1、第4章 基因的表达 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。自 主 预 习 探 新 知 一、RNA的结构与种类 1RNA的结构(1)基本单位及组成；碱基：；。(2)空间结构：一般是，且比DNA短。磷酸核糖A、U、G、C 核糖核苷酸单链2RNA 与 DNA 的比
2、较 比较项目DNARNA 基本组成单位不同_ 五碳糖不同_ 组成单位碱基不同特有的是_特有的是_ 结构不同_一般为_ 脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)规则的双螺旋结构单链二、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_种_种 位置_ 实质决定一个氨基酸的_(终止密码除外)与_发生碱基互补配对的3个相邻的碱基6461mRNAtRNA3个相邻的碱基密码子2.翻译(1)概念的理解(2)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(一个
3、mRNA分子上可以结合多个核糖体)核糖体tRNAmRNAtRNA 终止：当核糖体读取到mRNA上的时，合成终止 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分子 终止密码空间结构功能判断对错(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。
4、3 4 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。合 作 探 究 攻 重 难 遗传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)DNA RNA 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
5、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mRN
6、A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
7、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，mRNA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
8、越大 C含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA D含有RNA的生物，遗传物质是RNA不是DNA D 组成DNA和RNA的碱基种类不完全相同，且双链DNA和RNA分子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
9、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，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
10、，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
11、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
12、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，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
13、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 rRNA D如果终止密码子为 UAA，则与该密码子配对的反密码子为AUU C 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
14、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)1 Bm、(m/3)2 C2(mn)、(m/3)1 D2(mn)、(m/3)2 D 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
15、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 B CD C 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
16、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。当 堂 达 标 提 素 养 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
17、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 AB C D C 由题干信息可知，图为 DNA 转录过程。因为 DNA 与 RNA的基本单位不同，故相同碱
18、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 中三个相邻的碱基 B密
19、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
20、有。(2)图中含有核糖的是(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 点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!
