1、第二章 遗传的分子基础 第三节 遗传信息控制生物的性状 第1课时 DNA分子通过RNA指导蛋白质的合成 课标内容要求核心素养对接 概述 DNA 分子上的遗传信息通过RNA 指导蛋白质的合成。1生命观念：根据结构和功能观，理解 RNA 的结构和功能。2科学思维：通过分析与综合，进行转录、翻译过程中的有关计算。必 备 知 识 聚 焦 概 念 一、遗传信息的转录 1多数生物的基因是分子上的片段，DNA 分子上的(基因)通过指导蛋白质的合成。2RNA 主要是在中以为模板，按照原则合成的，这一合成过程称为转录。DNA功能遗传信息RNA细胞核DNA分子的一条链碱基互补配对3RNA 的结构与种类(1)基本单
2、位及组成；碱基：；。(2)种类：3 种，即RNA(mRNA)、RNA(rRNA)、RNA(tRNA)。磷酸核糖A、U、G、C核糖核苷酸信使核糖体转运4转录的过程示意图 5结果：通过转录，DNA 分子上的遗传信息传递到上，然后通过进入细胞质。mRNAmRNA核孔二、遗传信息的翻译 1遗传密码(1)密码子：科学家把上决定一个的个相邻的称为一个密码子(codon)。(2)表示方法：通常以密码子中的表示遗传密码。(3)密码子总个数：个。(4)负责编码 20 种氨基酸的密码子个数：个。mRNA氨基酸三核苷酸碱基6461(5)起始密码子(翻译开始时的第一个密码子)真核细胞唯一的起始密码子：碱基序列为的密码
3、子，编码。细菌体内：除了外，碱基序列为的密码子，也作为起始密码子，编码。(6)终止密码子(翻译结束时的最后一个密码子)个数：三个，碱基序列为、。特点：氨基酸。AUG甲硫氨酸AUGGUG甲硫氨酸UAAUAGUGA不编码任何2tRNA 分子(1)结构示意图(2)功能：在合成多肽链时，tRNA 负责将游离在细胞质中的种不同的运向。(3)特点：每种 tRNA 分子只能携带氨基酸。3mRNA 携带的信息能正确指导多肽链的合成依赖于：mRNA上每个与相应的 tRNA 分子上(也用个碱基表示)的结合，而这种结合要遵循原则。20氨基酸核糖体一种密码子反密码子三碱基互补配对4概念：在细胞中，以为模板，从一个特定
4、的开始，按照每个相邻的代表一个氨基酸的原则，依次合成具有的多肽链的过程称为翻译(translation)。mRNA起始位点三核糖核苷酸一定氨基酸顺序5过程 6特点：一个 mRNA 分子上可以结合个核糖体，同时进行条多肽链的合成。7多肽链的去向：多肽链合成后，从核糖体上脱离，经过、折叠、等加工，形成特定的，最终成为具有一定功能的分子。多多盘曲修饰空间结构蛋白质判断对错(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
5、合成过程中密码子都决定氨基酸。()答案 1 提示：转录合成的 RNA 有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA。2 提示：转录的模板是 DNA 分子的一条单链，不是 mRNA。3 4 提示：核糖体在 mRNA 上移动翻译出蛋白质。5 提示：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。关 键 能 力 突 破 重 难 遗传信息的转录和翻译1转录和翻译的比较 转录翻译 时间个体生长发育的整个过程 场所主要在细胞核核糖体模板DNA 的一条链mRNA原料4 种核糖核苷酸21 种氨基酸 条件酶(RNA 聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA 产物RNA(mRN
6、A、tRNA、rRNA)多肽链 特点边解旋边转录一个 mRNA 上结合多个核糖体，同时合成多条肽链 碱基配对AU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC遗传信息传递DNARNAmRNA蛋白质 意义表达遗传信息，使生物表现出各种性状 2.相关图解及分析(1)图解(2)分析 合作探究：1RNA 为什么适合做 DNA 的信使？提示：(1)RNA 一般为单链，比 DNA 短，可以通过核孔从细胞核进入细胞质。(2)RNA 是另一种核酸，也是由四种核苷酸组成的，也可以储存大量的遗传信息。(3)RNA 与 DNA 之间也遵循碱基互补配对原则。2运输氨基酸的工具是哪种结构？为什么说它是真正起“翻译”作用的结构
7、？提示：运输氨基酸的工具是 tRNA，它一端有反密码子，能和mRNA 上的密码子相识别，一端能携带氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。1(多选)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链中的碱基 A 与链中的碱基 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 RNA 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 BC 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。2(2020全国卷)细胞内有些 tRNA 分
8、子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有 I 的反密码子在与 mRNA 中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly 表示甘氨酸)。下列说法错误的是()A一种反密码子可以识别不同的密码子 B密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合 CtRNA 分子由两条链组成，mRNA 分子由单链组成 DmRNA 中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变 C 根据图像可知，反密码子 CCI 可与 mRNA 中的 GGU、GGC、GGA 互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A 项正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B 项正确；tRNA 分子和 m
9、RNA 分子都是单链结构，C 项错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA 中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D 项正确。转录、翻译过程中的有关计算1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 2密码子、反密码子、氨基酸的对应关系(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子，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 t
10、RNA 只能转运一种氨基酸。3基因表达过程中相关数量计算(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。计算公式：蛋白质中肽链数肽键数氨基酸数1/3 mRNA中碱基数1/6 基因中碱基数。(2)计算中“最多”和“最少”的分析 翻译时，mRNA 上的终止密码子有的不决定氨基酸，则 mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的 3 倍或多于 3 倍。基因或 DNA 中存在不编码氨基酸的碱基序列，因此其中的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的 6 倍还要多一些。在回答问题时应加上“最多”或“
11、最少”等字，如 mRNA 上有 n 个碱基，转录产生它的基因中最少有 2n 个碱基，该 mRNA 指导合成的蛋白质中最多有 n/3 个氨基酸。合作探究：组成蛋白质的 21 种氨基酸应对应 61 种密码子，这表明密码子具有“简并性”，这一现象对生物体的生命活动有何意义？提示：(1)增强容错性：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，因而有利于蛋白质或性状的稳定。(2)保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子编码同一种氨基酸，可以保证翻译的速度。1一个 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
12、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)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)
13、2。2如图所示为 M 基因控制物质 C 的合成以及物质 C 形成特定空间结构的物质 D 的流程图解。下列相关叙述正确的是()A图中过程参与碱基配对的碱基种类较多的是过程 B基因转录得到的产物均可直接作为蛋白质合成的控制模板 C组成物质 C 的氨基酸数与组成 M 基因的核苷酸数的比值大于 1/6 D图中经过过程形成物质 D 时需依次经过高尔基体和内质网的加工和修饰 A 分析图中信息可知，过程表示转录，该过程参与配对的碱基有 A、T、C、G、U 5 种，而过程表示翻译，该过程参与配对的碱基有 A、U、C、G 4 种，A 正确；从图中信息可知，控制该分泌蛋白合成的直接模板是物质 B，而转录的产物是物
14、质 A，B 错误；由于 M 基因转录形成的物质 A 还要剪切掉一部分片段才形成翻译的模板，所以组成物质 C 的氨基酸数与组成 M 基因的核苷酸数的比值小于 1/6，C 错误；核糖体合成的肽链应先经内质网初加工，再由高尔基体进一步修饰和加工，D 错误。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。
15、(3)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。课堂小结 知 识 网 络 构 建核 心 语 句 背 诵 1RNA 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(21 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
16、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。课 堂 检 测 巩 固 素 能 1下图表示发生在细胞中的与遗传信息的传递、表达相关的生理过程，下列说法正确的是()A表示转录 B表示复制 C主要发生在细胞核中D发生在细胞质中 C 过程为 DNA 复制，分别以 DNA 的两条链为模板合成子链，并由一条模板链和新合成的子链构成新的 DNA，A 项错误；过程是以 DNA 的一条链为模板合成子链的过程，此过程为转录，B项错误；过程在真核细胞中主要发生在细胞核中，同时在线粒体和叶绿体中也能发生，C 项正确、D 项错误。2(多选)对于下列图解，正确的说法有()A表示
17、 DNA 转录过程 B共有 5 种碱基 C共有 8 种核苷酸DA 均代表同一种核苷酸 ABC 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
18、，C 正确；一个氨基酸可能有多个密码子，D 错误。4细胞中基因的表达过程如图所示，下列叙述正确的是()A图示过程可以发生在所有真核细胞中 B细胞质基质中携带的种类由决定 C和均是中某些片段表达的产物 D图中核糖体沿着向左认读遗传密码 C 图示是真核细胞中基因表达的过程，但不是发生在所有的真核细胞中，如哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和核糖体，A 错误；细胞质基质中tRNA 携带氨基酸的种类由反密码子决定，B错误；tRNA 和mRNA 均是细胞核 DNA 中某些片段表达的产物，C 正确；mRNA 的起始密码子 AUG 在左侧，因此核糖体沿着mRNA 向右认读遗传密码，D 错误。5如图表示某 DNA
19、 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 后插入三个核苷酸，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 DN
20、A 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 后 素 养 落 实 Thank you for watching!
