1、第1节 基因指导蛋白质的合成学 习 目 标知 识 体 系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。(重点、难点)3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。(重点)01 探新知 自主梳理02 破重难 讲练互动03 固双基 当堂达标04 课后 巩固提升一、遗传信息的转录1RNA的组成及分类(1)基本单位核糖核苷酸(2)结构一般是链，长度比DNA短；能通过从细胞核转移到细胞质中。单核孔(3)种类种类作用信使RNA(mRNA)翻译过程中起作用转运RNA(tRNA)，运载氨基酸核糖体RNA(rRNA)的组成成分模板识别密码子核糖体(4)与 DNA 的主要区别五碳糖不同RNA
2、：DNA：碱基不完全相同：RNA 的碱基组成中没有碱基，而具有碱基。结构不同：RNA 一般为，比 DNA，能通过。核糖脱氧核糖T U 单链短核孔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(2)过程(3)遗传信息的传递方向：DNA。RNA二、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理论为种实质mRNA上决定一个氨基酸的(终止密码除外)tRNA上与密码子发生的3个相邻的碱基64613个相邻的碱基碱基互补配对2.翻译(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以为模板合成具有一定顺序的的过程。(2)场所：(或核糖体)。mRNA氨基酸蛋
3、白质细胞质(3)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 mRNA 可以结合多个核糖体)核糖体tRNA mRNA tRNA 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预习小测1想一想转录和翻译过程都要进行碱基互补配对，这两个过程中的碱基配对方式是否完全相同？提示：不完全相同，转录过程中的碱基配对方式有AU、TA、GC、CG，而翻译过程中的碱基互补配对方式有AU、UA、GC、CG。2判一
4、判(1)遗传信息转录的产物只有mRNA()(2)转录是以DNA的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料()(3)转录过程中碱基配对遵循碱基互补配对原则()(4)密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系()(5)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质()(6)每种氨基酸仅由一种密码子编码()探究主体 1 RNA 与 DNA 的比较问题情境 观察下图，回答相关问题：(1)RNA有几种？是怎样来的？提示：三种RNA。都是转录而来的。(2)除上述之外，RNA还有哪些？提示：除此之外还有具有催化作用和构成某些病毒的遗传物质等。1RNA的形成2三种RNA的比
5、较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为模板一端携带氨基酸，另一端的反密码子与mRNA的密码子配对参与核糖体的组成易错警示(1)并非所有的RNA分子均为单链结构，tRNA分子中存在碱基互补配对的区域，具有氢键。(2)RNA特有的碱基为U(尿嘧啶)；DNA特有的碱基为T(胸腺嘧啶)。1在信使RNA分子结构中，相邻的碱基G与C之间是通过什么结构连接而成的()A3个氢键B脱氧核糖磷酸脱氧核糖C核糖磷酸核糖D磷酸核糖磷酸解析：RNA中相邻碱基G与C之间不按照碱基互补配对原则配对形成氢键，A项错误；信使RNA分子结构中不含脱氧核糖，B项错误；信使RNA是单链结构，相邻核糖
6、核苷酸之间的核糖和磷酸之间以磷酸二酯键相连，则相邻的碱基G与C之间是通过“核糖磷酸核糖”连在一起的，C项正确，D项错误。答案：C2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，其结构稳定性相对越大C含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNAD含有RNA的生物，遗传物质是RNA不是DNA解析：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
7、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。答案：D方法技巧DNA与RNA的判定方法(1)根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，一定为RNA；含脱氧核糖，一定为DNA。(2)根据含氮碱基判定：含T的核酸一定是DNA；含U的核酸一定是RNA。(3)DNA中单、双链的判定：若AT、GC或嘌呤嘧啶，则为单链DNA；若AT，GC，AGTC，则一般认为是双链DNA。探究主体 2 遗传信息的转录问题情境 观察下列转录过程图示，回答相关问题：(
8、1)转录的模板、原料、产物及所需的酶分别是什么？提示：模板是DNA的一条链，原料是核糖核苷酸，产物是RNA，所需的酶是RNA聚合酶。(2)转录过程中发生怎样的碱基互补配对？提示：AU，TA，GC，CG。(3)转录过程中的模板链与mRNA链暂时以氢键结合，最终这两条核苷酸链的去向如何？提示：mRNA释放出去，而后模板链又与DNA的另一条脱氧核苷酸链恢复双链。1转录的过程(1)解旋：在RNA聚合酶的作用下，DNA的双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。(2)合成子链：以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，利用细胞内游离的核糖核苷酸合成RNA链。(3)释放：合成的RNA从DNA链上释放，而后，
9、DNA恢复双螺旋结构。2转录的基本条件模板(DNA的一条链)、原料(4种游离的核糖核苷酸)、能量(ATP)、酶(RNA聚合酶等)。易错警示有DNA存在的部位就能发生转录，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核等部位，但真核生物的转录主要发生在细胞核中。1如图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判断下列说法正确的是()A图示过程为转录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图中的只能是mRNA解析：分析题图，根据产物为单链可判断此过程为转录。图中代表RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的。图中是RNA聚合酶。转录的产物包括mRNA、tRNA、rRNA三种
10、。答案：A2真核细胞内RNA的酶促合成过程如图所示。下列相关叙述中，错误的是()A该过程不会发生在细胞质中B该过程两个RNA聚合酶反向移动C该DNA片段至少含有2个基因D该DNA片段的两条链均可作为模板链解析：分析题图可知，该过程为转录，可发生于细胞质中的线粒体或叶绿体内，A项错误；转录需要RNA聚合酶催化，根据图中转录的方向可知，两个RNA聚合酶反向移动，B项正确；不同的基因转录出不同的mRNA，图中2个mRNA模板不同，是由2个不同的基因转录形成的，C项正确；图中显示该DNA片段中2个不同的基因转录时模板链不是同一条脱氧核苷酸链，D项正确。答案：A探究主体 3 遗传信息的翻译问题情境 观察
11、下列翻译的过程，回答相关问题：(1)翻译需要哪些基本条件？提示：模板(mRNA)、原料(约20种氨基酸)、能量(ATP)、酶、核糖体、tRNA。(2)什么是密码子？为什么密码子有64种？提示：密码子是mRNA上3个相邻的能决定一个氨基酸的碱基，由于碱基有四种，所以密码子的种类数44464(种)。1遗传信息转录和翻译的比较转录翻译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20种氨基酸条件酶(RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA产物一条单链RNA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
12、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.辨析遗传信息、密码子、反密码子比较项目遗传信息密码子反密码子概念遗传信息指的是基因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中与mRNA上的密码子互补配对的三个碱基作用控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子比较项目遗传信息密码子反密码子联系基因中脱氧核苷酸的排列顺序决定mRNA中核糖核苷酸的排列顺序mRNA中的碱基序列与基因模板链上的碱基序列互补密码子与反密码子的相应序列能互补配对氨基酸一定由密码子决定；密码子与反密码子并不是一一对应的关系，3种终止密码子没有相应的反密码子
13、，也不会翻译出氨基酸对应关系：易错警示(1)由于密码子具有简并性，根据mRNA的碱基序列可以确定所合成的多肽链中的氨基酸序列，但已知氨基酸序列时，无法确定mRNA中的碱基序列。(2)原核生物没有核膜，因此转录和翻译在同一空间进行，两个过程常紧密偶联，同时发生(边转录边翻译)；而真核生物主要在细胞核中进行转录，然后在细胞质中进行翻译(在线粒体、叶绿体中也可边转录边翻译)。1如图所示为高等生物多聚核糖体合成多肽链的过程，有关该过程的说法正确的是()A三个核糖体共同翻译出一条多肽链B多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸排列顺序上互不相同C图中核糖体从右向左移动DmRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所
14、需时间越短解析：由图中肽链的长短可知，核糖体的移动方向是从右向左，且每个核糖体单独翻译出一条多肽链。图示中多个核糖体以同一个mRNA为模板，故合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上完全相同。图中每个核糖体独自合成一条完整的肽链，所需时间大致相同。答案：C2某生物的基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是()A在RNA聚合酶的作用下，DNA双螺旋解开BDNARNA杂交区域中，DNA中的A应与T配对CmRNA翻译只能得到一条肽链D该过程一定发生在真核细胞中解析：图示过程为DNA的转录和翻译，RNA聚合酶具有解旋功能，在RNA聚合酶的作用下，DNA双螺旋解开，同时开始mRNA的延伸，A项正确；DNA
15、RNA杂交区域中，DNA链上的碱基A与RNA链上的碱基U配对，B项错误；由图可知，多个核糖体结合在该mRNA上，该mRNA翻译能得到多条相同的肽链，C项错误；真核细胞细胞核中的基因是转录结束后才进行翻译，根据图示，转录和翻译同时进行，因此该过程可能发生在原核细胞或真核细胞的线粒体和叶绿体中，D项错误。答案：A方法技巧图示法判断mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系(1)数量关系：一个mRNA可相继结合多个核糖体。(2)目的及意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的肽链。(3)方向：从左向右，判断依据是肽链的长短，长的先完成翻译。(4)结果：合成的仅是肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基
16、体等结构中进一步加工。夯实生命观念1RNA与DNA在化学组成上的区别是：RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。2转录以DNA的一条链为模板，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。3同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA、rRNA的种类没有差异。4密码子具有简并性：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。6翻译过程中，mRNA相对静止，核糖体沿着mRNA移动，核糖体移动的方向就是翻译的方向。注重语言表达1教材P63转录的文字介绍：转
17、录过程中DNA双链解开，需要解旋酶吗？提示：不需要，RNA聚合酶有解旋的作用。2教材P65“思考与讨论”：密码子的简并性有怎样的生物学意义？提示：可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，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。1如图表示某细胞中的转录过程，相关叙述不正确的是()Aa表示DNABb表示RNACc表示解旋酶D图中有5种碱基解析：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
18、，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。答案：C2一个转运RNA的一端碱基为GUA，此转运RNA所运载的氨基酸是()AGUA(缬氨酸)BCAU(组氨酸)CUAC(酪氨酸)DAUG(甲硫氨酸)解析：题干中转运RNA中的反密码子为GUA，根据碱基互补配对原则，推知位于mRNA上的密码子为CAU，决定的氨基酸为组氨酸。答案：B3下列有关叙述错误的是()A起始密码子不编码氨基酸B一个氨基酸可以对应多种密码子C一个tRNA上只有一个反密码子D几乎所有生物共用一套遗传密码解析：起始密码子编码氨基酸，A错误；因为密码子具有简并性，因此一种
19、氨基酸可以对应多种密码子，B正确；一个tRNA上只有一个反密码子，C正确；密码子具有通用性，即几乎所有生物共用一套遗传密码，D正确。答案：A4AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，但人体血清白蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，下列表述正确的是()A转运甲硫氨酸的tRNA由UAC三个碱基构成B经过加工后血清白蛋白中一定不含甲硫氨酸C血清白蛋白合成时起始密码子不决定氨基酸D原有血清白蛋白起始氨基酸序列在内质网被剪切解析：根据反密码子与密码子能发生碱基互补配对可知，甲硫氨酸的密码子是AUG，则转运该氨基酸的tRNA一端的三个碱基是UAC，但转运甲硫氨酸的tRNA由许多个碱基构成，A错误
20、；经过加工后血清白蛋白中可能含甲硫氨酸，B错误；血清白蛋白合成时起始密码子也能决定氨基酸，C错误；“AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，但人体血清白蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸”，说明血清白蛋白在修饰和加工过程中去除了最前端的甲硫氨酸，原有血清白蛋白起始氨基酸序列在内质网被剪切，D正确。答案：D5一条多肽链中有500个氨基酸，则作为合成该多肽链的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子至少有碱基多少个()A1 500个和1 500个B500个和1 000个C1 000个和2 000个D1 500个和3 000个解析：DNA碱基数mRNA碱基数氨基酸数631；mRNA上每三
21、个相邻碱基编码一个氨基酸，称为密码子。该条多肽链中有500个氨基酸，因此作为模板的mRNA中至少含有35001 500个碱基，用来转录mRNA的DNA分子具有两条链，因此至少含有21 5003 000个碱基。答案：D 6如图为蛋白质的合成过程示意图，请据图回答有关问题：(1)图中发生在细胞核中的过程是_。(2)图中基因表达的最后阶段是在 _上完成的，这一过程中还需要mRNA、氨基酸、_、_和_。(3)图中称为_，在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是_。(4)图示mRNA上可以同时有多个核糖体合成肽链，这个mRNA同时合成的肽链的结构_(填“相同”或“不相同”)，原因是_。解析：(1)图中细胞核中DNA分子正在进行转录。(2)基因表达的最后阶段是在核糖体上完成的，这一过程称为翻译，翻译需要的条件是mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)为mRNA上3个相邻的碱基，称为密码子。由于tRNA一端存在反密码子，另一端携带相应的氨基酸，所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。(4)同一个mRNA上连接的多个核糖体合成的肽链结构是相同的，因为翻译的模板相同。答案：(1)转录(2)核糖体 酶 tRNA ATP(3)密码子 tRNA(4)相同 翻译的模板都是同一个mRNA04 课后 巩固提升
