):_;_。答案(1)DNA复制转录翻译逆转录(2)c(3)间(4)细胞核(5)tRNA(转运RNA)氨基酸(6)如下图:蛋白质RNARNA蛋白质解析据图可知:a表示DNA的复制,b表示转录,c表示翻译,d表示逆转录,e表示RNA的自我复制,其中d、e过程,仅发生在某些病毒中,其中DNA复制发生在真核细胞分裂前的间期,主要在细胞核内进行,转录也主要在细胞核内进行,形成的mRNA从核孔出来进入细胞质,与核糖体结合起来,作为翻译的模板,由tRNA作为运输工具,搬运氨基酸进行脱水缩合,tRNA上有反密码子,与mRNA上的密码子进行碱基互补配对。